国内、外桥梁销接节点设计方法

摘

要: 为了研究销铰连接锚固体系中销接节点的设计方法, 从而避免节点板承压破坏、销轴承压破坏和节点

板的撕裂破坏 3 种破坏方式, 通过比较和分析 JT J 025- 86、T B 10002. 2- 2005、日本道桥规范、欧洲 Eur ocode3、美

国 A ASH T O 和英国 BS 5400 钢桥设计规范中的相关规定, 认为设计中销接有转动功能要求时的承压设计强度、销
轴与销孔间隙控制、

节点板最小板厚这三方面构造要求较重要。此外 , 日本道桥规范和欧洲 Euro code3 规范关于

孔壁接触应力的规定也值得关注。

关键词: 桥梁; 销铰连接; 节点; 接触应力; 设计规范

中图分类号: U 442. 54

文献标志码: A

文章编号: 1671- 7767( 2011) 02- 0022- 04

收稿日期: 2010- 08- 10
作者简介: 应天益( 1983- ) , 男, 2006 年毕业于同济大学桥梁工程专业, 工学学士, 2009 年毕业于同济大学桥梁工程专业, 工学硕士( E mail:
yi ngti anyi1983@ gmail. com ) 。

1 引

言

销接节点以往较多出现在悬索桥的吊索与主缆

( 主梁) 的连接上, 由于结构简单、

施工方便和更换容

易等优点, 该连接形式也逐渐应用到斜拉桥和中、下
承式拱桥中。法国的诺曼底大桥、

中国的桃夭门大

桥和深圳湾公路大桥等斜拉桥在索梁锚固中都采用

了销接连接锚固体系。在中、下承式拱桥中, 由于这
种连接方式还能很好地解决吊杆在活载作用下的转

动变位问题, 也得到了较多的应用。已有不少学者
对销铰连接锚固体系中的销接节点进行了研究, 文
献[ 1] 探索性地研究了斜拉桥中销接锚固体系的设
计方法, 文献[ 2~ 6] 通过试验研究了销接节点的受
力特性, 文献[ 7, 8] 主要利用数值模拟技术分析了销
轴接触应力的分布特性和影响因素, 但目前国内尚
无明确的设计规范可供参考, 通常情况下, 设计人员
参考钢桥设计规范中销钉连接的相关规定进行设计。

销接节点的破坏形式主要有 5 种:

销轴剪切

破坏( pin shear failure) ;

销轴弯曲破坏( pin ben

ding f ailure) ;

节点板承压破坏( g usset plate bear

ing failure) ;

销轴承压破坏( pin bearing failure) ;

节点板撕裂破坏 ( g usset plate tear out failure) 。
和

两种破坏形态在许多国家和地区的钢桥设计

规范中有相应的承载能力计算公式, 一般都是将销
轴简化为简支梁进行计算, 各规范差别不大。对于
后 3 种破坏形态, 尤其是销轴和节点板的承压破坏,
我国钢桥设计规范规定得还不够完善, 在销铰连接
锚固体系中, 巨大索力使得销轴和节点板的承压作
用非常明显。本文通过对比、分析我国公路桥涵钢

结构及木结构设计规范 ( JT J 025- 86, 以下简称

JT J 025 - 86) 、铁路桥梁钢结构设计规范 ( T B

10002. 2- 2005, 以下简称 T B 2005) 、日本道路桥
规范

同解说( 钢桥篇) ( 以下简称日本道桥规范) 、

欧洲 Eurocode3: Desidn of Steel Structures ( 以下
简称 Eurocode3) 、美国 AASH T O L RFD Bridge

Desig n Specif icat io ns ( 以下简称 A A SH T O ) 和英
国 BS 5400 钢桥、混凝土桥及结合桥设计规范( 以
下简称 BS 5400) 对销接连接计算和构造的相关规
定, 为此类锚固连接方式的设计提供借鉴。

销轴和节点板承压破坏

2. 1 销轴和节点板接触应力控制

2. 1. 1

赫兹接触理论

销轴与耳板销孔间的承压作用实质为圆柱体与

凹圆柱面的接触, 它可以归结为两圆柱体的接触问
题。引入赫兹弹性接触理论可得到最大接触应力的

理论计算公式

[ 9]

, 两圆柱体接触时最大单位接触应

力 q

和相应的接触长度 2b 计算公式如式( 1) 。

b =

+ R

2
1

1 -

2
2

1/ 2

+ R

1 -

1/ 2

( 1)

式中, q 为接触面上沿轴向单位长度受到的压力; R

为销孔半径; R

为销轴半径; E

和 E

分别为节点

板和销轴材料的弹性模量;

和

分别为节点板和

销轴材料的泊松比。由于耳板圆孔为凹圆体, R

取

世界桥梁

2011 年第 2 期