80m大跨度棧橋桁架通廊的設(shè)計(jì)

1、本文分享的是 80m 棧橋通廊的設(shè)計(jì)簡介。1 棧橋通廊的組成：1.1 承重桁架：承重桁架由左右兩片平面桁架或者立體桁架組成，主要承受棧橋豎向荷載。承重桁架腹桿體系主要有交叉式、人字式和單斜式。 棧橋桁架縱向節(jié)間尺寸根據(jù)樓板和屋面板安裝的合理性及腹桿與弦桿夾角限值確定，另外為了皮帶機(jī)傳力直接，一般取 3m 左右。棧橋縱向節(jié)間數(shù)一般為偶數(shù)，若不能滿足，則中間節(jié)間應(yīng)采用交叉式腹桿體系。 為了腹桿桿件受力的合理性， 桁架腹桿與弦桿之間的夾角一般為 3060 度。棧橋桁架的寬度用根據(jù)皮帶機(jī)數(shù)量及通行檢修通道跨度來進(jìn)行確定。棧橋桁架的高度一般與外部荷載大小及結(jié)構(gòu)跨度有關(guān)，一般非預(yù)應(yīng)力桁架高度取結(jié)構(gòu)跨度的1

2、/12-1/10。在本例中，選擇了第1 種形式。2 和 1 類似，但靠近端部的腹桿軸力較大，2 為壓桿， 1 為拉桿，宜選 1 。3 和 1、2 相比，腹桿均為拉桿，但豎桿軸力較大，導(dǎo)致用鋼量反而增加；且豎桿斷面大小不同，增加封墻節(jié)點(diǎn)大樣。1.2 上下弦水平支撐 :棧橋桁架的上下弦支撐的作用是用來承受水平荷載，并將水平荷載傳遞給端部門架，進(jìn)而傳遞給支座。 同時(shí)上下弦支撐也可以起到增大結(jié)構(gòu)整體剛度，減小弦桿平面外計(jì)算長度的作用。水平支撐一般采用交叉支撐體系或K 形支撐體系，K 形支撐體系在風(fēng)荷載和地震作用等交變荷載作用下橫梁和檁條受力比較均勻。1.3 端部門架 :棧橋的端部門架是桁架上下弦水平支

3、撐形成的水平桁架的支點(diǎn)，桁架支撐將棧橋的水平力通過兩端門架傳向支座。端部門架為棧橋桁架提供端部約束，防止桁架發(fā)生扭轉(zhuǎn)， 所以在端部門架設(shè)計(jì)時(shí)， 要保證梁柱連接點(diǎn)剛接。 另外為了不影響通廊內(nèi)部自由通行， 設(shè)置橫向門架還可以對桁架起到橫向垂直支撐的作用，以替代一般鋼屋架平面外垂直支撐。在本例中，因桁架高度較高，在桁架的每個(gè)節(jié)間也設(shè)置了橫向垂直支撐。1.4 棧橋桁架支座 :棧橋桁架支座由端部門架下端連接有加勁肋和底部平行于地面底板的固定長度區(qū)段構(gòu)成。 為了可以釋放桁架溫度應(yīng)力， 一般斜棧橋低端支座節(jié)點(diǎn)為固定鉸支座，高端支座節(jié)點(diǎn)為滑動(dòng)鉸支座。2 計(jì)算模型 :2.1 桁架尺寸：桁架長度 80m ，節(jié)間長

4、度 5m ，16 個(gè)節(jié)間， 5mX16=80m。桁架高度 5.5m 。約為桁架長度的1/15 。桁架橫向?qū)挾?4.0m 。為桁架長度的 1/20 。2.2 桁架構(gòu)件：端部門架柱、梁選用的是H 型鋼。上弦桿、下弦桿、腹桿、水平支撐、垂直支撐等均選用方鋼管。折合用鋼量約為365kg/m2。2.3 桁架鉸接節(jié)點(diǎn)的判斷：鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范 10.1.4 ：當(dāng)節(jié)間長度（桿件長度）與桿件高度之比不小于12（主管）和 24 （支管）時(shí)可將節(jié)點(diǎn)視為鉸接。主管為400X350X16, 節(jié)點(diǎn)長度為 5000 ，5000/400=12.5>12，滿足節(jié)點(diǎn)鉸接的要求。支管最大為250X10，桿件長度為6816 ，681

5、6/250=27.3>24，滿足節(jié)點(diǎn)鉸接的要求。2.4 兩種模型的比較：采用 Midas 空間模型和 PKPM 平面模型相互校核的方法，經(jīng)比較，兩者結(jié)果基本吻合：Midas 空間模型：PKPM 平面模型：2.5 豎向荷載對水平支撐的影響：在 Midas 空間模型中發(fā)現(xiàn)，不僅風(fēng)荷載會(huì)對水平支撐產(chǎn)生軸力，恒、活載作用下，水平支撐也會(huì)產(chǎn)生軸力。原因?yàn)椋鸿旒芄?jié)間的位移差，導(dǎo)致了水平支撐和橫梁受力。當(dāng)桁架跨度變大時(shí)，這種效應(yīng)較為明顯：3 荷載取值：3.1 恒載：廊道面恒載（包含5 厚走道板，欄桿，次梁，支撐）：1.0KN/M2。屋面恒載（包含壓型鋼板，次梁，檁條，支撐）：0.50KN/M2。3.2

6、 活載：廊道面活載（按走人活載滿鋪，可以包絡(luò)工藝膠帶支架荷載）：2.0KN/M2 。屋面活載（ 0.5 積灰 +0.5 不上人活）： 1.0KN/M2。3.3 風(fēng)載：風(fēng)荷載（考慮高度變化系數(shù)后，對應(yīng)公司圖集b 類）： 0.75KN/M2。風(fēng)荷載體型系數(shù)：側(cè)面封閉時(shí)為1.3 ，側(cè)面不封閉為0.8 。3.4 地震荷載：水平地震 - 桁架的弦桿、腹桿等不需要進(jìn)行抗水平地震驗(yàn)算。但需要考慮水平地震作用下桁架對支座產(chǎn)生的水平力，即支座反力需要考慮水平地震組合。構(gòu)筑物抗震規(guī)范：豎向地震 - 當(dāng) 8 度或 9 度時(shí)，桁架的弦桿、腹桿等需要進(jìn)行抗豎向地震驗(yàn)算，即弦桿、腹桿需要考慮豎向地震組合，但不需要考慮豎向

7、地震作用下桁架對支座產(chǎn)生的豎向力。構(gòu)筑物抗震規(guī)范：地震組合采用的是重力荷載代表值，經(jīng)計(jì)算后，一般都小于基本組合的內(nèi)力，所以大部分情況下可以不考慮。4 支座設(shè)計(jì) :4.1 依據(jù)為鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范：4.2 允許支座位移：Midas 模型中， 1.2 恒+1.4 活 +0.6*1.4風(fēng)作用下支座最大豎向反力設(shè)計(jì)值：918KN 。恒載作用下，支座處沿桁架方向的最大位移為15mm 。活載作用下，支座處沿桁架方向的最大位移為11mm 。±50 °溫差作用下，支座處沿桁架方向的最大位移為27mm 。在恒 + 活+ 溫度作用下，最大位移為15+11+27=53mm，下圖為發(fā)生60mm 、90mm

8、位移后的支座變位：4.3 滾軸計(jì)算：允許承受的最大支座反力R<=40*n*D*L*f*f/E=40*2*250*356*190*190/206000=1247KN。n=2 ：兩個(gè)支座D=250mm：滾軸直徑L=400-22*2=356：平板與滾軸接觸長度f=190N/mm2：Q235 鋼材厚度在 60100之間時(shí)的抗壓強(qiáng)度E=206000N/mm2：彈性模量R=1247KN>F=918KN，滾軸滿足要求4.4 50 厚底板計(jì)算：受力的鋼板范圍可簡化為兩個(gè)滾軸之間的鋼板，尺寸為-400X320X50，厚度可再考慮端柱底板的厚度（端柱底板與支座為剖口焊或角焊縫），取50+40=90厚。

9、支座反力設(shè)計(jì)值為918KN ，按作用在板跨中的集中力，M=459*0.16=73.44KN/M2應(yīng)力 =73.44/W=73.44*1000000*6/(400*90*90)=136N/mm2鋼板厚度滿足要求。5 走道梁設(shè)計(jì) :計(jì)算走道鋼梁時(shí)需考慮的豎向的恒、活的作用組合。另外， Midas 空間模型表明，在恒、活作用下，弦桿的變形導(dǎo)致了橫梁受軸力。Midas 空間模型還表明， 風(fēng)荷載作用下走道鋼梁并無內(nèi)力，風(fēng)荷載并不通過走道鋼梁傳遞，而是通過平面斜撐傳遞。工 20a 參數(shù)： A=3555mm2，Wx=236900mm3，ix=81.6mm，iy=21.1 。工 20a 為壓彎構(gòu)件，需驗(yàn)算壓彎

10、構(gòu)件平面內(nèi)、外穩(wěn)定性。平面內(nèi)計(jì)算長度4000mm ，長細(xì)比 4000/81.6=49，a 類截面，軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)為 0.92 。平面外計(jì)算長度1500mm ，長細(xì)比 1500/21.1=71，b 類截面，軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)為 0.745 。平面外受彎整體穩(wěn)定系數(shù)為1.07- （71*71/44000） =0.96驗(yàn)算彎矩作用平面外的穩(wěn)定應(yīng)力：豎向荷載作用下因弦桿變形引起的軸力設(shè)計(jì)值為150KN ，受壓穩(wěn)定應(yīng)力為150000/ （ 0.745*3555 ）=56.64N/mm2。恒 0.5KN/m2+ 活 2.0KN/m2 作用下的彎矩設(shè)計(jì)值為 32KN.M ，受彎穩(wěn)定應(yīng)力為 32000000/ （0.96*236900 ）=140.7N/mm2 ?？偟膽?yīng)力為 56.64+140.7=197.34N/mm2，應(yīng)力比為 197.34/215=0.92，加大型號(hào)。工 22a 參數(shù)：A=4210mm2，Wx=309636mm3，ix=89.9mm，iy=23.2mm。平面內(nèi)計(jì)算長度4000mm ，長細(xì)比 4000/89.9=45，a 類截面，軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)為 0.93 。平面外計(jì)算長度1500mm ，長細(xì)比 1500/23.2=65，b 類截面，軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)為 0.78 。平面