第四部分: 弦杆拼接计算
以下弦杆E0E2与E2E4在节点E2中心的拼接为例。由于弦杆截面对y-y轴对称,故只需取
y-y轴一侧的半个截面进行计算。
一、计算依据
根据第二章表3计算结果,已知:
E2E4杆半净面积:Aj1?0.5?272.16?136.08cm2 E0E2杆半净面积:Aj2?0.5?202.32?101.16cm2 节点板选用厚度:??14mm
'2节点板供给拼接面积:Ap ?46?1.4?4?2.3?1.4?51.52cm1二、拼接板截面
'''2拼接板与节点板共需净面积Ap ?Ap1?Ap2?1.1Aj2?1.1?101.16?111.276cm选用2×200×20作为内拼接板,供给面积为:
'2 Ap?2?20?2?4?2.3?2?61.6cm2内、外拼接板(节点板)合计供给面积为:
'''2Ap?Ap1?Ap2?51.52?61.6?113.12cm
内、外拼接板供给面积足够
三、拼接螺栓
拼接板在E2节点中心截面承受循环拉力,其承载力应按E0E2杆的疲劳强度确定,但《桥 规》未给出弦杆拼接板及节点板的疲劳强度,用基本容许应力????200Mpa计算,这样计算的连接较安全。
节点板每端需要高强螺栓数n1:
n1?实际用28个。
'Ap1????T1?51.52?10?4?200?103??19.46
52.94上、下拼接板每端共需要高强螺栓数n2:
n2?'Ap2???T1???61.6?10?4?200?103?23.27
52.9424
实际用24个。
四、内拼接板长度
内拼接板实际用28个螺栓,排成4行7列,端距采用50mm,间距按节点板样板标准栓 孔布置,具体情况见下图8,可以得出内拼接板长度:
l?2??90?80?90?3?80?50??1100mm
7303×8016070908090
550
图7拼接板螺栓布置示意图
第五部分: 节点板设计
为保证横梁长度一致,本设计节点的节点板均采用14mm。
节点板的平面尺寸系先根据杆端连接螺栓排列需要拟定,再根据强度检算确认。 以节点E2为例,节点板平面尺寸按外形方整,裁制简便,根据等强度原则,经修改定案后,长1620mm,高1170mm。
节点板上实际螺栓个数的确定:在节点板最小轮廓线与设计轮廓线之间空下的栓孔位置,应按《桥规》规定的容许最大栓距补上一定数量的螺栓。此时即可统计出节点板、拼接板和杆件上的实际螺栓个数,如表5。
25
主桁杆件检算表 表5
节点板上 螺栓位置 需要 实际 螺栓位置 需要 实际 A1E2 43.1 56 A1E2 43.1 56 E2A3 55.6 56 E2A3 55.6 56 E0E2 2*16.7 2*32 E2E4 2*16.7 2*32 E2E4 71.5 120 E2A2 33.1 36 杆件上 E0E2 47.4 120 拼接板上 E0E2,E2E4 2*26.3 2*28
第六部分: 节点板强度检算
为了保证节点板在交汇杆件外力作用下有足够的强度,对节点板的各个可能破坏截面应进行强度检算。
《桥规》要求任何可能破坏截面的强度均应比作用于该截面的杆件强度大10%,并规定了破坏截面的容许应力:
1.法向应力,容许应力为???;
2.剪应力与斜应力,容许应力为0.75???。
一、斜杆所引起的节点板撕裂强度检算
1. 计算依据
根据表4计算,斜杆A1E2与E2A3的承载力为:
A1E2杆?N??Aj??n??127.12?10?4?200?103?2542.4kN E2A3杆?N??Am?????198.56?10?4?0.427?200?103?1697.02kN 由于E2节点板平面尺寸对称,故只需检算A1E2杆引起的撕裂。 2. 强度检算
按《桥规》规定,撕裂面的强度应满足:
2??li[?i]?1.1[N]?2796.64kN
A1E2杆可能引起的撕裂方式有图所示四种,各面尺寸如图9:
26
N]1[1.N]1[1.
44450=4l1350=4l1350=4l1
12403=l21l3=298.172403=l2l5=367.59331l3=298.172
6l4=158.87403=l2l3=298.172403=l2图9 斜杆引起的四种可能撕裂情况
第一撕裂面 4?2?3?4:
2??li[?i]?2??2?l1?n1d?0.75[?]?(l2?n2d)?[?]?
?2?1.4?[2?(45?5.5?2.3)?0.75?200?103?(34?3?2.3)?200?103]?10?4 ?4235kN?1.1[N]
第二撕裂面 1?2?3?4:
2??li[?i]?2???l1?n1d?0.75[?]?(l2?n2d)?[?]??l3?n3d?0.75[?]?
?2?1.4?[(45?5.5?2.3)?0.75?200?103?(34?3?2.3)?200?103 ?(298.17?0.5?2.3)?0.75?200?103]?10?4
?4080.31kN?1.1[N]
第三撕裂面 1?2?3?5:
2??li[?i]?2??(l2?n2d)?[?]??l3?n3d?0.75[?]??l5?n5d?0.75[?]?
27
l6=360N]1[1.N]1[1.57?2?1.4?[(34?3?2.3)?200?103?(298.17?0.5?2.3)?0.75?200?103 ?(367.59?0.5?2.3)?0.75?200?103]?10?4
?4217.18kN?1.1[N]
第四撕裂面 1?2?3?6?7:
2??li[?i]?2??(l2?n2d)?[?]?l3?n3d?0.75[?]??l4?n4d?0.75[?]??l6?n6d?0.75[?]?
?2?1.4?[(34?3?2.3)?200?103?(298.17?1?2.3)?0.75?200?103 ?(158.87?1?2.3)?0.75?200?103?(360.00?4.5?2.3)?0.75?200?103]?10?4
?4369.55kN?1.1[N]
以上四个检算均满足强度要求,不会撕裂。
二、节点板竖直最弱截面的强度检算
1.计算依据
节点板中心竖直截面在其一侧杆件外力的水平分力作用下承受法向应力N,在其一侧杆件外力竖直分力作用下承受剪力Q。对于节点E2,沿节点板薄弱面破坏法向力
N和剪力Q分别为:
N?1.1{[NE0E2]?[NE2A3]cos?}?1.1[NA1A3]?1.1?3453.09=3798.39kN
Q?1.1[NE2A1]sin??1.1?2370.91?0.7739?2018.48kN
2.截面几何特性计算
由于弦杆在E2节点中断,竖直最弱截面只包括节点板与拼接板面积,见图10,该界面面积计算如表6。
E2节点板竖直截面面积计算 表6
扣孔面积?A' 截面组成 毛截面面积Am' 净面积Aj' 'Aj'?Am??A ?A'?nd? mm 2□1170×14 4□200×22 cm2 2×117×1.4=327.6 4×20×2.2=176.0 cm2 2×12×2.3×1.4=77.28 2×4×2.3×2.2=40.48 cm2 250.32 135.52 合计 Am'=503.6 ?A'=117.76 Aj'=385.84 28