北京市第八届大学生结构设计大赛参赛作品过街天桥计算书secretWord文档下载推荐.docx

1、 公路工程抗震设计规范 钢结构设计规范 GB50017-2003 建筑地基基础设计规范建筑桩基技术规范 国家及xx市各部门颁布的有关规定技术规程，以及大赛主办方提供的相关文件。四 设计理念轻盈、动态、美丽，是蝶的身影。勤劳、坚持、飞舞，是蝶的灵魂。xx的繁华神圣，xx的车水马龙，在这一方不息的流动中，侧目、驻足似乎都不易，因为眼前的美景应接不暇、顾此失彼，要想锁住那一汪清谭的眼神，需要的是无可复制的美、内外兼修的美。所以有了“蝶 舞”的概念与诞生。“黄四娘家花满蹊， 千朵万朵压枝低。 留连戏蝶时时舞， 自在娇莺恰恰啼。”“蝶舞”姿态潇洒可爱，不免使漫步的人也流连忘返，在xx这样一个车水马龙的商

2、业中心坐落着一只舞动的“蝴蝶”，不免能吸引更多的中外游客、商旅、投资商驻足停留，从而带动中国的经济展翅腾飞，“乘风飞去急，映日舞来徐。”相信不久的将来，祖国一定会以迅雷之势走向繁荣富强。“穿花蛱蝶深深见， 点水蜻蜓款款飞， 传语风光共流转， 暂时相伴莫相违。” 蝴蝶的美丽妙不可言，而xx的美，xx的美，xx人的淳朴美，更是不言而喻，xx这个现代文明孕育的润土，配合上大自然舞动的精灵，正是人与社会和谐发展的体现。舞动的蝴蝶、别致的美丽、精致的生活、文化的膨胀、繁华的商业，悠久的历史，一切的一切似乎都在述说着祖国的繁荣昌盛、首都的和谐美好，奥运的魅力！ 第一章结构设计计算书一、 结构形式选择本工程

3、位于繁华的xx大型商业区，考虑满足行人交通需要的建筑功能和建筑审美要求，又因为位于xx中心十字路口处，故考虑在该十字路口采用“蝶形”拱式斜拉桥，桥面采用钢箱梁结构， 由于卵石层承载力高、埋深稳定、厚度大，所以采用钻孔灌注桩基础。设有两道电梯，楼梯采用悬臂式，考虑到楼梯与柱的连接，将楼梯梁搁置在两个钢骨混凝土柱，踏面、踢面采用钢板焊接。在建筑结构科学使用及与周围环境协调的原则下，优先经济的选用该结构形式，采用拉索减少桥面梁的截面弯矩，由于采用对称结构形式有更好整体性及空间刚度，钢结构便于制造，运输，安装，施工速度快，很好的解决了因施工给交通带来的不便。整个桥体美观，通行量大。栏杆采用玻璃板式，体

4、现了现代建筑发展的方向，与环境融洽，且安全性高。桥东西向跨度40m,南北向20m,桥面呈弧形。桥底面机动车道最高净空高5.1m，两端最低净空高4.5m满足最低净空4.5m的规范要求。拉索钢束直径d=0mm，采用Q345钢，预应力值为300KN，采用防腐油脂发泡剂保护罩的防腐体系。拱截面采用钢管式，采用Q345钢，直径500mm，壁厚40mm,两端实心，提高端部受力性能。拉索与拱采用一般锚固连接，与钢箱梁采用锚箱连接，拱与地面采用栓焊结合。拱采用圆弧形式，宽度40米，高13.88m。钢箱梁高00mm,上部宽5m,下部宽3.7m,截面形式如图，桥面和踏面面层均采用如下形式：钢管混凝土柱，便于与钢箱

5、梁及楼梯的连接，其截面：二、 荷载取值1 恒荷载：桥面弧长S=43.53m，宽度B=5m 。钢箱梁：=mg/2SB=136624.089.8/（243.535）=3.08其中质量m在施工图中已统计。桥面混凝土厚t=40mm，密度由城市人行天桥与人行地道技术规范查得，混凝土面层重：斜拱自重：斜拱最高点标高13.88m，与水平面呈60度，计算弧长为55.08m,截面直径500mm,壁厚40mm。=（R2-r2）=3.14-d到结合。拱采用抛物线（0.250.25-0.210.21）78.2=1.417KN/m 2 活荷载a. 基本可变荷载人群荷载：桥跨21mL=43.53m1，取1。 由建筑结构荷

6、载规范GB 50009 2001附录D 基本雪压和风压的确定方法得基本雪压：屋面积雪分布系数基本雪压3 偶然荷载a 汽车撞击荷载：由于柱子布置在人行道外缘，不存在汽车撞击的可能。b 地震荷载：按建筑抗震设计规范 GB50011-2001，xx设计地震分组为第一组，（卵石层作为桥基持力层，覆盖层厚度d=1.0+1.0+2.0+0.6+1.5=6.1m）场地类型为类，场地卓越周期取0.4s，设计基本加速度为0.2g，基本地震烈度8度，阻尼比0.02。重力荷载代表值为100%恒荷载（不考虑雪荷载），一般不考虑桥面活荷载。建筑抗震设计规范 GB50011-2001，第5.1.1规定8、9度时的大跨度和

7、长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。计算地震反应的常用方法有振型分解反应谱法和时程分析法。设计中由MidasCivil2006用反应谱分析法计算。地震作用按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）规定的反应谱曲线由软件计算。三、计算模型选取 桥面上的荷载全部由钢箱梁承担，一部分传递到两端的钢管混凝土柱 基础 地基，另一部传递到拉索 斜拱 基础 地基。利用MidasCivil2006软件建立计算模型：将每个桥面划分为40个梁单元，每个拱划分为为10个单元，拉索共14条，每条拉索为一单元；模型中桥面与柱的连接方式为铰接，拱与地面的连接方式为刚接。下面是不同角度所看到的计算模型：三

8、维视图为：图3-1侧立面视图为 图3-2平面视图为图3-3根据经验选取箱梁、拱的尺寸以及拉索的预拉力，利用Midas 建模并运行，观察拱的竖向挠度以及桥的自振频率，我们发现：增大拉索的预拉力，桥面下沉减少，拱挠度增大（向上）；减小拱的质量，拱的挠度增大，桥的自振频率增大；增大拱的截面直径，刚度增大，其变形愈小。最终，通过反复的调节各构件尺寸及拉索的预拉力，我们得出了如下数据：钢箱梁截面：高度，钢板厚度，布置道连接上下桥面的加劲勒，分为个箱室。斜拱截面：截面形式为管形，截面直径，壁厚。拉索：采用多股圆形截面钢丝绞制而成，总截面面积为平方米毫米，预拉力为。四、基本假定1、构件符合小变形、小应变的假

9、定； 2、材料为各向同性的线弹性材料； 3、荷载仅作用节点上。五、结构设计计算a 承载能力极限状态：按建筑结构荷载规范：式中G永久荷载的分项系数；Qi第i 个可变荷载的分项系数，其中Q1 为可变荷载Q1 的分项 系数;SGK按永久荷载标准值Gk 计算的荷载效应值；SQik按可变荷载标准值Qik 计算的荷载效应值,其中SQ1k 为诸可变 荷载效应中起控制作用者；ci可变荷载Qi 的组合值系数；n参与组合的可变荷载数。 b 正常使用极限状态：按建筑结构荷载规范 GB50009-2001按照城市人行天桥与人行地道技术规范3.1.1计算分析过程中考了基本荷载工况的组合：组合：基本可变荷载与永久荷载的一

10、种或几种相组合。 承载能力极限状态 1.2恒载 + 1.4基本可变荷载 正常使用极限状态 1.0恒载 + 1.0组合：基本可变荷载与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种相组合。 承载能力极限状态 1.2基本可变荷载 + 1.40.6风荷载+ 1.40.7雪荷载 正常使用极限状态 1.0基本可变荷载+1.0风荷载+1.0雪荷载组合： 结构重力、/人群荷载、预应力中的一种或几种与地震力相组合。 1.2基本可变荷载 + 1.3水平地震荷载+ 0.5竖向地震荷载 支座反力组合为最不利组合。节点Fx （kN）Fy （kN）Fz （kN）Mx （kN*m）My （kN*m）Mz （kN*m）16

11、369.73063234.5876859.00590.000041-6377.48263237.8641861.4478426372.1680-3248.6676852.862782-6376.0591-3249.5865853.2302831502.9707-895.55411663.40061304.3768638.9167-588.896093-1504.3928-896.38081664.07551307.2255-640.9066589.5827941499.41066887.39351661.5201-1247.1974620.9667553.6405104-1499.425388

12、7.53831662.5119-1245.6541-617.4844-554.5247节点所对应的支座详见计算模型视图。最不利组合下支座处反力图：最不利组合下斜拱支座处弯矩图：依据以上支座反力设计柱子和基础。 位移分析：组合组合21（桥面跨中）X=0Y=0.00012mY=0.000066Z=-0.052849mZ=-0.062092D=0.053mD=0.062m88（拱的最高点）Y=0.241156mY=0.325875Z=0.13755mZ=0.182863D=0.372mD=0.374m利用荷载标准值组合进行位移验算：21.0位移变形图为白色为变形前，蓝色为变形后位移等值线如图： 1.

13、0 位移形状如图：箱梁和拱内力在最不利组合3下拱的内力：单元轴向 （kN）剪力-y （kN）剪力-z （kN）扭矩 （kN*m）弯矩-y （kN*m）弯矩-z （kN*m）-3097.18181.63411.51-563.044086.594116.46-2917.63451.56330.44-1100.111510.362373.2784-2527.03386.02178.2-1273.69-50.9853.3685-2181.42218.3893.09-1018.71-781.27-1589.2186-2003.0160.7734.83-390.73-1086.81-2371.8787-2

14、003.08-60.25-34.84389.94-1086.86-2373.0188-2181.76-218.14-93.011018.44-781.62-1591.9989-2528.11-386.53-178.071274.08-52.0451.3890-2918.98-451.88-330.631100.721509.472373.6191-3098.73-181.65-412.03563.554087.974117.87在最不利组合3下箱梁的内力-4321.86795.75-361.69205.68-434.212-4344.69640.71-308.3415.92569.5-1218

15、.593-4362.17484.83-255.645.34873.56-1833.84-4374.26328.31-203.4285.841118.43-2278.845-4380.96171.35-151.75134.981304.68-2552.986-4382.2714.15-100.54190.291432.87-2655.77-4378.2-143.08-49.75249.331503.57-2586.748-4368.74-300.150.69309.611517.31-2346.079-4235.48-78.54-101.2368.681557.57-2140.3110-4228

16、.56-230.51-50.65431.011623.95-1972.3511-4216.45-382.2-0.36494.141633.48-1638.4312-4199.19-533.4349.74555.61586.54-1138.913-4083.51-218.07-131.73612.91609.72-728.5514-4072.14-364.57-81.32673.951702.53-410.0915-4055.8-510.62-31.02736.261738.4768.2816-4034.51-656.0419.22797.371717.6470617-3968.26-360.0

17、7-148.59854.811762.751261.9318-3952.29-502.43-84.6915.91855.041734.3519-3931.64-644.18-34.05977.651886.292362.1220-3906.2-785.1216.571037.591860.033144.47在最不利荷载组合3下轴力Fx：在最不利荷载组合3下剪力Fy：在最不利荷载组合3下剪力Fz：在最不利荷载组合3下Mx图：在最不利荷载组合3下My图：在最不利荷载组合3下Mz图在最不利组合下应力分析：由应力分布图可知：在桥面中部以及斜拱顶部、两端组合应力较大，为受力危险单元。地震分析：取前三阶振

18、型振型阶数频率（Hz）周期 （s）3.0281730.330232 4.4816090.223134 5.0745040.197064 第一阶振型曲线：白色代表变形前，蓝色变形后。第二阶振型曲线：三阶振型曲线：（6）验算拉索材料取16Mn钢，抗拉强度设计值为315N/，拉索截面取0.04m，在最不利组合（组合3）下，拉索的最大内力（拉力）为333.5KN，则： 满足。（7） 验算斜拱材料取Q235，截面取，环形截面直径D=650，壁厚t=18， 在最不利组合下，最危险截面轴力为-3098.75KN（压）；弯矩为- 4087.97KNm（y向），4117.87KNm（z向）;剪力为-181.65

19、KN（y向），412.03KN（z向）a验算强度：满足要求 b 验算刚度：斜拱的竖向最大位移为18.2cm ，满足要求。（8）箱型梁截面验算a强度：正应力验算：满足要求剪应力验算：剪力最大单元为1，b 刚度验算：计算出在最不利组合下桥面跨中位移 W=-0.061m（向下）L/600=0.066m根据CJJ69-95城市人行天桥与人行地道技术规范满足要求。c 整体稳定：由于桥梁截面为箱型截面，其h/b0=6, 且l1/b0100mm（钢结构设计规范规定的最小柱子外径） 钢管壁厚： t=8mm，钢管混凝土结构设计与施工规程规定：钢管外径与壁厚之比d/t，宜限制在20在85之间（fy为钢的屈服强度）

20、。故：20d/t85，我们的设计d/t=37.5，满足设计要求。3钢管混凝土单肢柱的承载力计算 （1）根据钢管混凝土结构设计与施工规程可知： 钢管混凝土单肢的承载力应按下式计算： 式中-钢管混凝土实心短柱的承载力设计值 - 钢管混凝土的套箍指标 - 混凝土的抗压强度设计值 Ac - 钢管内混凝土的横截面面积 fa - 钢管的抗拉、抗压强度设计值 Aa -钢管的横截面积 1-考虑长细比影响的承载力折减系数 2-考虑偏心率影响的承载力折减系数 在任何情况下均应满足下列条件：为按轴心受压柱考虑的值 （2）柱承载力验算： 满足规范0.33的要求。 2的确定：因为不考虑偏心率的影响，故2=1 1的确定：由钢管混凝土结构设计与施工规程可知：柱子的等效计算长度la=kul k：为等效长度系数，经查阅钢管混凝土结构设计与施工规程附表二，得k