钢结构人行天桥计算书教材.doc

钢结构 人行天桥计算书 *********************** 2014年06月 一、 概述 本天桥位于xxx附近，为保障道路畅通并确保人流安全穿越道路修建此工程。跨径布置为三跨11m+27m+11m，梁高1.1m，全长51.4m，采用整体式钢箱梁截面，桥宽3.6m。 二、主要设计规范 1.《城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ69-95； 2.《钢结构设计规范》（GB50017-2003） 3.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86） 4.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004； 5.《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004； 6.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2004； 三、计算方法 采用空间杆系单元建立模型。计算按桥梁施工流程划分计算阶段，对施工阶段及运营阶段均进行内力、应力、结构刚度的计算。并根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段，进行荷载组合，求得结构在施工阶段和运营阶段时的应力、内力和位移，按规范中所规定的各项容许指标，验算主梁是否满足要求。 四、主要材料及设计参数 混凝土、钢材等材料的弹性模量、设计抗压（拉）强度参数等基本参数均按规范取值。 混凝土现浇层容重、标号 钢筋混凝土容重：26kN/m3 2. 钢材 Q345钢材设计参数(MPa) 屈服强度 抗拉、抗压设计值 抗剪设计值 fy fd fvd 345 310 180 3．人群荷载： 5kPa 4．恒载 一期恒载：钢箱梁容重ρ＝7.85X103 kg/m3 　　二期恒载：包括桥面铺装、栏杆等 5．温度梯度 温度变化按升温20℃和降温20℃计算。 正温度梯度计算按照《公路桥涵设计通用规范》（JGJD60-2004）中4.3.10中规定取值，负温度梯度按照正温度梯度的50%计算。 图1 温度梯度计算简图 其中T1＝25℃，T2＝6.7℃ 6. 风载：基本风压0.45kPa 五、上部结构验算 1、荷载组合 按钢结构受弯构件进行设计，计算情况包括：基本组合强度验算；整体、局部稳定计算。 2、计算方法概述 根据荷载组合要求验算各项内容是否符合规范要求。验算部分主要有：应力、整体稳定、局部稳定、挠度。 3、计算模型 结构计算、施工模拟分析以设计图纸所示跨度、跨数、断面尺寸及支承形式为基础，主梁中的各横隔板及加劲板采用集中荷载形式加在相应节点位置，其余有关计算参数和假定以现行国家有关设计规范规程为依据。 图1 计算模型 计算模型共分49个单元，2#墩与主梁固结。 4、主梁受力及节点反力 （1）主梁剪力： 图2 主梁剪力kN （2）主梁弯矩： 图3 主梁弯矩kN*m 图4 标准组合支反力（kN） 5、应力验算 根据《钢规》按基本组合验算结构的强度： 图5 主梁剪应力kPa 主梁最大剪应力8.96MPa180MPa（满足规范要求）。 图6 主梁正应力kPa 主梁最大正应力为50.1MPa310MPa（满足规范要求）。 6、整体稳定验算 根据《钢结构设计规范》第4.2.1和第4.2.4条，h/b0＝1.1/3.6 ＝0.306＜6，且l1/b0＝27/3.6=7.5＜95(235/fy)=65，故可不计算整体稳定性，根据规范的构造要求满足整体稳定性。 7、局部稳定验算 根据《钢结构设计规范》第4.3.1和4.3.2条， h0/tw＝1.068/0.016＝66.7580√235/fy＝66.03，应配置纵、横向加劲肋。纵横向加劲肋布置详见图纸。 8、挠度计算 根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》对结构和构件的变形控制，天桥上部由人群荷载计算的最大竖向挠度容许值[vT]＝l/600。当结构重力和人群荷载产生的向下挠度不超过跨径的1/1600时可不设预拱度 图3 人群荷载挠度图（mm） 根据计算人群荷载挠度为5.92mm＜27000/600＝45mm，故结构挠度验算满足要求。 结构重力和人群荷载产生的向下挠度为26.4mm27000/1600=16.875mm,故天桥主梁结构应设置预拱度，详见主梁预拱度大样图。 9、自振频率验算 图4 一阶竖向振形 计算得到天桥一阶竖向自振频率为5.1HZ＞3HZ，故箱梁自振频率满足规范要求。 六、桩基础验算 根据勘察院提供的《xxx人行天桥工程地质勘察报告》有关地层情况,该工程地层在钻探范围内分为五层。桩基采用摩擦端承型桩，持力层为第三层粉质粘土：黄褐色，硬塑，高干强度，高韧性，有光泽，含有机质,地基承载力特征值按照fak=230KPa计算，超挖部分用3：7灰土分层夯实至基础设计底标高，压实系数为0.94。场地内无影响场地稳定性的不良地质作用。济宁地区标准冻土深度为0.50m