钢结构人行景观桥计算书

钢结构人行景观桥

计算书

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2013年02月

一、概述

临武县城市人行景观桥位于临武县一中校门口,为方便临武县一中的出行，特拟修建此桥梁。跨径布置为32.37m，梁高1.1m，采用整体式钢箱梁截面，桥宽6.3m。

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MIDAS/CIVIL2010版本，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。

1．混凝土现浇层容重、标号

钢筋混凝土容重：26kN/m3

2. 钢材

3．人群荷载：4.5kPa

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T

1＝25℃，T

2

＝6.7℃

6. 风载：基本风压0.75kPa

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。

将人群荷载布置在内侧人行道的中央，取偏心距离0.9m，验算承载能力状态下内侧支座反力=268KN，外侧支座反力=149KN,支座不存在拉力及脱空现象

5、应力验算

根据《钢规》按基本组合验算结构的强度：

图3 基本组合应力（MPa）

主梁最大正应力为60.5MPa（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＝1.3/2.5＝0.52＜6，且l1/b0＝28.5/2.5=11.4＜95(235/f y)=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/t w＝1.268/0.014＝90.6>80√235/fy＝66，需配置横向加劲肋。h0/t w＝1.268/0.014＝98<150√235/fy，只需按构造布置适当纵向加劲肋。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。

图3 人群荷载挠度包络图（mm）

根据计算人群荷载挠度为12.1mm＜30000/600＝50mm，故结构挠度验算满足要求。

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5.5HZ＞3HZ，故箱梁自振频率满足规范要求。

六、造型钢架计算

七、桥台检算

1、桥台尺寸

图9.1 桥台布置图（单位：cm）

2、外荷载

1）根据Midas Civil 7.8计算桥台处反力按照正常使用极限状态组合I ，H=3490KN ,N=620KN 。由于水平力较大，故采用重力式桥台。

2）台背土压力 在台后回填砂砾土以后再拆除支架，其中台背回填砂砾石（3/0.18m KN =γ），为了安全考虑，《公路桥涵设计通用规范》JTJ D60-2004第4.2.3条规定，台前侧地面以下不受冲刷部分土的侧压力可按静土压力计算。公式如下： 2

1sin 12

j i e h

E H ξγξ?ξγ==-=

其中干砂砾重力密度183/m KN ，内摩擦角?为040。

台背总静土压力为

KN

E 8271.72.1)83.61836.063.51836.0(2

17.463.51836.0212=????+???+????= 3、桥台检算

检算内容包括桥台基础的抗倾覆稳定、抗滑动稳定和桥台基础底面岩土的承载力。桥台台身采用片石混凝土，体积：167.83m ，密度为3/24m KN ；桥台基础混凝土体积::75.83m ，密度为3/25m KN 。根据已给岩层条件，本桥台基础在中风化砂岩上。

1）抗倾覆验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ D63-2007第4.4.1条规定， 0i i

i i i p e p e e p +=∑∑∑

0e s k = 由0#桥台结构尺寸可知：

KN 1895P 自重桥台m ,0KN 2.0274P :桥台台身自重,45.4211====：基础，e m s m h KN m e 65.5,3490H 3.2m ,e 620KN,P ,011332=====桥台竖向反力：，

0003490 5.65620 3.2 4.452.71, 1.64 1.3(4027.21895620) 2.71

i i

i i i p e H h

s e m k p e +?-?======>++∑∑∑ 所以桥台基础的抗倾覆稳定满足要求。

2）抗滑移验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ D63-2007第4.4.2条规定，对承台基础进行抗滑动验算，其中基础底面与地基土摩擦系数为0.6。 i ip

c ia

p H k H μ+=∑∑∑

123114027.2,1895,620,3490,827,

1.36 1.2a p i ip

c ia P KN P KN P KN H KN H KN p H k H μ=====+==>∑∑∑所以桥台基础的抗滑动满足规范要求。

3）承载力验算

根据《公路桥涵地基与基础设计规范》JTJ D63-2007第4.2.2条规定，由于偏心距0e =2..24>6

b =1.48(b=8.9)可仅按受压区计算基底最大压应力（不考虑基底受拉力）。

基地最大压应力为：max 02233()2

N N P b da e a ==- KN N m a m b 2.6542,1.7,9.8===其中：

足要求。所以桥台基底承载力满KPa KPa P 20001711.9)64.12

9.8(32.65422max <=?-??=

4）沉降量验算

按《公路桥涵地基与基础设计规范 》JTJ D63-2007第4.3.4条规定，计算桥台基础的最终沉降量，公式如下：

)(1100-=-==∑

i i i n i si

s s z a z E p s s ψψ 砂岩压缩模量：0.57Mpa h p p γ-=0

06542.2(18 3.9883)7.97.18.9

p p h kpa γ=-=-?+?=? 按《公路桥涵地基与基础设计规范 》JTJ D63-2007第4.3.6条规定，基底中心沉降计算深度m b b z n 12)4ln .05.2(=-=，每层土厚度取为2m 。

查得基础底面以下6层土的平均附加压应力系数如下表：

表9-1 平均附加压应力系数

计算得桥台基础的最终沉降量为0.090.2%600012s mm mm mm =

由以上验算可以得出，该人行景观桥设计满足规范要求。