大跨度钢桥设计及典型案例连载二:钢桁梁及整体节点设计
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公路钢桥规范-关于钢桁梁规定" ` a' u% X5 e4 `$ ^
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$ D6 N- j+ P; l" \0 }$ s# D; `核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造 ; f* h4 Z% }3 c. U) a/ G n/ t' K
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1960年代,我国钢桁梁开始采用焊接与栓接技术。起初是少焊多栓,即工厂焊接制造、工地螺栓连接。0 I9 ^5 Z R+ I* j7 t
1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。
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整体节点技术: 将节点散件焊接成整体,是显著的技术进步,具有实际的经济与社会效益。
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+ f4 y% G- y" q; Q7 F, `整体节点技术的优势:
! w0 r5 ?: H2 B8 n9 R/ C整体节点节省高强度螺栓,较散拼节点节约30%以上;整体节点不需进行预拼,节省工时及拼装场地 ;整体节点安装省时省力;整体节点的节点刚度大、整体性好。
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4 e, z! F5 T h% L; }& G7 i* ?: G节点板: 1 n0 {! I8 D6 J. Q1 u) b4 r
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节点板是重要的部件,竖杆与斜腹杆内力全部传给节点板,整体节点箱形弦杆内力50%以上传给节点板,所以节点板起着传递和平衡主桁杆件内力的重要作用,它的厚度计算分为两部分:一是弦杆需要的厚度,二是腹杆连接所需要的厚度。
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箱形杆件的横隔板:" h. ~. \/ X. w3 `; G
隔板是杆件和节点中的重要板件,它的作用有两个:一是保证杆件形状和板间距离的重要零件;二是,在有横梁连接的节点内,将横梁端部的竖向剪力向外侧节点板传递,使内外侧节点板的竖向力达到均衡。 杆件两端和截面变化处须设置横隔板。杆件横隔板由于制造组装顺序关系,往往不能做到周边焊接,这时与竖向腹板或节点板的焊接是必须的。
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$ k+ }+ n+ o! a1 J# d; i横梁与节点连接:
0 r$ V9 ^/ g2 }8 ?% F横梁与节点连接实际上是横梁接头与节点连接,横梁则是直接与它的接头连接。横梁接头的腹板及翼缘板与节点连接,是整体节点中的又一个重要的构造。
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5 Y+ M, d4 e8 b5 l; ^平联与节点的连接:& Z' d+ @5 @2 q
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平联与节点的连接,关键是连接的细节处理。平联内侧节点板两端是疲劳抗力的薄弱环节,必须认真处理。具体做法是,先将节点板两端加宽约10mm,以便进行角焊缝施工。焊好后,磨除加宽部分,打磨匀顺,并锤击。8 K& ~5 n. n. p' O3 o
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0 C& D( s5 G* d. r6 b4 H节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
7 O5 p! t1 n8 Y: j* o箱形弦杆的角焊缝应力在节点范围内和节点范围外显然是不同的。在节点内,斜杆的水平分力首先作用于两块节点板,经由焊缝向上(或下)翼缘传递不平衡力,焊缝承担剪应力。
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设计中的其他细节构造:) q5 _; ^; Y6 w8 z+ N
钢桁节点板应力水平高,主要原因是主桁构件内力全部由节点板传递、平衡
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平联节点板设置, b1 b* w( t4 @2 a" c6 {% ~) ~
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横撑隔板在节点板内、外侧对应设置2 L0 L1 e1 F( g% x7 _! }7 n
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竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接, G0 n# V1 S( Y3 ~) X$ A; f) O z
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