CN111639372B - 变高度桁架弯折节点结构的设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，涉及钢桁架桥施工技术领域，该方法包括以下步骤：选取一个i值，将Si‑1Si连线延长预设的距离di至Si'；以弯折节点Si分别作Si‑1Si'连线和Si'Si+1'连线的垂线交于点Pi和Qi；以点Pi和Qi分别作为在弯折节点Si处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点；以安装后的平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面为基准，确定该弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度，以使平联节点板的两个弯折平面分别与平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面共面；步重复上述步骤直至确定所有弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度。本发明能解决现有弯折节点结构的平联节点板需要弯折两次，导致难以焊接和涂装的技术问题。

Description

变高度桁架弯折节点结构的设计方法
技术领域
本发明涉及钢桁架桥施工技术领域，特别涉及一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法。
背景技术
目前，变高度桁架桥作为一种跨越能力大、刚度大、用材经济的桥型，是目前100～400m主跨范围经常选用的桥型，具体可以是钢拱桥、刚性悬索桥或者类似结构形式。变高度钢桁架桥的主要结构为变高度桁架，变高度桁架一般包括主桁系统和平联系统，由于主桁系统在主桁节点处存在弯折，该弯折节点的处理对于平联系统受力至关重要。
以K型平联为例，两个主桁片上平联斜撑杆件的安装中心点与下一个平联横撑杆件的安装中心点连线的中点连接，三根连线形成K 字型，K字所在平面即为该K字的平联斜撑杆件和平联横撑杆件上或下侧板的安装平面。图1是变高度桁架的主桁系统线的立面图，图 2是主桁系统线和平联系统线的平面展开图，传统设计方法对弯折节点的解决方案通常采用平联节点板多次弯折，参见图3和图4所示，以弯折节点S3为例，平联节点板在平联横撑杆件宽度以外进行弯折，平联节点板为了适应平联斜撑杆件的角度，需要弯折两次。
由此带来的问题是，采用平联节点板多道弯折的方案虽然传力没有问题，但由于两次弯折点处需要弯折隔板定位，两个弯折隔板位置不能相距过近，否则难以焊接和涂装，而且还必须适当偏移平联斜撑杆件并加大平联节点板的纵向长度。
发明内容
本发明实施例提供一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，以解决相关技术中平联节点板需要弯折两次并使用两个弯折隔板，导致难以焊接和涂装的技术问题。
第一方面，提供了一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其中，变高度桁架系统的主桁系统线的首节点S1和尾结点Si+1之间的 S2～Si为弯折节点，i≥2，包括以下步骤：
步骤100、选取一个i值，将Si-1Si连线延长预设的距离di至Si'；
步骤200、当i＝2时，以弯折节点S2分别作S1S2'连线和S2'S3'连线的垂线交于点P2和Q2；当i＞2时，以弯折节点Si分别作Si-1'Si'连线和Si'Si+1'连线的垂线交于点Pi和Qi；
步骤300、以点Pi和Qi分别作为在弯折节点Si处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点；
步骤400、以安装后的平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面为基准，确定该弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度，以使平联节点板的两个弯折平面分别与平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面共面；
步骤500、重复步骤100～400直至确定所有弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度。
一些实施例中，预设的距离di满足下列计算公式：
di＝k(w/2+Rtan(θi/2))；
其中，k为抗干扰系数；R为平联节点板弯折半径；w为平联横撑杆件宽度，θi在弯折节点Si处的弯折角度。
一些实施例中，抗干扰系数k取值为1.1～1.3。
一些实施例中，平联节点板弯折半径R取值为1.9～2.1m。
一些实施例中，在弯折节点Si处的弯折角度θi取值为160～180 度。
一些实施例中，平联横撑杆件宽度w与高度的比值为1/3-3。
一些实施例中，弯折节点Si中i的最大取值至少为4。
一些实施例中，平联节点板的材质为Q345qD钢。
本发明实施例提供了一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，将平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装位置进行微小的偏移，使得平联节点板只需弯折一次就能满足弯折节点结构的要求，平联横撑杆件和平联斜撑杆件与主桁连接节点处构造简洁，传力合理，材料用量小并且安装方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为给定的主桁系统线的立面图；
图2为现有主桁系统线和平联系统线的平面展开图
图3为图2节点S3的立面图；
图4为图2节点S3的平面图；
图5为本发明实施例提供的变高度桁架弯折节点结构的设计方法的流程图；
图6为本发明实施例提供的变高度桁架弯折节点结构的设计方法的立面说明图；
图7为图6节点S3的立面图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其能解决现有平联节点板需要弯折两次并使用两个弯折隔板，导致难以焊接和涂装的技术问题。
参见图5所示，一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其中，变高度桁架系统的主桁系统线的首节点S1和尾结点Si+1之间的S2～Si为弯折节点，i≥2，包括以下步骤：
步骤100、选取一个i值，将Si-1Si连线延长预设的距离di至Si'；
步骤200、当i＝2时，以弯折节点S2分别作S1Si'连线和S2'S3'连线的垂线交于点P2和Q2；当i＞2时，以弯折节点Si分别作Si-1'Si'连线和Si'Si+1'连线的垂线交于点Pi和Qi；
步骤300、以点Pi和Qi分别作为在弯折节点Si处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点；
步骤400、以安装后的平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面为基准，确定该弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度，以使平联节点板的两个弯折平面分别与平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面共面；
步骤500、重复步骤100～400直至确定所有弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度。
具体地，参见图6和图7所示，弯折节点Si中i的最大取值为4。以节点S3为例，将S2S3连线延长预设的距离d3至S3'，以节点S3分别作S2'S3'和S3'S4'的垂线交于点P3和Q3，以点P3和Q3分别作为在弯折节点S3处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点。同理，可以找出弯折节点S2、S3、S4处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点，P2和Q2，P4和Q4。以K型平联为例，两个主桁片上平联斜撑杆件的安装中心点与下一个平联横撑杆件的安装中心点连线的中点连接，三根连线形成K字型，K字所在平面即为该K字的平联斜撑杆件和平联横撑杆件上或下侧板的安装平面。以安装后的平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面为基准，确定该弯折节点S3处平联节点板的一次弯折角度，以使平联节点板的两个弯折平面分别与平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面共面。同理，可以确定弯折节点S2、S4处平联节点板的一次弯折角度。
与现有技术相比，本发明实施例中的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，将平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装位置进行微小的偏移，使得平联节点板只需弯折一次就能满足弯折节点结构的要求，弯折隔板只有一个，焊接和涂装方便。平联横撑杆件和平联斜撑杆件与主桁连接节点处构造简洁，传力合理，材料用量小并且安装方便。
作为可选的实施方式，预设的距离di满足下列计算公式：
di＝k(w/2+Rtan(θi/2))；
其中，k为抗干扰系数；R为平联节点板弯折半径；w为平联横撑杆件宽度，θi为在弯折节点Si处的弯折角度。优选地，抗干扰系数k取值为1.1～1.3，平联节点板弯折半径R取值为1.9～2.1m，在弯折节点Si处的弯折角度θi取值为160～180度，平联横撑杆件宽度w 与高度的比值为1/3-3，其中平联横撑杆件的高度为两个平联节点板之间的距离，该距离根据实际应用计算求得。平联节点板的材质为 Q345qD钢便于弯折和焊接。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所发明的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其中，变高度桁架系统的主桁系统线的首节点S1和尾结点Si+1之间的S2～Si为弯折节点，i≥2，其特征在于，包括以下步骤：
步骤100、选取一个i值，将Si-1Si连线延长预设的距离di至Si'；其中，预设的距离di满足下列计算公式：
di＝k(w/2+Rtan(θi/2))；
k为抗干扰系数；R为平联节点板弯折半径；w为平联横撑杆件宽度，θi在弯折节点Si处的弯折角度；
步骤200、当i＝2时，以弯折节点S2分别作S1S2'连线和S2'S3'连线的垂线交于点P2和Q2；当i＞2时，以弯折节点Si分别作Si-1'Si'连线和Si'Si+1'连线的垂线交于点Pi和Qi；
步骤300、以点Pi和Qi分别作为在弯折节点Si处平联横撑杆件和平联斜撑杆件的安装中心点；
步骤400、以安装后的平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面为基准，确定该弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度，以使平联节点板的两个弯折平面分别与平联横撑杆件和平联斜撑杆件的上或下侧板平面共面；
步骤500、重复步骤100～400直至确定所有弯折节点Si处平联节点板的一次弯折角度。
2.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：抗干扰系数k取值为1.1～1.3。
3.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：平联节点板弯折半径R取值为1.9～2.1m。
4.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：在弯折节点Si处的弯折角度θi取值为160～180度。
5.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：平联横撑杆件宽度w与高度的比值为1/3-3。
6.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：弯折节点Si中i的最大取值至少为4。
7.如权利要求1所述的变高度桁架弯折节点结构的设计方法，其特征在于：平联节点板的材质为Q345qD钢。
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