铸钢节点在轻型桥梁结构中的应用研究

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铸钢节点在轻型桥梁结构中的应用研究

摘要：铸钢节点以其拓扑形状适应性强、受力性能好、施工方便等特点，适用于轻型管状结构桥梁。轻型桥 梁中的铸钢节点按其连接作用类型可分为：铸钢交汇节点、铸钢支点以及钢一混结合面的铸钢齿状节点等。结合 铸钢节点在轻型桥梁结构中的应用优势,介绍其在桥梁中的应用情况，并探讨桥梁铸钢节点需要进一步研究的问题。
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关键词：桥梁工程；轻型桥梁；铸钢节点；管状结构；树状桥墩
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. U" [* C3 A/ g) ?5 r7 J3 g在桥梁工程中，铸钢件主要应用于形状复杂、应 力集中的结构部位，如：铸钢支座（摇轴支座和辐轴 支座）、耳板销接节点、铸钢索夹、悬索桥鞍座等。

2 b4 y, R1 ^' U! w# ~随着轻型桥梁结构的进一步发展，管状结构在 桥梁工程中极具发展潜力。在釆用管状构件的桥梁 中，由于在杆件交汇处直接釆用焊接或栓接存在困 难，其制造及受力可靠性成为一个技术瓶颈，而整体 铸钢节点是解决这一问题的好方法。目前，釆用铸 钢节点与管状构件的桥梁在我国还是空白；相比之 下，铸钢节点在我国的大型建筑结构（体育场馆、会 展中心、航站楼等）工程中已得到较多的应用⑴。

铸钢节点配合管状构件在桥梁工程应用中的优 势主要表现为：1.铸钢节点在工厂整体铸造，避免了 管状构件焊接节点的相贯线切割及交叉焊缝，从而 减少热影响区的缺陷和残余应力，保证了节点区域 优良的力学性能；2.铸钢节点可以有复杂的外形和 内腔，可按受力状况采用合理的拓扑形状;3.铸钢节 点的化学成份要求很高，材质均匀且具有良好的强 度、塑性、韧性、可焊性及疲劳性能等；4.铸钢节点既 可用于桥梁结构中的管状构件交汇处，也可用于管 状构件与混凝土构件的连接面等，其与周围杆件的 连接方式主要为焊接，也可根据需要设计成螺纹连 接或销轴连接形式。

总之，铸钢节点将节点与构件的焊接部位转移 到应力比较平顺的节点区之外，可以大大提高桥梁 结构的组拼质量、施工速度和耐久性，有利于促进桥 梁结构向轻质、高效方向发展。
2轻型桥梁中的铸钢节点形式
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5 C) w& ]+ u: o1 n在管状轻型结构桥梁中，根据铸钢节点的连接作用分为3种类型：1.管状构件的铸钢交汇节点；2.铸钢支点；3.钢一混结合面的铸钢齿状节点。
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, o6 v! w9 F* i4 X& F# {/ T& {3铸钢节点在桥梁工程中的应用
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5 Z2 S$ ~2 j$ v0 K5 _4 c目前在欧洲尤其是德国，铸钢节点配合管状构 件在桥梁工程中已得到一定应用m ,包括人行桥、 公路桥和铁路桥（见表Do
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4 s; c2 B8 b6 _) h! C3.1人行桥
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- k+ L' U- C* Q2 Q* @9 {铸钢节点在国外的人行桥中得到了很多应用， 如钢一混连接部位及管状构件的交汇部位。
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  钢结构铸钢件

3.2公路桥

德国斯图加特的内森巴赫桥是一座钢一混组合结构公路桥梁,位于狭长而秀美的内森巴赫山谷，其流畅的线形、通透的结构形式，宛若空中交通联廊掩映在郁郁葱葱的谷底，实现了结构功 能与环境的高度统一。桥梁结构中的混凝土桥面板 支承在钢管桁架上，而上述两者的重量又被几个树 状钢管桥墩支承。该桥中的钢管桁架与混凝土桥面 的连接部位应用了铸钢齿状节点，钢管桁架和树状钢管桥墩釆用了铸钢交汇节点。德国的圣奇里安桥同样采用了类似的铸钢节点。
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德国的夏顿恩桥与昆特一慕新根桥分别为钢一混凝土组合拱桥、管状桁 架组合梁桥。管状构件的铸钢交汇节点、钢一混结合部位的铸钢齿状节点以及铸钢支点在上述两桥中均得到了应用。

3.3铁路桥

德国柏林的新建火车站中的所有桥梁都被钢管 树状桥墩支承。车站附近跨汉布特港 (Humboldthafen)河的桥梁为钢一混组合拱桥。上述桥梁中均应用了管状构件的铸钢交汇节点和钢一混结合部位的铸钢齿状节点。
4轻型桥梁结构与铸钢节点的研究
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4.1带铸钢节点的管状结构

6 u9 G  r( Q$ \/ N轻型化是桥梁结构的一个发展方向，而钢材以 其较小的重量强度比能很好地适应轻型化的发展趋势。

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