钢管桁架节点偏心次应力分析

王 灿

(中设设计集团股份有限公司，江苏 南京 201104)

0 引 言

理想桁架的杆件仅承受轴力，但在实际工程中的桁架结构则不可避免会承受一部分弯矩和剪力。桁架杆件中由于弯矩和剪力所引起的应力相对于轴力所引起的应力较小，因此称之为桁架杆件的次应力。当桁架杆件的次应力水平较低时，说明该桁架设计的较为合理，材料利用率较高，桁架的力学性能也就更为优越。现有的桁架次应力的研究均是关于纯桁架结构的，而关于带桥面板的组合桁梁结构的次应力的研究较少。而钢管组合桁梁桥的工程应用则越来越为广泛，如国内的干海子大桥，汶川克枯大桥等；国外的Ulla河桥等。因此对于带桥面板的组合桁梁桥次应力也有必要进行深入研究。

造成次应力的因素有很多，主要的影响因素有节点刚性和节点偏心等。魏庆对全焊钢桥的次应力进行了研究，对节点刚性的对次应力的影响进行了有限元分析，并根据分析结果给出了相应的设计建议。倪宋健、金辉则分别对空间钢管桁架和贝雷桁架挂篮的次应力水平进行了参数分析。陈绍蕃则对桁架结构的次应力进行了系统的理论分析。

1 节点偏心的来源

在理想桁架中，其腹杆在节点处的交点与桁架弦杆中线相重合。在实际工程中，桁架的杆件尺寸布置受到桥梁纵坡，腹杆倾角以及杆件截面尺寸等多方面的影响，其腹杆中线在节点附近的交汇点很难与桁架腹杆的中线相重合，同时实际工程中的桁架杆件交汇处的节点通常使用焊接及螺栓连接等方式，节点刚性也使得节点偏心所引起的杆件弯矩无法得到释放。……