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
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4 D+ `/ q( _+ V! r% a! q0 [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。
. {8 ?. f3 x L1990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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- K! ^9 l) D! y9 o4 ]. ]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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整体节点技术的优势:5 f! c: \3 J T
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。3 H* ]- o1 ]3 \" S- p1 A8 M' W
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节点板:
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; Z- m' M8 z9 Z1 G6 f& J+ \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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$ @) v6 L/ ^- u) c箱形杆件的横隔板:+ c! e, p% D2 t4 e( k/ J
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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* O$ O# G# l; `, \横梁与节点连接:
5 k( w. ]4 l$ J# b- b% G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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平联与节点的连接:
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* m y# a$ Q L; q- _" T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。- t L' s! P- g$ e
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- O) D; J e$ @# g. [节点内箱形弦杆的角焊缝应力:; O) F9 y7 Y1 G: x& W% k
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。) |, l" R- G6 {* S, Q
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设计中的其他细节构造:& B9 w# `4 T' F' }. k {* B8 s
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* s+ u2 f' U$ X0 Z2 s# Y
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平联节点板设置. t! U* T* `' E: F8 I; ]
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5 |; {1 P+ c3 o9 T3 J( n横撑隔板在节点板内、外侧对应设置. w7 U. ~* Q/ p. a2 u
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$ q& l7 }& J; H' \' P* I竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接( K" Y# P$ y- o( c/ y
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