2x26m钢箱梁人行天桥上部结构及下部结构计算书.docx

1、2x26m钢箱梁人行天桥上部结构及下部结构计算书1. 工程概况本工程为福建省国省道干线纵二线磁灶井边至新垵段改造工程桩号K206+488处设置的人行天桥。桥梁上跨国道纵二线，桥梁综合考虑场地标高、道路断面以及远期人非混合道的拓宽需求，跨径布置为：2x26m连续钢箱梁。2设计标准1城市人行天桥与人行地道技术规范(CJJ 69-95)2公路钢结构桥梁设计规范（JTJ D64-2015）3钢结构设计规范（GB 50017-2003）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公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）6公路桥涵设计通用规范（JTG D60-20

2、15）7城市桥梁抗震设计规范（CJJ 166-2011）8公路桥梁抗震设计细则（JTG/TB02-01-2008）9.钢管混凝土结构技术规范（GB 50936-2014）10.钢结构焊接规范（GB 50661-2001）3. 天桥设计标准1设计荷载：人群荷载：5.0 kN/m2；栏杆推力：2.5kN/m；基本风压：1.56kN/m2；2抗震设防烈度为7度，地震动峰值加速度为0.15g，设计地震分组为第二组，设计特征周期为0.40s，桥梁设防措施等级为8度，桥梁抗震设防类别B类；3净空高度：机动车道净空5.0m，人非混合道净空4.5m；4上部结构竖向自振频率3Hz；5环境类别：类环境；6设计基准

3、期：100年，设计使用年限：50年；7结构安全等级：一级。4人行天桥结构验算4.1 结构形式天桥主梁采用2x26m连续钢箱梁，主梁总长55.5m，天桥主梁桥面净宽4.2m，含栏杆全宽4.5m；梯道净宽3.2m，含栏杆全宽3.5m。具体尺寸详见施工图设计图纸及相关文件。主梁墩顶设置板式橡胶支座，主桥墩柱采用钢筋砼花瓶桥墩，采用150cm钻孔灌注桩基础；梯道支墩均采用60cm钢管柱式墩，100cm钻孔灌注桩基础。4.2 设计荷载及材料设计参数1. 荷载按公路桥涵设计通用规范中规定取值：一、永久荷载：1结构恒载：（1）钢容重78.5kN/m3；（2）主梁二期恒载：钢筋砼铺装加地砖平均厚10cm，加上

4、栏杆及其它荷载（横隔板重等），综合取16.5kN/m；（3） 梯坡道重： A梯道对主梁竖向力为125.2kN，C梯道对主梁的竖向力为202.3kN。 2基础变位影响力：主梁支点处沉降1cm，按不利组合。二、可变荷载：1基本可变荷载（1） 人群：按5.0 kN/m2全宽满布人群，程序自动按最不利加载。2其他可变荷载（1）均匀温度：结构总体温度变化，安装合拢温度取为15，整体升温取31度，整体降温18度；（2）梯度温度：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4-1 主梁温度梯度示意图其中T1=25，T2=6.7。（3

5、） 风荷载：取基准风压1.56 kN /m2，各工况取不利按不同风向加载； 三、偶然荷载（1）地震力：抗震设防烈度为7度，不控制上部结构。2. 材料设计参数：主梁钢材为Q345B，容重78.5kN/m3，弹性模量2.06x108MPa，热膨胀系数1.2x10-5。4.3 荷载组合： 本桥设计安全等级为一级，结构重要性系数为0=1.1。1）天桥主梁结构按以下组合取最不利：组合1：1.1（结构恒载+人群+变位）组合2：1.1（结构恒载+人群+变位+风载+梯度升温（或降温）组合3：1.1（结构恒载+人群+变位+风载+梯度升温（或降温）+整体升温（或降温）2）支反力组合：结构恒载+人群+变位+风载+梯

6、度升温（或降温）+整体升温（或降温） 3）自定义组合1 ：人群（验算挠度）5）自定义组合2 ：结构重力+人群（计算是否需要设置预拱度）6）偶然组合：地震水平力+1.0 kN /m2人群（控制下部结构计算）4.4 结构建模：MIDAS/civil 2013进行结构静动力计算。上部结构按实际情况建模分析，计算内力、挠度、支反力、应力以及结构特征值分析。桥梁共分56个单元，63个节点。主梁采用钢箱截面，采用一般支撑及弹性连接模拟双支座。4.5天桥上部结构验算：1计算几何模型、三维模型图4-2 主梁几何模型图4-3主梁三维模型2主梁内力图4-4主梁弯矩图主梁节点弯矩表 表4-1节点号荷载组合弯矩（kN

7、m）节点号荷载组合弯矩（kNm）1承载能力1029承载能力1-4357.812承载能力1-11.9630承载能力1-3649.953承载能力1-65.0931承载能力1-2955.124承载能力1552.4232承载能力1-2266.495承载能力11104.3333承载能力1-1575.936承载能力11590.6334承载能力1-873.827承载能力12011.3135承载能力1-180.428承载能力12366.3936承载能力1448.629承载能力12655.8637承载能力11012.0610承载能力12879.7338承载能力11509.8911承载能力13037.9839承载

8、能力11942.1112承载能力13130.6340承载能力12308.7313承载能力13157.6741承载能力12609.7314承载能力13119.142承载能力12845.1315承载能力13014.9243承载能力13014.9216承载能力12845.1344承载能力13119.117承载能力12609.7345承载能力13157.6718承载能力12308.7346承载能力13130.6319承载能力11942.1147承载能力13037.9820承载能力11509.8948承载能力12879.7321承载能力11012.0649承载能力12655.8722承载能力1448.6

9、250承载能力12366.3923承载能力1-180.4251承载能力12011.3124承载能力1-873.8252承载能力11590.6325承载能力1-1575.9353承载能力11104.3326承载能力1-2266.4954承载能力1552.4227承载能力1-2955.1255承载能力1-65.0928承载能力1-3649.9556承载能力1-11.96图4-5主梁剪力图主梁节点剪力表 表4-2节点号荷载组合弯矩（kNm）节点号荷载组合弯矩（kNm）1承载能力149.2129承载能力1-673.612承载能力1114.8130承载能力1-630.373承载能力1-268.2131承

10、载能力1-586.594承载能力1-224.0432承载能力1-542.215承载能力1-178.7733承载能力1-497.196承载能力1-132.434承载能力1-451.57承载能力1-84.9335承载能力1-405.098承载能力1-36.3836承载能力1-357.939承载能力113.2437承载能力1-309.9710承载能力163.9338承载能力1-261.1911承载能力1115.6639承载能力1-211.5412承载能力1168.4140承载能力1-161.0113承载能力1222.1841承载能力1-109.5714承载能力1276.9442承载能力1-57.18

11、15承载能力1332.6743承载能力1-3.8216承载能力1389.3444承载能力150.5317承载能力1446.9245承载能力1105.8918承载能力1505.446承载能力1162.2819承载能力1564.7347承载能力1219.7120承载能力1624.8948承载能力1278.221承载能力1685.8549承载能力1337.7722承载能力1747.5550承载能力1398.4223承载能力1809.9851承载能力1460.1624承载能力1873.0852承载能力1523.0125承载能力1936.8253承载能力1586.9526承载能力11001.1554承载

12、能力1652.0127承载能力11066.0355承载能力1-31.8828承载能力11131.456承载能力103主梁应力图4-6 主梁最大正应力图 主梁最大正应力表 表4-3节点号荷载组合最大正应力（MPa）节点号荷载组合最大正应力(MPa)1承载能力112.329承载能力1742承载能力112.530承载能力164.93承载能力113.231承载能力156.54承载能力110.732承载能力1495承载能力18.633承载能力142.46承载能力16.8634承载能力136.87承载能力15.4735承载能力132.18承载能力1-7.6736承载能力127.89承载能力1-10.137

13、承载能力123.810承载能力1-1238承载能力120.111承载能力1-13.339承载能力116.812承载能力1-14.140承载能力113.913承载能力1-14.441承载能力111.314承载能力1-1442承载能力1-11.715承载能力1-13.143承载能力1-13.116承载能力1-11.744承载能力1-1417承载能力111.345承载能力1-14.418承载能力113.946承载能力1-14.119承载能力116.847承载能力1-13.320承载能力120.148承载能力1-1221承载能力123.849承载能力1-10.122承载能力127.850承载能力1-7

14、.6723承载能力132.151承载能力15.4724承载能力136.852承载能力16.8625承载能力142.453承载能力18.626承载能力14954承载能力110.727承载能力156.555承载能力113.228承载能力164.956承载能力112.5图4-7 主梁最大剪应力图 主梁最大剪应力表 表4-4节点号荷载组合最大正应力(MPa)节点号荷载组合最大正应力（MPa）1承载能力2029承载能力2-11.92承载能力20.33630承载能力2-11.23承载能力2-6.4631承载能力2-10.54承载能力2-5.7832承载能力2-9.865承载能力2-5.133承载能力2-9

15、.196承载能力2-4.4434承载能力2-8.537承载能力2-3.7935承载能力2-7.878承载能力2-3.1536承载能力2-7.229承载能力2-2.5237承载能力2-6.5810承载能力2-1.9138承载能力2-5.9511承载能力2-1.339承载能力2-5.3212承载能力2-0.7140承载能力2-4.7113承载能力2-0.12841承载能力2-4.114承载能力20.44542承载能力2-3.515承载能力21.0143承载能力2-2.9216承载能力21.5644承载能力2-2.3417承载能力22.145承载能力2-1.7718承载能力22.6346承载能力2-

16、1.2219承载能力23.1547承载能力2-0.67320承载能力23.6748承载能力2-0.13921承载能力24.1749承载能力20.38322承载能力24.6750承载能力20.89423承载能力25.1651承载能力21.3924承载能力25.6452承载能力21.8825承载能力26.1153承载能力22.3626承载能力26.5854承载能力22.8227承载能力27.0455承载能力2-1.2128承载能力27.556承载能力2-0.518 以上计算可得主梁最大正应力=74.0fd270MPa，主梁最大剪应力=11.9fvd=155 MPa，=0.3131。T形连接处折算应

17、力1.184.5MPa1.1=297 MPa。故天桥的强度满足要求。4由人群荷载计算最大竖向挠度 图4-8 人群荷载计算最大竖向挠度 人群荷载作用下最大竖向挠度 表4-5节点号荷载组合挠度（m）节点号荷载组合挠度（m）1挠度组合10.00148329挠度组合102挠度组合10.00084830挠度组合1-0.0006393挠度组合1031挠度组合1-0.0013164挠度组合1-0.00088232挠度组合1-0.0020125挠度组合1-0.00174433挠度组合1-0.0027086挠度组合1-0.00257134挠度组合1-0.0033877挠度组合1-0.00334935挠度组合1-

18、0.0040338挠度组合1-0.00406736挠度组合1-0.0046349挠度组合1-0.00471437挠度组合1-0.00517610挠度组合1-0.00528138挠度组合1-0.00564911挠度组合1-0.0057639挠度组合1-0.00604412挠度组合1-0.00614540挠度组合1-0.00635213挠度组合1-0.00643241挠度组合1-0.00656714挠度组合1-0.00661942挠度组合1-0.00668615挠度组合1-0.00670343挠度组合1-0.00670316挠度组合1-0.00668644挠度组合1-0.00661917挠度组合1

19、-0.00656745挠度组合1-0.00643218挠度组合1-0.00635246挠度组合1-0.00614519挠度组合1-0.00604447挠度组合1-0.0057620挠度组合1-0.00564948挠度组合1-0.00528121挠度组合1-0.00517649挠度组合1-0.00471422挠度组合1-0.00463450挠度组合1-0.00406723挠度组合1-0.00403351挠度组合1-0.00334924挠度组合1-0.00338752挠度组合1-0.00257125挠度组合1-0.00270853挠度组合1-0.00174426挠度组合1-0.00201254挠度

20、组合1-0.00088227挠度组合1-0.00131655挠度组合1028挠度组合1-0.00063956挠度组合10.000848在人群荷载作用下最大竖向挠度为6.70mmL/600=43.33mm，故挠度满足要求。5由结构重力和人群荷载计算的竖向挠度 结构重力和人群荷载计算的竖向挠度 表4-6节点号荷载组合挠度（m）节点号荷载组合挠度（m）1挠度组合20.00327129挠度组合202挠度组合20.00186730挠度组合2-0.000853挠度组合2031挠度组合2-0.001914挠度组合2-0.0019732挠度组合2-0.003145挠度组合2-0.0038933挠度组合2-0.

21、004476挠度组合2-0.0057234挠度组合2-0.005857挠度组合2-0.0074335挠度组合2-0.007248挠度组合2-0.0089936挠度组合2-0.008589挠度组合2-0.0103837挠度组合2-0.0098410挠度组合2-0.0115638挠度组合2-0.0109911挠度组合2-0.0125439挠度组合2-0.01212挠度组合2-0.0132840挠度组合2-0.0128313挠度组合2-0.0137941挠度组合2-0.0134714挠度组合2-0.0140642挠度组合2-0.013915挠度组合2-0.014143挠度组合2-0.014116挠度

22、组合2-0.013944挠度组合2-0.0140617挠度组合2-0.0134745挠度组合2-0.0137918挠度组合2-0.0128346挠度组合2-0.0132819挠度组合2-0.01247挠度组合2-0.0125420挠度组合2-0.0109948挠度组合2-0.0115621挠度组合2-0.0098449挠度组合2-0.0103822挠度组合2-0.0085850挠度组合2-0.0089923挠度组合2-0.0072451挠度组合2-0.0074324挠度组合2-0.0058552挠度组合2-0.0057225挠度组合2-0.0044753挠度组合2-0.0038926挠度组合2

23、-0.0031454挠度组合2-0.0019727挠度组合2-0.0019155挠度组合2028挠度组合2-0.0008556挠度组合20.001867由结构重力和人群荷载计算的竖向挠度为14.1mm 3Hz，满足规范要求。图4-9 主梁1阶竖向振型图7整体稳定验算根据钢结构设计规范第4.2.1条及第4.2.4条，h/b0=1.2/4.5=0.2676，且l1/b0=26/4.5=5.7880(235/fy)=54.5，故应腹板应设置横向加劲肋，本桥主梁腹板还设置两纵向加劲肋，均为板肋。成立时，局部稳定满足，hw=1164mm，tw=16mm，=74MPa，=11.9MPa，a=1500mm带入上式可得，故局部稳定满足要求。9支承加劲肋验算支承加劲肋满足 故支承加劲肋满足局部承压的要求。10支座反力 图4-10 主梁支座反力图持久状况人行天桥支座反力表 表4-8墩柱号支座1竖向反力（kN）支座2竖向反力（kN）水平力（kN）1（边墩）695.5480.918.32（中墩）1003.51053.650.23（边墩）695.5480.918.3偶然状况人行天桥支座反力表 表4-9墩柱号支座1竖向反力（kN