钢结构人行天桥计算书.docx
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钢结构人行天桥计算书
五、计算程序：
1、3d3s11.0
六、计算过程：
1、结构简化：
a、采用3d3s软件空间任意结构模块建立空间钢结构模型；
b、主梁采用截面库截面，定底钢板采用自定义截面
c、支座等边界条件以弹性连接和刚性连接模拟；
d、二期恒载以均布单元荷载加载；
2、模型简图：
天桥计算模型
3、支承反力
以下为桥台处支座反力：
位置
节点号
工况/组合
Fx（kN）
Fy（kN）
Fz（kN）
Mx（kN·M）
My（kN·M）
Mz（kN·M）
0#-1
70
组合1
0
0
107.49
0
0
0
0#-2
14
组合1
0
0
314.05
0
0
0
0#-3
155
组合1
0
0
249.24
0
0
0
3#-1
68
组合1
0
0
102.20
0
0
0
3#-2
12
组合1
0
0
268.80
0
0
0
3#-3
153
组合1
0
0
217.87
0
0
0
以下为桥墩与主梁固结节点反力：
位置
节点号
工况/组合
Fx（kN）
Fy（kN）
Fz（kN）
Mx（kN·M）
My（kN·M）
Mz（kN·M）
1#-1
379
组合1
38.37
-5.12
1300.51
32.42
142.43
0.50
1#-2
400
组合1
36.93
5.33
691.15
-6.07
139.60
0.03
2#-1
378
组合1
-38.44
-3.85
1120.53
27.35
-119.62
-2.22
2#-2
377
组合1
-36.86
3.63
600.97
-3.34
-116.77
5.46
4、构件验算
结构受力弯矩如下图所示：
选择正弯矩与负弯矩最大处的构件进行验算。
主梁跨中单元验算：
单元号:
84
截面名称:
HN700X300
截面分类:
绕2轴:
b类绕3轴:
a类
杆件类型:
梁
（以下验算结果中，长度单位为mm;力单位为kN,kNm;应力单位为MPa）
验算强度用设计值f=295.00
验算稳定用设计值f2=295.00
验算稳定用设计值f3=295.00
抗剪强度设计值fv2=170.00
抗剪强度设计值fv3=170.00
强度验算
最不利组合1
（1）N=-1.83,M2=7.31,M3=-170.88
全截面有效
塑性发展系数r2=1.200,r3=1.050
应力比:
0.141
绕2轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-1.83,M2=7.31,M3=-170.88
塑性发展系数r2=1.200
全截面有效
稳定系数Phi2=0.948,Phib3=1.000
弯矩等效系数Bm2=0.665,Bt3=0.850
应力比:
0.119
绕3轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-1.83,M2=7.31,M3=-170.88
塑性发展系数r3=1.050
全截面有效
稳定系数Phi3=0.215,Phib2=1.000
弯矩等效系数Bm3=0.850,Bt2=0.665
应力比:
0.120
沿2轴抗剪验算
最不利组合2
（1）V2=21.02
抗剪应力比:
0.015
沿3轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V3=4.66
抗剪应力比:
0.002
腹板高宽比（限值）:
50.15（66.03）钢规4.3.2腹板可不配置加劲肋
翼缘高宽比（限值）:
5.98（12.38）钢规4.3.8满足
绕2轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
1500.00（1500.00）
绕3轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
45882.20（45882.20）
绕2轴长细比:
21.95<250.00
绕3轴长细比:
158.66<250.00
沿2轴W/l（限值）:
1/3348（1/180）1
（1）
沿3轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
验算结果:
截面满足要求
跨中顶底板单元验算：
单元号:
214
截面类型:
自定义截面类型
截面分类:
绕2轴:
b类绕3轴:
b类
杆件类型:
梁
（以下验算结果中，长度单位为mm;力单位为kN,kNm;应力单位为MPa）
验算强度用设计值f=310.00
验算稳定用设计值f2=310.00
验算稳定用设计值f3=310.00
抗剪强度设计值fv2=180.00
抗剪强度设计值fv3=180.00
强度验算
最不利组合1
（1）N=-0.18,M2=78.91,M3=-404.49
塑性发展系数r2=1.000,r3=1.000
应力比:
0.153
绕2轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-0.18,M2=78.91,M3=-404.49
塑性发展系数r2=1.000
稳定系数Phi2=0.997,Phib3=1.000
弯矩等效系数Bm2=1.000,Bt3=0.850
应力比:
0.136
绕3轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-0.18,M2=78.91,M3=-404.49
塑性发展系数r3=1.000
稳定系数Phi3=0.253,Phib2=1.000
弯矩等效系数Bm3=0.850,Bt2=1.000
应力比:
0.136
沿2轴抗剪验算
最不利组合2
（1）V2=27.61
抗剪应力比:
0.004
沿3轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V3=20.25
抗剪应力比:
0.003
绕2轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
1500.00（1500.00）
绕3轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
46162.20（46162.20）
绕2轴长细比:
5.04<250.00
绕3轴长细比:
138.73<250.00
沿2轴W/l（限值）:
1/3270（1/180）1
（1）
沿3轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
验算结果:
截面满足要求
主梁固结支座处单元验算：
单元号:
122
截面名称:
HN700X300
截面分类:
绕2轴:
b类绕3轴:
a类
杆件类型:
梁
（以下验算结果中，长度单位为mm;力单位为kN,kNm;应力单位为MPa）
验算强度用设计值f=295.00
验算稳定用设计值f2=295.00
验算稳定用设计值f3=295.00
抗剪强度设计值fv2=170.00
抗剪强度设计值fv3=170.00
强度验算
最不利组合1
（1）N=0.38,M2=1.40,M3=219.90
全截面有效
塑性发展系数r2=1.200,r3=1.050
应力比:
0.147
绕2轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=0.38,M2=1.40,M3=219.90
塑性发展系数r2=1.200
全截面有效
稳定系数Phi2=0.998,Phib3=1.000
弯矩等效系数Bm2=1.000,Bt3=1.000
应力比:
0.154
绕3轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=0.38,M2=1.40,M3=219.90
塑性发展系数r3=1.050
全截面有效
稳定系数Phi3=0.175,Phib2=1.000
弯矩等效系数Bm3=1.000,Bt2=1.000
应力比:
0.148
沿2轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V2=25.72
抗剪应力比:
0.018
沿3轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V3=-0.16
抗剪应力比:
0.000
腹板高宽比（限值）:
50.15（66.03）钢规4.3.2腹板可不配置加劲肋
翼缘高宽比（限值）:
5.98（12.38）钢规4.3.8满足
绕2轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
280.00（280.00）
绕3轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
51114.66（51114.66）
绕2轴长细比:
4.10<250.00
绕3轴长细比:
176.76<250.00
沿2轴W/l（限值）:
1/23069（1/180）1
（1）
沿3轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
验算结果:
截面满足要求
顶底板固结支座处单元验算：
单元号:
206
截面类型:
自定义截面类型
截面名称:
左截面
截面分类:
绕2轴:
b类绕3轴:
b类
杆件类型:
梁
（以下验算结果中，长度单位为mm;力单位为kN,kNm;应力单位为MPa）
验算强度用设计值f=310.00
验算稳定用设计值f2=310.00
验算稳定用设计值f3=310.00
抗剪强度设计值fv2=180.00
抗剪强度设计值fv3=180.00
强度验算
最不利组合1
（1）N=-0.72,M2=-136.84,M3=580.91
塑性发展系数r2=1.000,r3=1.000
应力比:
0.231
绕2轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-0.72,M2=-136.84,M3=580.91
塑性发展系数r2=1.000
稳定系数Phi2=1.000,Phib3=1.000
弯矩等效系数Bm2=1.000,Bt3=1.000
应力比:
0.229
绕3轴稳定验算
最不利组合1
（1）N=-0.72,M2=-136.84,M3=580.91
塑性发展系数r3=1.000
稳定系数Phi3=0.212,Phib2=1.000
弯矩等效系数Bm3=1.000,Bt2=1.000
应力比:
0.229
沿2轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V2=99.98
抗剪应力比:
0.015
沿3轴抗剪验算
最不利组合1
（1）V3=7.41
抗剪应力比:
0.001
绕2轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
280.00（280.00）
绕3轴计算长度（对应侧向支撑间长度）:
51114.66（51114.66）
绕2轴长细比:
0.94<250.00
绕3轴长细比:
153.61<250.00
沿2轴W/l（限值）:
1/17185（1/180）1
（1）
沿3轴W/l（限值）:
0（1/180）1
（1）
验算结果:
截面满足要求
5、挠度计算
最大位移节点查询结果如下：
最大位移节点306
单位-----[mm]、[Rad]
组合1：
（组合1:
恒0+活1+温度1+温度2）
X:
-8.916Y:
0.652Z:
-7.170
RX:
0.000RY:
0.001RZ:
0.000
组合2：
（组合2:
恒0+活1）
X:
-0.596Y:
0.747Z:
-7.772
RX:
0.000RY:
0.001RZ:
-0.000
最大组合位移：
组合序号UVWUVW
X最大：
21-0.5960.747-7.7727.831
Y最大：
21-0.5960.747-7.7727.831
Z最大：
11-8.9160.652-7.17011.460
空间位移最大：
11-8.9160.652-7.17011.460
X最小：
11-8.9160.652-7.17011.460
Y最小：
11-8.9160.652-7.17011.460
Z最小：
21-0.5960.747-7.7727.831
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。
根据计算人群荷载挠度为8.916mm＜17400/600＝29mm，故结构挠度验算满足要求。
6、结构自振频率
通过结构动力特性分析，查看结构竖向自振周期如下图所示:
计算得到结构的竖向自振频率为=1/0.19522＝5.12＞3，故天桥自振频率满足规范要求。
由以上计算可以得出，该钢箱梁计算通过，满足规范要求。
7、墩柱钢管混凝土验算
选取1#-1墩柱单元进行验算
顶单元单元号:
423
承载力应力比:
0.274满足要求组合1
（1）
长度与直径之比及结论:
11.278（<=35.0）满足要求
直径与板厚之比及结论:
33.250满足要求
直径与板厚之比允许范围:
20.000~70.153
套箍指标及结论:
2.864满足要求
套箍指标允许取值范围:
0.300~3.000
绕2轴有效长度（mm）:
25105.641
绕3轴有效长度（mm）:
25105.641
沿2轴W/l：
1/26328
沿3轴W/l：
1/31457
绕2轴内力放大系数:
1.000
绕3轴内力放大系数:
1.000
截面满足
墩柱底单元单元号:
439
承载力应力比:
0.280满足要求组合1
（1）
长度与直径之比及结论:
11.278（<=35.0）满足要求
直径与板厚之比及结论:
33.250满足要求
直径与板厚之比允许范围:
20.000~70.153
套箍指标及结论:
2.864满足要求
套箍指标允许取值范围:
0.300~3.000
绕2轴有效长度（mm）:
25105.641
绕3轴有效长度（mm）:
25105.641
沿2轴W/l：
1/65613
沿3轴W/l：
1/39148
绕2轴内力放大系数:
1.000
绕3轴内力放大系数:
1.000
截面满足
8、计算结论：
根据以上的分析，人行天桥整体结构安全可靠。
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