人行天桥结构计算书Word文档格式.docx
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11、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
12、《公路桥涵地基及基础设计规范》（JTJ024-85）
13、《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）
14、《铁路桥梁钢结构设计规范》（）
15、《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81-2002；
J218-2002）
16、《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JT/T663-2006）
17、《公路桥梁板式橡胶支座》（JT/T4-2004）
三.结构布置和构件截面
结构布置
图1三维结构图
图2立面布置图
图3平面布置图
杆件截面
支座和边界约束
拱结构与桥面结构之间通过单向可滑动支座进行连接，支座型号为GJZF4350x550x72（单向）NR，实现桥面梁沿桥纵向可滑动，横向与拱结构协同工作。
拱脚与基础固结约束；
桥面结构的四个角点中，除一个为约束三个平动自由度外，其他三个支座均为只约束竖向自由度。
边界约束情况如图4所示（途中约束六位数字分别表示：
平动x向、平动y向、平动z向；
转动绕x轴；
转动绕y轴；
转动绕z轴，0表示释放；
1表示约束）。
图4边界约束布置图
四.荷载与作用
1、设计使用年限为100年
2、设计地震烈度为7度（）
第二组皿类场地
根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）的规定，地
震工矿组合中，考虑永久荷载和kN/m的人群荷载。
3、桥面永久荷载
47mn厚（平均厚度）细石混凝土：
q〕二不X0.047二L2kN/ii^
10mn厚EPDM!
亚安脂混合颗粒塑胶：
•—d乂一二&
汕九》
考虑可能以后采用广场瓷砖：
|q3二0.SSkN/m2
压型钢板自重：
-I「
综上：
桥面均布恒荷载1[.'
：
栏杆自重：
|[疔
广告牌自重：
kN/m?
，两侧全长均有广告牌，高度为
掉面吊挂荷载：
kN/m2
4、可变荷载
（1）、人群荷载：
根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）,加载长度
超过20m的情况下，人群荷载为；
L-201
qOV
X
‘20-B'
二3.26kN/n?
A
8（）]
20
■
在计算中取m（用于整体结构计算）
在设计乔面板时，人群荷载取m2（用于桥面板计算）
（2）、按ioo年考虑基本雪荷载：
m
（3）、风荷载
基本风压：
m（按loo年为设计周期）
a、广告牌：
由于两侧广告牌之间空间开放，因此分别考虑两侧风荷载，且
其数值和方向相同
单侧广告牌体型系数：
风振系数：
高度分布系数：
（按B类场地，20m高度）
单侧广告牌上的风荷载作用于主梁上，折算线荷载：
b=L5XL3XL25X0.55X4.2=5.63kN/n|
b、拱侧面（考虑两片拱承受风荷载，数值相同，方向相同）：
单片拱体型系数：
单侧拱侧面上的风荷载，折算线荷载（考虑拱侧面宽度为）：
p=L5XL4XL25X0.55X1.5=2.16kN/m
综上，风荷载在计算模型中的分布情况如图5.
图5风荷载布置图
（4）、雪荷载
kN/m2（按100年考虑）
（5）、栏杆荷载
水平力：
kN/m
竖向力：
5、温度作用
设计温度变化范围：
-21°
C〜+57°
C,合拢温度为士100C
6、荷载组合
A、非地震组合
1
30
2
31
3
32
4
33
5
34
6
35
7
36
8
37
9
38
10
39
11
40
12
41
13
42
14
43
15
44
16
45
17
46
18
47
19
48
49
21
50
22
51
23
52
24
53
25
54
26
55
27
56
28
57
29
组恒荷人群
合载荷载
风荷载升温降温
组恒荷人群风荷
合载荷载载
升温降温
B地震组合
组
合
恒荷
载
人群
荷载
风荷
水平
地震
y
x
竖向
竖向地震
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
58
124
59
125
60
126
61
127
62
128
63
129
64
130
65
131
66
132
设计温度变化范
5.
Q345B
材料
钢材：
主梁、主拱、吊杆、横梁、耳板、肋板等采用
销轴采用45号钢
混凝土：
桥面、基础采用C30混凝土
6.构件包络应力
整体应力分布
图6整体应力分布
计算结果表明：
采用本设计方案的拱桥整体强度应力处于安全状态，最大应力发生在拱脚附近区域。
下文将详细介绍各主要构件的应力数值。
拱结构应力状态
图7拱结构应力分布图
图7所示的是主拱和拱横梁的应力分布情况，最大应力发生在拱脚附近，最大值为142MPa小于Q345钢的屈服强度；
若不考虑加劲肋对箱形截面的作用，即仅考虑40tw（tw为腹板厚度）的有效截面，则拱结构的应力比如图8。
图8拱结构应力分布图（仅考虑有效截面）
计算结果文件如下图：
图9拱脚计算结果（仅考虑有效截面）上图所示的计算结果表明：
即使仅考虑40tw的有效截面，拱脚最大应力比为，因此，拱结构强度满足要求。
桥面主梁、次梁应力状态
图10桥面梁结构应力分布图
桥面梁的最大应力比在以下，因此满足要求，计算结果如图11。
图11主梁计算结果
吊杆应力状态
图12吊杆应力分布图
图12所示的计算结果表明：
吊杆的最大拉应力为152MPa因此满足钢材Q345B强度要求，计算结果见图13。
图13吊杆计算结果
七.模态分析
特征周期
表1特征周期表
阶数
特征周期/S
特征模态
图16第三阶模态
图17第四阶模态
图18第五阶模态
图14〜图18所示的计算结果表明：
在前五阶特征模态中，第一阶、第二阶和第五阶特征模态是横桥向模态；
第三阶和第四阶模态为竖向模态，其中第三阶模态所对应的特征频率为，满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）中关于人行天桥竖向频率至少3Hz的要求。
八.桥梁变形
竖向变形
图19竖向变形
在永久荷载和人群荷载的标准组合作用下，桥梁的最大竖向变形为，按支座间距离为计算，挠度为1/2500，满足《城市人行天桥与人行地道技术规范》（CJJ69-95）中关于人行天桥主梁竖向挠度小于1/600的要求，另外，由于挠度小于1/1600，因此可不预起拱，但为了更好的排水，在本设计中，主梁沿纵向设置%的坡度。
水平变形
考虑到桥梁两侧面挂有大面积广告牌，横向风荷载对桥梁的作用较大，因此需关注桥梁的横向变形。
图20显示了桥梁在横向风荷载作用下的变形
图20水平变形
图20所示的结果表明拱顶点的最大水平位移为51mm（拱跨为，变形约为
1/1400）；
桥面最大横向位移为26m（桥面梁跨度按为，变形约为1/2800）。
九.桥梁整体稳定分析
屈曲特征值
表2屈曲特征值
特征值
屈曲模态
图21第一阶屈曲模态
图22第二阶屈曲模态
图23第三阶屈曲模态
图24第四阶屈曲模态
图25第五阶屈曲模态
上述结果表明：
桥梁的前五阶屈曲模态主要表现为拱结构平面外失稳。
其中，第一阶屈曲模态所对应的特征值是，表明整体结构具有较好的稳定性。
十.节点计算
吊杆节点
吊杆采用圆管127x8,与主拱和桥面横梁的连接方式如图26所示：
图26吊杆节点
（1）销轴计算
计算结果显示吊杆最大拉力为455kN,吊杆截面为圆管127x8,其截面积为
2991mm
销轴（45号钢）直径为60mm其截面积A:
Ai=0.25X3.14159X6怡二2827.4mm2
根据《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）给出的45号钢
的允许剪应力为125MPa所对应的极限抗剪承载力Fv为：
1\=2X2827.4X125=706.9kN>
455k^
因此，销轴的抗剪承载力满足要求。
按销轴抗弯较不利情况考虑，计算简图如下两种情况：
图27销轴抗弯计算简图
对于第一种情况，最大弯矩:
W=0.25X455Xo.056=6370kN-mni
截面转动惯性矩
I-1/64X3.14159X604-6.36XICTrio4
销轴弯曲应力为
①030
o二6370xz二30（L5MPa
6.36X1O_7
对于第二种情况，最大弯矩：
W=0.5X11.4X2俨二2280kN前
6030
o二2280xz二107.5MPa
6.36X10_7
因此，满足《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）给出的45
号钢的允许弯应力为360MPa
（2）耳板计算
A、耳板有效截面抗拉承载力计算
耳板最小有效截面积：
A22X32X（78.5-30-0.5）二307W
Pn=3072X295=906.2kN
906.3
*二话小9>
1.4
满足《铁路桥梁钢结构设计规范》（）中大于的要求。
B耳板承压计算
耳板承压应力：
o=455/（32X60）=237^
的销轴承压应力限值为300MPa因此满足要求。
C耳板抗剪计算
耳板抗剪截面:
A=2t（a+专）二2X32X（100-30.5+30）=6368mm2
0.6X6368X295
455X1000
因此耳板抗剪强度满足要求。
D、耳板抗剪计算
（1）孔径与销轴直径相差不大于1mm满足要求。
（2）孔端耳板a=＞二，满足要求。
主梁ZL与GHL2连接处支座验算
（1）支座验算
根据结构特点和受力大小，在主梁ZL与GHL2之间的连接采用四氟滑板橡胶
支座GJZF4350x550x72（单向）NR根据《公路桥梁板式橡胶支座规格系列》（JT/T663-2006）确定，该支座的最大承压力标准值为1836kN顺桥向最大位移为90mm允许转角为（按照寒冷地区考虑）。
通过本桥梁的计算，得到支座处最大承压力为680kN,支座处顺桥向最大位移
为39mm最大转角为，另外侧向通过抵挡构造实现侧向约束。
因此本支座满足结构要求。
（2）挡块验算
图28支座节点
支座处水平力为980kM需验算的内容包括，ZL与支座上钢板间的焊缝、下钢板与GHL2之间的焊缝、挡块的强度验算。
A、上钢板与ZL之间的连接
79.7Mb<
200VPa
980
2XL22X0,7X10X720
满足要求
B、下钢板与GHL之间的连接
有水平引起弯矩W为
=980X0.15=147kN-m
t=980/（2X0.7X14X900）=55.6MPa|
o=147x=55.6MPa
0.7X14X9002
fa2
J（）+I2=
£
2077+3091二7h9MPa<
200MPa
C、挡块强度验算
图25挡块截面
截面特性如下：
质心到截面上、下外边沿的距离分别为:
yj二158mm
k=24600mm2
I=L1379X10W
W二7.202X10W
147xIO6
O二二204.HFa
1.202X10s
平均剪力：
W+3尹二^204,I2+3X39.82=215.4MP^
满足要求。
主梁ZL与桥台连接节点验算
图26主梁桥台支座
（1）第一类支座，如图26
图26第一类桥台支座
整体结构计算得到反力：
竖向压力：
竖向拉力：
在竖向压力作用下，仅考虑主梁与底板连梁的角焊缝传递竖向力：
It=2X0.7X10X（300-2X10）X200=784kN>
137.8kN
在竖向拉力作用下，抗拉构造的受力如下图：
图27抗拉构造受力简图
最大弯矩：
Mwax=101X（0.15+OH）=25.3kN•ui
最小抗弯截面转动惯性矩：
IWin二X16X1103+2X20X200X652=3.56X10W
最大抗弯应力：
25.3XIOGX75o二；
—二53.3MFa<
295MPa
3.56XIO7
底部焊缝最大正应力：
I二2*（2X67X10）x1O83+2X（2X0.7X10）X200
X92s=4.89X10W
=2X200X（2X0.7X10）十〔2X0.7X10）X108二7112mni2
上述计算结果表明第一类桥台支座满足要求
（2）第二类支座，如图28
图28第二类桥台支座整体结构计算得到反力：
纵向水平力：
横向水平力：
（拉力）；
（压力）
（A）连接角焊缝验算
不考虑侧向肋板的作用，即仅考虑通过主梁与底板连梁的角焊缝传递作用
力：
由于侧向水平力的作用点位于主梁截面中心，因此应考虑水平力引起的弯
矩:
M=98,8X1.28/2二63_2kNin
在竖向力和弯矩的共同作用下的焊缝正应力为:
63.2X106280.9X103
20.4十
+
500X（0.7X14X632）2X0,7X14X632
二43.IMP且
在水平力作用下的焊缝剪应力为:
27.Wa
V324.22■98•护
2X0.7X14X632
综合应力为：
IvI4312
〔——）+十二（一_〉十27,42二44.7MP已<
200MPa.
•JBfJ1・22
（B）锚栓抗拉验算
锚栓承受竖向力的作用，采用6个M36的锚栓，单个极限抗拉承载力为。
锚栓所承受的最大拉力为：
280,963,2X1000X680
F=+=46.8+3L0=77.8kN<
114+4kN
63X6803
（C）埋件验算
图29埋件图
1）当埋件在竖向拉力、弯矩和剪力同时作用下（假设不考虑锚栓的作用）
弯矩:
剪力:
V二J324.22+98,82二338.9kN
As>
VN
Javfya8abfy
M
L3arabfyZ
其中：
nr二0.85
j'
|43
qv=（40-0.08X20）J嗣二0.524
严30
□b二°
・6十625X—=0.975
因此:
VFM338.9X103
ara丫切08abfyL3arabfyz0.85X0,524X300
280.9XIO366.2X10°
0.8X0.975X300L3X0.85X0.975X300二2536+1200+366二4102mm2
实配孔「—二JXh」j,因此满足要求。
2）当埋件在竖向压力、弯矩和剪力同时作用下:
弯矩：
/1280
y=
9&
8X
（2
+30
二66.2kNm
压力：
N=
156,3kN
剪力：
V=
J324.22+98,82二338.9kN
V-
0.3N
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