25m钢结构人行天桥计算书.docx
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25m钢结构人行天桥计算书
坂澜大道市政工程主线天桥
计算书
(道路桩号K0+331.223)
计算:
复核:
审核:
***********************
2009年06月
一、概述
拟建的坂澜大道市政工程主线天桥(道路桩号K0+331.223)主桥全长25.45米。
自西向东跨径布置为:
1.75米(悬臂)+23.3米+0.4米(悬臂)。
主桥采用单箱单室薄壁闭合钢箱梁,梁高1.00米。
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.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTGD62-2004;
3.《公路桥涵设计通用规范》JTGD60-2004;
4.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTGD63-2004;
三、计算方法
采用桥梁博士程序3.1版本,采用平面杆系有限元,主梁离散为平面梁单元。
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
钢筋混凝土容重:
26kN/m3
混凝土标号:
C40
2.钢材
Q345B钢材设计参数
屈服强度
抗拉、抗压设计值
抗剪设计值
抗拉抗压允许应力
抗剪允许应力
fy
fd
fvd
f
fv
345
310
180
263
150
3.人群荷载:
4.5kPa
4.恒载
一期恒载:
钢箱梁容重ρ=7.85X103kg/m3
二期恒载:
包括7cm桥面铺装、栏杆等共计为:
15kN/m
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。
图1温度梯度计算简图
其中T1=25℃,T2=6.7℃
6.风载:
基本风压0.75kPa
五、验算过程
1、荷载组合
按钢结构受弯构件进行设计,计算情况包括:
标准值组合验算;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。
采用的计算软件是桥梁博士3.0。
钢箱梁横断面及计算图式见下图所示。
图2标准断面图
相应的计算图式为:
图3计算图式
计算模型共分19个单元,支承支点为3、19号节点。
4、支承反力
5、应力验算
正常使用极限状态组合III(标准值效应组合)应力验算:
表1
单元号
节点号
上缘正应力
下缘正应力
单元号
节点号
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
1
1
9.61
263
是
-4.8
-263
是
8.39
263
是
-4.2
-263
是
2
9.4
263
是
-5.19
-263
是
8.93
263
是
-3.91
-263
是
2
2
9.4
263
是
-5.19
-263
是
8.93
263
是
-3.91
-263
是
3
8.81
263
是
-6.31
-263
是
10.5
263
是
-3.08
-263
是
3
3
8.81
263
是
-6.31
-263
是
10.5
263
是
-3.08
-263
是
4
24.5
263
是
2.13
-263
是
-1.2
263
是
-24.8
-263
是
4
4
24.5
263
是
2.13
-263
是
-1.2
263
是
-24.8
-263
是
5
38.1
263
是
9.45
-263
是
-11.3
263
是
-43.6
-263
是
5
5
38.1
263
是
9.45
-263
是
-11.3
263
是
-43.6
-263
是
6
49.6
263
是
15.7
-263
是
-19.9
263
是
-59.5
-263
是
6
6
49.6
263
是
15.7
-263
是
-19.9
263
是
-59.5
-263
是
7
59
263
是
20.8
-263
是
-27
263
是
-72.6
-263
是
7
7
59
263
是
20.8
-263
是
-27
263
是
-72.6
-263
是
8
66.4
263
是
24.7
-263
是
-32.5
263
是
-82.7
-263
是
8
8
66.4
263
是
24.7
-263
是
-32.5
263
是
-82.7
-263
是
9
71.6
263
是
27.6
-263
是
-36.5
263
是
-90
-263
是
9
9
71.6
263
是
27.6
-263
是
-36.5
263
是
-90
-263
是
10
74.8
263
是
29.4
-263
是
-38.9
263
是
-94.4
-263
是
10
10
74.8
263
是
29.4
-263
是
-38.9
263
是
-94.4
-263
是
11
75.9
263
是
30
-263
是
-39.8
263
是
-95.9
-263
是
11
11
75.9
263
是
30
-263
是
-39.8
263
是
-95.9
-263
是
12
74.9
263
是
29.5
-263
是
-39.1
263
是
-94.5
-263
是
12
12
74.9
263
是
29.5
-263
是
-39.1
263
是
-94.5
-263
是
13
71.8
263
是
28
-263
是
-36.9
263
是
-90.3
-263
是
13
13
71.8
263
是
28
-263
是
-36.9
263
是
-90.3
-263
是
14
66.7
263
是
25.3
-263
是
-33.2
263
是
-83.1
-263
是
14
14
66.7
263
是
25.3
-263
是
-33.2
263
是
-83.1
-263
是
15
59.4
263
是
21.5
-263
是
-28
263
是
-73.1
-263
是
15
15
59.4
263
是
21.5
-263
是
-28
263
是
-73.1
-263
是
16
50.1
263
是
16.5
-263
是
-21.1
263
是
-60.2
-263
是
16
16
50.1
263
是
16.5
-263
是
-21.1
263
是
-60.2
-263
是
17
38.6
263
是
10.5
-263
是
-12.8
263
是
-44.4
-263
是
17
17
38.6
263
是
10.5
-263
是
-12.8
263
是
-44.4
-263
是
18
25.1
263
是
3.37
-263
是
-2.92
263
是
-25.7
-263
是
18
18
25.1
263
是
3.37
-263
是
-2.92
263
是
-25.7
-263
是
19
9.57
263
是
-4.88
-263
是
8.5
263
是
-4.14
-263
是
19
19
9.57
263
是
-4.88
-263
是
8.5
263
是
-4.14
-263
是
20
9.61
263
是
-4.8
-263
是
8.39
263
是
-4.2
-263
是
表2
单元号
节点号
主应力
剪应力
最大主压
容许值
满足?
最小主拉
容许值
满足?
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
1
1
11.5
263
是
-23
-263
是
0
150
是
0
-150
是
2
11.5
263
是
-23.2
-263
是
1.09
150
是
0
-150
是
2
2
11.5
263
是
-23.2
-263
是
0
150
是
-1.09
-150
是
3
11.3
263
是
-23.8
-263
是
2.16
150
是
0
-150
是
3
3
20.8
263
是
-30.4
-263
是
14.3
150
是
0
-150
是
4
24.5
263
是
-24.8
-263
是
0
150
是
-12.7
-150
是
4
4
24.5
263
是
-24.8
-263
是
12.7
150
是
0
-150
是
5
38.1
263
是
-43.6
-263
是
0
150
是
-10.9
-150
是
5
5
38.1
263
是
-43.6
-263
是
10.9
150
是
0
-150
是
6
49.6
263
是
-59.5
-263
是
0
150
是
-9.18
-150
是
6
6
49.6
263
是
-59.5
-263
是
9.18
150
是
0
-150
是
7
59
263
是
-72.6
-263
是
0
150
是
-7.58
-150
是
7
7
59
263
是
-72.6
-263
是
7.58
150
是
0
-150
是
8
66.4
263
是
-82.7
-263
是
0
150
是
-6.03
-150
是
8
8
66.4
263
是
-82.7
-263
是
6.02
150
是
0
-150
是
9
71.6
263
是
-90
-263
是
0
150
是
-4.53
-150
是
9
9
71.6
263
是
-90
-263
是
4.53
150
是
0
-150
是
10
74.8
263
是
-94.4
-263
是
0.22
150
是
-3.08
-150
是
10
10
74.8
263
是
-94.4
-263
是
3.08
150
是
-0.22
-150
是
11
75.9
263
是
-95.9
-263
是
1.6
150
是
-1.68
-150
是
11
11
75.9
263
是
-95.9
-263
是
1.68
150
是
-1.6
-150
是
12
74.9
263
是
-94.5
-263
是
3.03
150
是
-0.339
-150
是
12
12
74.9
263
是
-94.5
-263
是
0.339
150
是
-3.03
-150
是
13
71.8
263
是
-90.3
-263
是
4.51
150
是
0
-150
是
13
13
71.8
263
是
-90.3
-263
是
0
150
是
-4.51
-150
是
14
66.7
263
是
-83.1
-263
是
6.06
150
是
0
-150
是
14
14
66.7
263
是
-83.1
-263
是
0
150
是
-6.06
-150
是
15
59.4
263
是
-73.1
-263
是
7.43
150
是
0
-150
是
15
15
59.4
263
是
-73.1
-263
是
0
150
是
-7.43
-150
是
16
50.1
263
是
-60.2
-263
是
9.07
150
是
0
-150
是
16
16
50.1
263
是
-60.2
-263
是
0
150
是
-9.07
-150
是
17
38.6
263
是
-44.4
-263
是
10.8
150
是
0
-150
是
17
17
38.6
263
是
-44.4
-263
是
0
150
是
-10.8
-150
是
18
25.1
263
是
-25.7
-263
是
12.5
150
是
0
-150
是
18
18
25.1
263
是
-25.7
-263
是
0
150
是
-12.5
-150
是
19
21.2
263
是
-29.9
-263
是
14.3
150
是
0
-150
是
19
19
11.5
263
是
-23.1
-263
是
0.494
150
是
0
-150
是
20
11.5
263
是
-23
-263
是
0
150
是
0
-150
是
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=1.0/2.2=0.45<6,且l1/b0=23.3/2.2=10.6<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=0.98/0.01=98>80√235/fy=66,需按构造配置横向加劲肋。
h0/tw=0.98/0.01=98<150√235/fy,只需按构造布置适当纵向加劲肋。
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。
根据计算人群荷载挠度为1.66cm=16.6mm<23300/600=38.8mm,故结构挠度验算满足要求。
9、自振频率估算
根据《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)条文说明第4.3.2条式4-3、4-4计算简支箱梁竖向自振频率:
其中
,E=2.06x105N/mm2=2.06x1011N/m2,
Ic=0.0253m4,mc=1730kg/m
代入计算可得
=5.02>3,故箱梁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。