钢箱梁中纵横交错的构件
路途姚远
2022年09月20日 13:59:37
来自于桥梁工程
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钢箱梁中板件交叉部分 1)纵腹板与隔板的交叉,隔板包括跨间隔板、支座隔板、悬臂挑梁; 2)顶底板纵向加劲肋与隔板的交叉; 3)腹板高厚比较大时,腹板设置竖向加劲肋、纵向水平加劲肋;纵向水平加劲肋与竖向加劲肋、跨间隔板的交叉。 加劲肋纵横交错 交叉处理原则 1

钢箱梁中板件交叉部分


1)纵腹板与隔板的交叉,隔板包括跨间隔板、支座隔板、悬臂挑梁;


2)顶底板纵向加劲肋与隔板的交叉


3)腹板高厚比较大时,腹板设置竖向加劲肋、纵向水平加劲肋;纵向水平加劲肋与竖向加劲肋、跨间隔板的交叉


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加劲肋纵横交错


交叉处理原则


1
不同尺寸板件交叉


体量大的板件开孔体量小的板件连续通过跨间隔板开孔让顶底板纵向连续加劲肋开孔通过减小纵向加劲肋焊接次数


支承加劲肋与支座隔板的交错支承加劲肋两侧焊接在隔板


支承加劲肋与底板、顶板纵向水平加劲肋的干扰优先保证支承加劲肋


2
同等尺寸板件交叉


同等体量板件尺寸,主体受力构件连续,次要受力构件者断开


① 跨间隔板断开,纵腹板连续通过。例如多箱单室钢箱梁,通常每个箱室设置1个支座


② 支点横隔板连续,纵腹板断开。例如单箱多室2支座宽桥面横梁,传力上支座横梁支撑纵腹板。


3
腹板纵向水平加劲肋的连续性


梁桥腹板纵向加劲肋的设置保证局部稳定,不需要连续,在跨间隔板、横向加劲肋位置断开。


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腹板横向加劲肋连续,纵向加劲肋断开


具体细节


1
顶板纵向加劲肋


正交各向异性桥面由德国最先使用,由船舶的甲板构造引入,早期隔板连续,纵肋断开,桥面破坏非常严重


后来经过研究比选,采用隔板弧形切口让纵肋连续通过,由于重载作用导致面板面外变形切孔的设置减小面外变形引起的次弯矩,保证了高次超静定结构的桥面板的耐久性,沿用至今。


日本早期顶板纵向加劲肋与隔板开孔连接方式见下图。


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日本早期顶板纵向加劲肋开孔连接方式


①由于顶板有第二体系,隔板需要通过焊缝支撑顶板第二体系,通过腹板支撑;


②为了减少桥面板的应力,降低疲劳应力幅值,顶板纵向加劲肋底部不与隔板连接,减少超静定次数降低边界强度减小活载应力幅;


③近些年通过既有钢箱梁的服役状态显示过焊孔的设置会降低疲劳特性,新设计钢箱梁均已取消。



U肋


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早期公路U肋开孔形式,开孔耐久性差


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目前公路U肋开孔形式(帽孔形式多样)


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摘自付坤等《宽幅钢箱梁横隔板与U肋过焊孔构造研究》


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国内公路桥采用形式之一


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美国奥克兰海湾大桥


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崇启大桥(中交公规院)


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安徽池州长江桥(大桥院)


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鄂东长江大桥(湖北省院和公规院)


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贵港同济大桥(大桥院)


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日本东京湾临海大桥


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港珠澳大桥


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德国某种形式优化


帽孔的形式多样化,国内学者也进行了诸多实验研究和有限元计算研究。暂无一种疲劳性能极具优势的U肋帽孔构造细节。


国内有两种技术值得一提,U肋内焊技术单面焊双面成型技术。这种焊接技术理论上相对于传统的不低于75%(日本)熔透或者80%(国内)的常规构造疲劳性能更加优越。



T形肋、L形肋


以往,倒T形加劲肋通过两块连接板由隔板支撑,两块对隔板进行补强,连接板与隔板3面围焊,连接板与倒T形肋腹板双侧角焊缝。


由于倒T形加劲肋腹板先与顶板两侧焊接,因此隔板需要开大孔便于后期组装。连接板焊缝面外受力疲劳耐久性差,不建议采用。


L形加劲肋腹板与顶板两侧角焊缝,隔板与L形肋腹板两侧焊缝,耐久性较好。相对于倒T肋,隔板为了安装开设一半孔隙,隔板没有补强,对于横肋截面削弱较大。


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以往T形肋与其连接板连接方式


目前做法一般是取消连接板,避免连接板疲劳强度低。


图a方式在隔板组装后,倒T形肋后插入,插入后倒T型腹板才能与顶板焊接,制造麻烦。图b方式倒T形也只能后插入,制造麻烦,同时开孔侧隔板削弱较大。


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图a  L形肋和T形肋后插入焊接


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图b T形肋半开孔后插入焊接



板肋、球扁钢肋


正确连接方式:顶板不设置过焊孔。顶板纵向加劲肋竖向力不大,单侧焊缝受力便可满足,两侧焊接引起焊接拘束度大,焊缝收缩应力大。


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不好的连接方式


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好的连接方式


2
底板纵向加劲肋


底板通常采用板肋受拉区连接后反而对疲劳不利受压区也可以不用焊接也能保证纵向加劲肋,板肋自身通过高厚比保证局部稳定,焊接对板肋的面外稳定更好,具体构造,见图c。


支座附近隔板高应力区域,细缝开孔穿过,采用焊缝回填,减少对受力隔板高应力区的面积削弱,见图d。对曲线梁等构件由于制作的需要细缝的间隙需要加大,此时应采用部分熔透的焊缝回填。


单支座及双支座设置具体大样见图e。


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图c                            图d  


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图e 


3
腹板纵向加劲肋


考虑到焊接及涂装操作的需要,纵向加劲肋与横向加劲肋之间的间隙可设为35mm。但若横向加劲肋倾斜设置,应按焊接操要求新确定间隙值


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腹板纵横加劲肋交叉处理


4
支承加劲肋


优先保证底板支撑加劲肋的位置,底板纵肋可以断开让位支承加劲肋,但这时要注意断开后对于底板系统受力面积的影响。


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底板纵肋与支承加劲肋交叉处理



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