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

钢结构

人行天桥计算书

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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》JTGD62-2004；

5.《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004；

6.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2004；

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。

1．混凝土现浇层容重、标号

3

2.钢材

Q345钢材设计参数（MPa）

抗拉、抗抗剪设计

屈服强度

压设计值值

fyfdfvd

345310180

3．人群荷载：

5kPa

4．恒载

一期恒载：

钢箱梁容重ρ＝7.85X103kg/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。

-1-

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：

-2-

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8.96MPa<180MPa（满足规范要求）。

-3-

图6主梁正应力kPa

主梁最大正应力为50.1MPa<310MPa（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＝66.75>80

√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26.4mm>27000/1600=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

-4-

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。

按照《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）及《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007的有关规定，根据场地工程地质条件和土工试验、标

贯试验统计结果，结合地区工程经验，建议场地内各土层承载力基本容许值{fa0}

（kpa）、压缩模量Es1-2（MPa）如下：

层序

土层名称

fao（kPa）

Es1-2（MPa）

（2）

粉土

180

9.0

（3）

粉质粘土

230

5.77

（4）

细砂

210

16.0*

（5）

粉质粘土

320

7.17

按照《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《建筑地基基础设计规范》

（GB50007-2011）及《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2007有关规定，

结合地区工程经验，建议钻孔桩桩侧土的摩阻力标准值qik（kPa）如下：

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

层序土层名称

qik（kPa）

（2）粉土50

-5-

层序

土层名称

泥浆护壁钻（冲）孔灌注桩

qik（kPa）

（3）

粉质粘土

55

（4）

细砂

35

（5）

粉质粘土

55

桩基单桩竖向承载力特征值

桩径

桩长

单桩竖向极限承载

最大

桥墩号

桩顶

计算结

桩数目

（m）

力设计值计算（kN）

单桩承载

（m）

标高

果

Ra=Quk/2

力/kN

桥墩111.2100.000m1010313.4满足

桥墩211.2180.000m2009.41407.7满足

桥墩311.2180.000m2009.41407.7满足

桥墩411.2100.000m1010305.8满足

注：

单桩承载力验算按《公路桥涵地基与基础规范》5.3.3条验算：

Ra

1u

2

n

qikliAPqr

i1

qrm0fa0k22h3

由以上验算可以得出，该天桥设计满足规范要求。

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附1：

玻璃栏杆设计计算书

一.设计资料

1.设计规范

《建筑结构荷载规范GB50009-2001》

《建筑玻璃应用技术规程JGJ113-2009》

2.计算参数

玻璃强度设计值

根据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009第4.1.3条第4.1.8条第

4.1.10条取玻璃边缘强度设计值

fg=67N/mm2=67x103kpa。

根据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009第5.1.1

ω=гwωk

根据《建筑结构荷载规范》GB50009-2012附录查询得到ωk=0.2652kp

＜1.0kp

根据《建筑玻璃应用技术规程》JGJ113-2009第5.1.2条取ωk=1.0kp

代入5.1.1得

ω=1.4kpa＜＜fg=67x103kpa。

结果判断:

满足

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附2：

钢楼梯设计计算书

一.设计资料

1.设计规范

《建筑结构荷载规范GB50009-2001》

《钢结构设计规范GB50017-2003》

2.计算参数

2.1梯道

梯道立面

梯道全长1960cm，高615cm，宽240cm。

2.2梯梁

-8-

梯梁截面（Q345C）

梯梁恒载8.7kN/m，人群荷载12kN/m，附加荷载4.8kN/m。

2.3平台梁

平台梁截面（Q345C）

平台梁恒载9.2kN/m，人群荷载12kN/m，附加荷载4.8kN/m。

3.荷载组合

采用线性加载，梯道简化为箱梁进行结构验算。

1.2D+1.4L

二.验算结果

1楼梯内力简图

-9-

1.1轴力图

1.2剪力图

1.3弯矩图

2强度验算

-10-

梯梁计算

控制工况

数值

限值

结果

受弯强度

1.2D+1.4L

6.4MPa

最大310MPa

满足

受剪强度

1.2D+1.4L

1.788MPa

最大180MPa

满足

挠度

D+L

0.143mm

最大10.33mm

满足

2.1受弯强度

控制工况:

1.2D+1.4L

弯矩计算结果:

Mmax=112.8kN*m（经计算最大弯矩在梯道与主

梁连接处）

σ=Mmax×ymax/Iz

=112.8×0.169/0.003

=6354.4kPa=6.4MPa<310MPa

结果判断:

满足

2.2受剪强度

控制工况:

1.2D+1.4L

剪力计算结果:

Vmax=168.1kN（经计算最大剪力在梯道平台处）

τ=Vmax/A=168.1/0.094=1788.3kPa=1.788MPa<180MPa

结果判断:

满足

2.3挠度

控制工况:

L（经计算最大挠度位于梯道中部）

ω=0143.mm<6200/600mm=10.33mm

结果判断:

满足

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