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
编者按:9 `8 R0 Z" n& Y7 r7 C
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+ c; w8 m* A, d) p5 n+ F- {公路钢桥规范-关于钢桁梁规定; m, y; X$ Y% G9 ^
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2 q; x1 [% d* i% _8 o( S核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造
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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。+ K4 L- |& e9 r7 Q( a5 ?* A* Z' X
1990年代京九线孙口黄河大桥开始采用整体节点技术。1 R8 F9 {& t W8 [- M$ m% T
! B: S) B$ B) x/ K- L' D* w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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- L/ [& A2 A/ m& v" f3 D整体节点技术的优势:6 y2 X7 a, L: Z5 r) S* N
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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3 a% }7 Y9 a/ c节点板:
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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:
/ @, J w. H2 W; [! g) h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。9 K7 ^; z5 k. C7 V6 l
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横梁与节点连接:/ b+ A- c6 X1 t+ q- s* x- J. c
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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9 `& P/ D& | i平联与节点的连接:; S2 L2 t/ l6 e0 M3 ?8 i* p
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1 ^ X6 K% J$ W! L: z8 l! }- C1 R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。
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/ w/ F% c( b2 H节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
, Q0 M6 l$ s2 c& r0 N" v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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$ _% w& m' D# z+ C: n设计中的其他细节构造:
2 l; J. u9 V3 B7 `: K 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7 W0 S! D: R7 j( J) Z/ R
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6 j" b# S" U! P) O( X平联节点板设置7 ]& L& f7 G5 i$ s; O3 E
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7 j6 J4 Y0 s2 L) h) p; N横撑隔板在节点板内、外侧对应设置; Q& G G( a, h; c! e- H
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0 E" R" ~0 V) Z+ D3 ~竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接3 G0 C6 I% p9 e8 Z
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