鑄鋼節點在輕型橋梁結構中的應用研究

摘要：鑄鋼節點以其拓撲形狀適應性強、受力性能好、施工方便等特點，適用于輕型管狀結構橋梁。輕型橋 梁中的鑄鋼節點按其連接作用類型可分為：鑄鋼交匯節點、鑄鋼支點以及鋼一混結合面的鑄鋼齒狀節點等。結合 鑄鋼節點在輕型橋梁結構中的應用優勢,介紹其在橋梁中的應用情況，并探討橋梁鑄鋼節點需要進一步研究的問題。

關鍵詞：橋梁工程；輕型橋梁；鑄鋼節點；管狀結構；樹狀橋墩

在橋梁工程中，鑄鋼件主要應用于形狀復雜、應 力集中的結構部位，如：鑄鋼支座（搖軸支座和輻軸 支座）、耳板銷接節點、鑄鋼索夾、懸索橋鞍座等。

隨著輕型橋梁結構的進一步發展，管狀結構在 橋梁工程中極具發展潛力。在釆用管狀構件的橋梁 中，由于在桿件交匯處直接釆用焊接或栓接存在困 難，其制造及受力可靠性成為一個技術瓶頸，而整體 鑄鋼節點是解決這一問題的好方法。目前，釆用鑄 鋼節點與管狀構件的橋梁在我國還是空白；相比之 下，鑄鋼節點在我國的大型建筑結構（體育場館、會 展中心、航站樓等）工程中已得到較多的應用⑴。

鑄鋼節點配合管狀構件在橋梁工程應用中的優 勢主要表現為：1.鑄鋼節點在工廠整體鑄造，避免了 管狀構件焊接節點的相貫線切割及交叉焊縫，從而 減少熱影響區的缺陷和殘余應力，保證了節點區域 優良的力學性能；2.鑄鋼節點可以有復雜的外形和 內腔，可按受力狀況采用合理的拓撲形狀;3.鑄鋼節 點的化學成份要求很高，材質均勻且具有良好的強 度、塑性、韌性、可焊性及疲勞性能等；4.鑄鋼節點既 可用于橋梁結構中的管狀構件交匯處，也可用于管 狀構件與混凝土構件的連接面等，其與周圍桿件的 連接方式主要為焊接，也可根據需要設計成螺紋連 接或銷軸連接形式。

總之，鑄鋼節點將節點與構件的焊接部位轉移 到應力比較平順的節點區之外，可以大大提高橋梁 結構的組拼質量、施工速度和耐久性，有利于促進橋 梁結構向輕質、高效方向發展。

2輕型橋梁中的鑄鋼節點形式

在管狀輕型結構橋梁中，根據鑄鋼節點的連接作用分為3種類型：1.管狀構件的鑄鋼交匯節點；2.鑄鋼支點；3.鋼一混結合面的鑄鋼齒狀節點。

3鑄鋼節點在橋梁工程中的應用

目前在歐洲尤其是德國，鑄鋼節點配合管狀構 件在橋梁工程中已得到一定應用m ,包括人行橋、 公路橋和鐵路橋（見表Do

3.1人行橋

鑄鋼節點在國外的人行橋中得到了很多應用， 如鋼一混連接部位及管狀構件的交匯部位。

  鋼結構鑄鋼件

3.2公路橋

德國斯圖加特的內森巴赫橋是一座鋼一混組合結構公路橋梁,位于狹長而秀美的內森巴赫山谷，其流暢的線形、通透的結構形式，宛若空中交通聯廊掩映在郁郁蔥蔥的谷底，實現了結構功 能與環境的高度統一。橋梁結構中的混凝土橋面板 支承在鋼管桁架上，而上述兩者的重量又被幾個樹 狀鋼管橋墩支承。該橋中的鋼管桁架與混凝土橋面 的連接部位應用了鑄鋼齒狀節點，鋼管桁架和樹狀鋼管橋墩釆用了鑄鋼交匯節點。德國的圣奇里安橋同樣采用了類似的鑄鋼節點。

德國的夏頓恩橋與昆特一慕新根橋分別為鋼一混凝土組合拱橋、管狀桁 架組合梁橋。管狀構件的鑄鋼交匯節點、鋼一混結合部位的鑄鋼齒狀節點以及鑄鋼支點在上述兩橋中均得到了應用。

3.3鐵路橋

德國柏林的新建火車站中的所有橋梁都被鋼管 樹狀橋墩支承。車站附近跨漢布特港 (Humboldthafen)河的橋梁為鋼一混組合拱橋。上述橋梁中均應用了管狀構件的鑄鋼交匯節點和鋼一混結合部位的鑄鋼齒狀節點。