CN105908846B - 一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的h型加劲肋结构 - Google Patents

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Abstract

提供一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，以有效降低钢管混凝土相贯节点疲劳应力幅，从而延长节点疲劳寿命。包括主弦管和在节点部位与其相贯焊接的腹管。所述主弦管与腹管之间和相邻腹管之间在相贯焊缝应力较大的部位设置H加劲肋，H加劲肋与对应的主弦管、腹管或者相邻腹管的表面贴合且粘结连接。所述H加劲肋具有第一底座板、第二底座板和加劲肋板，断面呈H型；第一底座板、第二底座板具有与对应主弦管、腹管相贴合的弧形底面，弧形底面上施胶与主弦管或者腹管粘结连接；所述加劲肋板与第一底座板、第二底座板焊接连接。

Description

一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构
技术领域
本发明涉及钢管混凝土结构，特别涉及一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，可有效降低钢管混凝土相贯节点疲劳应力幅，从而延长节点疲劳寿命。
背景技术
钢管混凝土是组合结构的重要形式之一，具有良好的受力性能和施工性能，近年来被广泛应用于土建工程中，尤其是在我国桥梁工程界取得了多项具有重要影响的国际原创性成果。钢管混凝土结构连接构造几何形态复杂，不同的焊接部位应力分布差异显著，导致其疲劳承载能力比普通钢结构连接构造的要低，节点疲劳问题尤为突出。目前，钢管混凝土相贯节点的加固方案主要有主管上加套管、主管加内隔板、使用主管加劲环以及焊接肋板加固等多种方法。
对已建结构，加内隔板的方案无法实现；加劲环加固的施工难度大且节点处空间有限；套管加固虽然有利，但只能针对T型等形式简单的节点，对K型等相贯线稍微复杂的节点，用套管加固切割工作具有相当大难度；使用焊接肋板加固方法，其焊缝易开裂甚至破坏母材，因此在工程中基本上没有得到实际应用。
为此，有必要发明一种延长钢管混凝土节点疲劳寿命的切实可行的方法，使钢管混凝土节点与结构等寿命，不再成为结构的薄弱环节。
发明内容
本发明专利所要解决的技术问题是提供一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，以有效降低钢管混凝土相贯节点疲劳应力幅，从而延长节点疲劳寿命。
本发明专利解决其技术问题所采用的技术方案如下：
本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，包括主弦管和在节点部位与其相贯焊接的腹管，其特征是：所述主弦管与腹管之间和相邻腹管之间在相贯焊缝应力较大的部位设置H加劲肋，H加劲肋与对应的主弦管、腹管或者相邻腹管的表面贴合且粘结连接；所述H加劲肋具有第一底座板、第二底座板和加劲肋板，断面呈H型；第一底座板、第二底座板具有与对应主弦管、腹管相贴合的弧形底面，弧形底面上施胶与主弦管或者腹管粘结连接；所述加劲肋板与第一底座板、第二底座板焊接连接。
所述H加劲肋具有第一底座板、第二底座板和加劲肋板，断面呈H型；第一底座板、第二底座板具有与对应主弦管、腹管相贴合的弧形底面，弧形底面上施胶与主弦管或者腹管粘结连接。
本发明专利的有益效果是，可有效降低钢管混凝土相贯节点疲劳应力幅，从而无限延长节点疲劳寿命；与加劲环加固方法相比占用空间不大，且加劲肋加固形式可根据节点构造灵活调整，充分利用有限空间；与套管加固方法相比，可适应更复杂的节点形式，降低了加固切割等工作难度；与焊接肋板加固方法相比，黏贴加劲肋不会影响主体结构质量；H型加劲肋上设置与主弦管或者腹管相密贴的第一底座板、第二底座板，增加了H型加劲肋板的受力面积和加劲效果，其弧形底面增加了H型加劲肋与主弦管或者腹管之间的贴合面积，使之能形成牢固的粘结连接。
附图说明
本说明书包括如下五幅附图：
图1是本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构的立面结构示意图；
图2是本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构中H型加劲肋板的主视图；
图3是沿图2中A-A线的剖面图；
图1－3中示出构件名称和对应的标记：主弦管10、第一腹管11、第二腹管12、H型加劲肋20、第一底座板21、第二底座板22、加劲肋板23。
图4是本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构一实施例的主弦管展开平面结构示意图；
图5是图4中第一H型加劲肋、第三H型加劲肋的立面结构示意图；
图6是图4中第三H型加劲肋的立面投影结构示意图；
图7是图4中第四H型加劲肋的立面投影结构示意图；
图4－7中示出构件名称和对应的标记：主弦管10、第一腹管11、第二腹管12、第三腹管13、第四腹管14、第一H型加劲肋24、第二H型加劲肋25第三H型加劲肋26、第四H型加劲肋27、第五H型加劲肋28、第六H型加劲肋29、第七H型加劲肋30、第八H型加劲肋31、焊趾部B、焊跟部C。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明专利进一步说明。
参照图1，本发明的一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，包括主弦管10和在节点部位与其相贯焊接的腹管。所述主弦管10与腹管之间和相邻腹管之间在相贯焊缝应力较大的部位设置H型加劲肋20，H型加劲肋20与对应的主弦管10、腹管或者相邻的表面贴合且粘结连接。通过与主弦管10、腹管粘结连接的H型加劲肋20有效降低钢管混凝土相贯节点疲劳应力幅，从而延长节点疲劳寿命。
参照图2，所述H型加劲肋20具有第一底座板21、第二底座板22和加劲肋板23，断面呈H型。第一底座板21、第二底座板22具有与对应主弦管10、腹管相密贴的弧形底面，弧形上施胶与主弦管10或者腹管粘结连接。第一底座板21、第二底座板22的设置增加了加劲肋板23的受力面积和加劲效果，其弧形底面增加了加劲肋与主弦管10或者腹管之间的贴合面积，使之能形成牢固的粘结连接。
参照图2，第一底座板21、第二底座板22和加劲肋板23可以采用整体式结构，也可以分体下料再焊接的结构，即加劲肋板23与第一底座板21、第二底座板22焊接连接，第一底座板21、第二底座板在与主弦管10与腹管相同管径的钢管上切割下料。
图5示出的是一种典钢管混凝土结构的典型形式，腹管包括受拉的第一腹管11和受压的第二腹管12，第一腹管11、第二腹管12与主弦管10相贯焊接。根据相贯焊缝的应力分布，所述H型加劲肋(20)包括第一H型加劲肋24、第二H型加劲肋25、第三H型加劲肋26、第四H型加劲肋27，以有效降低相应部位的相贯焊缝疲劳应力幅。第一H型加劲肋24设置于焊趾部B，与第一腹管11、第二腹管12粘结连接。第二H型加劲肋25设置于焊跟部C，与主弦管10、第一腹管11粘结连接。第三H型加劲肋26、第四H型加劲肋27对称设置于第一H型加劲肋24的两侧，与主弦管10、第一腹管11粘结连接。
在图4至图7示出的实施例中，还包括受拉的第三腹管11和受压的第四腹管14，其加劲肋的设置部位与连接方式与前述内容类似。第五H型加劲肋28设置于焊趾部B，与第三腹管13、第四腹管14粘结连接。第六H型加劲肋29设置于焊跟部C，与主弦管10、第三腹管13粘结连接。第七H型加劲肋30、第八H型加劲肋31对称设置于第五H型加劲肋28的两侧，与主弦管10、第三腹管13粘结连接。
本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，经实桥试验验证、有限元模型分析、应用工程证明可以确认如下四点：
1、经实桥试验验证，加固节点后，能有效降低腹管与主弦管相贯焊缝疲劳应力幅，且此粘结方法不影响主体结构质量。
2、经实桥试验验证，加固节点后，能提高节点刚度，使此类钢管混凝土轻型结构桥的空间节点对车道变化不再敏感。
3、经试验研究证明，加固节点所用灌注胶力学性能、耐久性能能满足规范要求，能保证至少与结构同寿命的有效使用期限。
以上所述只是用图解说明本发明一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (2)

1.一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，包括主弦管(10)和在节点部位与其相贯焊接的腹管，其特征是：所述主弦管(10)与腹管之间和相邻腹管之间在相贯焊缝应力较大的部位设置H加劲肋(20)，H加劲肋(20)与对应的主弦管(10)、腹管或者相邻腹管的表面贴合且粘结连接；所述H加劲肋(20)具有第一底座板(21)、第二底座板(22)和加劲肋板(23)，断面呈H型；第一底座板(21)、第二底座板(22)具有与对应主弦管(10)、腹管相贴合的弧形底面，弧形底面上施胶与主弦管(10)或者腹管粘结连接；所述加劲肋板(23)与第一底座板(21)、第二底座板(22)焊接连接。
2.如权利要求1所述一种提高钢管混凝土相贯节点寿命的H型加劲肋结构，其特征是：所述腹管包括受拉的第一腹管(11)和受压的第二腹管(12)，所述H型加劲肋(20)包括第一H型加劲肋(24)、第二H型加劲肋(25)、第三H型加劲肋(26)、第四H型加劲肋(27)；所述第一H型加劲肋(24)设置于焊趾部(B)，与第一腹管(11)、第二腹管(12)粘结连接；第二H型加劲肋(25)设置于焊跟部(C)，与主弦管(10)、第一腹管(11)粘结连接；第三H型加劲肋(26)、第四H型加劲肋(27)对称设置于第一H型加劲肋(24)的两侧，与主弦管(10)、第一腹管(11)粘结连接。
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