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。
加劲肋纵横交错
交叉处理原则
体量大的板件开孔让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。
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。
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。
腹板横向加劲肋连续,纵向加劲肋断开
具体细节
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。
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。
早期公路U肋开孔形式,开孔耐久性差
目前公路U肋开孔形式(帽孔形式多样)
摘自付坤等《宽幅钢箱梁横隔板与U肋过焊孔构造研究》
国内公路桥采用形式之一
美国奥克兰海湾大桥
崇启大桥(中交公规院)
安徽池州长江桥(大桥院)
鄂东长江大桥(湖北省院和公规院)
贵港同济大桥(大桥院)
日本东京湾临海大桥
港珠澳大桥
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肋内焊技术和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。
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。
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。
图a L形肋和T形肋后插入焊接
图b T形肋半开孔后插入焊接
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。
不好的连接方式
好的连接方式
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。
图c 图d
图e
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,应按焊接操要求重新确定间隙值。
腹板纵横加劲肋交叉处理
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。
底板纵肋与支承加劲肋交叉处理
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知识点:钢箱梁中纵横交错的构件