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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0 A( b1 b. m& _% v* ^- A5 s" ?* L$ j3 X: e公路钢桥规范-关于钢桁梁规定7 M& F- `& Z0 x* }( [, n2 Z6 ^
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核心在哪里?结构体系、构件设计、连接构造
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. s; B7 m+ J: E9 ^% L1960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。6 J5 v9 w. v$ r
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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# }" P0 }- M% v9 f8 n4 X6 x3 k. X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。( |! N: o* w1 L7 e
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整体节点技术的优势:5 q5 s" k9 H% r; _
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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& S! V. J7 z: |) R% S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。- V$ {1 c0 `$ k: R* o& }
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7 m" R. ~: F/ J* J箱形杆件的横隔板:3 f* j' E1 }2 W9 A2 w5 O
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。) S! {7 v2 M9 H9 D
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, D/ ]: F& r' `6 n横梁与节点连接:
: }2 x: t$ O' c% {7 a7 R2 h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。' z5 U/ l/ `8 j! a: W: y
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平联与节点的连接:0 _- g* d, ?: `& `7 ~6 N2 Z
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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。$ T: \- g3 ?& z1 h
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2 d9 p+ ~* q- q, v# O/ M" J& f节点内箱形弦杆的角焊缝应力:
1 i2 k: n2 `$ b6 {7 g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。* B1 ^6 S6 X& w3 p* C% T
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设计中的其他细节构造:! }0 O* b5 U# y. V& \$ Q+ }
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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: q& A, L9 \- s( r5 x5 ~平联节点板设置
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+ u2 ^. I/ @% H/ f& H横撑隔板在节点板内、外侧对应设置' k* Q* I6 z, @! ^
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2 O9 B; K4 W1 U" f& H竖杆在节点板范围隔板,与横梁腹板有一定长度的搭接
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