城市人行天橋(鋼結(jié)構(gòu))結(jié)構(gòu)計(jì)算書(shū)綜述

1、目錄一、工程概述 1二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1三、設(shè)計(jì)規(guī)范 1四、主要材料及計(jì)算參數(shù) 24.1 混凝土2.4.2 普通鋼筋 2.4.3 鋼材2.4.4 計(jì)算荷載取值 3.4.4.1 永久作用 3.4.4.2可變作用 3.五、人行天橋計(jì)算模型 35.1 梁?jiǎn)卧?jì)算簡(jiǎn)圖 3.5.2 有限元模型中梁截面模型 4.六、人行天橋主橋上部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述 46.1 應(yīng)力分析 4.6.2. 模態(tài)分析 5.6.3 撓度計(jì)算 6.6.4 整體穩(wěn)定性計(jì)算 6.6.5 局部穩(wěn)定性計(jì)算 7.七 、人行天橋主橋下部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述 77.1 主墩截面驗(yàn)算 7.7.2 樁基礎(chǔ)驗(yàn)算 8.八、人行天橋梯道梁上部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述 1

2、08.1 應(yīng)力分析 1.0.8.2 模態(tài)分析 1.1.8.3 撓度計(jì)算結(jié)果 1.2.九 、人行天橋梯道梁下部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述 129.1 梯道墩截面驗(yàn)算 1.2.9.2 樁基礎(chǔ)驗(yàn)算 1.3.十、結(jié)論 14、工程概述xxx 路人行過(guò)街系統(tǒng)位于 xxxx 附近，結(jié)構(gòu)形式為鋼箱梁人行天橋。主橋的設(shè) 計(jì)采 用直線 Q345 鋼箱 梁主 梁， 梁高 1.5m ，主梁跨 徑布置 為 1.15m+28.05m+1.15m=30.35m，橋面全寬 3.7m，其橫向布置為 0.1（欄桿 ）+3.5m（凈 寬）+0.1（欄桿） =3.7m。梯道的設(shè)計(jì)采用梯道梁與梯踏步組合而成，梯道梁采用Q345 鋼板焊接，梁高0

3、.3m，寬 1.0m，在梯道梁上設(shè)置預(yù)制 C30 鋼筋砼梯踏步，梯道全寬 2.3m，其橫向 布置為 0.1（欄桿）+2.1m（凈寬）+0.1（欄桿） =2.3m。下部結(jié)構(gòu)主橋墩采用 C40 鋼筋砼花瓶形橋墩，厚 0.65m；基礎(chǔ)采用直徑為 1.5m 的 C30 鋼筋砼樁基礎(chǔ)。 梯道橋墩采 0.5x0.5m C40 鋼筋砼矩形橋墩， 基礎(chǔ)采用直徑為 1.0m的 C30鋼筋砼樁基礎(chǔ)。二、主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）設(shè)計(jì)荷載：人群荷載： 4.36 kN/m2；二期恒載（橋面鋪裝與欄桿總和） ：9.0 kN/m； 結(jié)構(gòu)整體升降溫：± 20。（2）地震烈度：抗震設(shè)防烈度為 6 度，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為

4、 0.05g，橋梁抗 震設(shè)防類別為 D 類；（3）設(shè)計(jì)安全等級(jí)：一級(jí)；（4）環(huán)境類別：類；（5）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期： 100 年。三、設(shè)計(jì)規(guī)范（1）公路工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) （JTG B012003）（2）城市橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范（CJJ 112011）（3）城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范 （CJJ69-95）（4）公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 （JTG D60-2004）（5）公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 （JTG D61-2005）(6) 公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D62-2004)(7) 公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D63-2007)(8) 公路橋梁抗震設(shè)計(jì)細(xì)則 (JTG/T B02-01-

5、2008)(9) 公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范 ( JTG/T F50-2011)四、主要材料及計(jì)算參數(shù)4.1 混凝土人行天橋橋墩采用 C40混凝土，梯踏步、樁基礎(chǔ)均采用 C30 混凝土，梯步底部 砌體調(diào)整平臺(tái)結(jié)構(gòu)采用 C25片石混凝土。其軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度、 軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度、 彈性模量等指標(biāo)應(yīng)滿足公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D62-2004)以及公路圬工橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D61-2005)的材料要求。C25 混凝土： 軸心 抗壓 強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 fcd=11.5Mpa ，軸 心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftd=1.23Mpa，彈性模量 Ec=2.8x104Mpa。C30 混凝 土：軸

6、心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值 fcd=13.8Mpa ，軸 心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftd=1.39Mpa，彈性模量 Ec=3.0x104Mpa。C40 混凝 土：軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì) 值 fcd=18.4Mpa ，軸 心抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值 ftd=1.65Mpa，彈性模量 Ec=3.25x104Mpa。4.2 普通鋼筋一般鋼筋直徑大于等于 12mm 者為 HRB400 鋼筋，直徑小于等于 10mm 者為 HPB300鋼筋。HPB300、HRB400 鋼筋標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分別符合 鋼筋混凝土用鋼 第 1 部分： 熱軋光圓鋼筋(GB 1499.1-2008)，鋼筋混凝土用鋼 第 2部分：熱軋帶肋鋼筋( GB 1499.2-200

7、7)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。5HPB300 鋼筋：抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fsk300Mpa，彈性模量 Es=2.1×105Mpa。HRB400 鋼筋：抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度 fsk400Mpa，彈性模量 Es=2.0×105Mpa。4.3 鋼材鋼材的彈性模量、設(shè)計(jì)抗壓(拉)強(qiáng)度參數(shù)等基本參數(shù)均按規(guī)范取值。Q345 鋼材：拉、壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為 310MPa4.4 計(jì)算荷載取值4.4.1 永久作用一期恒載：按照實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸考慮。二期恒載（橋面鋪裝與欄桿總和） ：設(shè)計(jì)按 9.0 kN/m 取值。4.4.2可變作用a、人群荷載整體計(jì)算中按照 4.36 kN/m2設(shè)計(jì)。b、溫度荷載結(jié)構(gòu)整體升溫： 20結(jié)構(gòu)整體降溫：

8、 -20；五、人行天橋計(jì)算模型橋梁縱向計(jì)算按梁?jiǎn)卧Ｓ?jì)算， 根據(jù)實(shí)際施工過(guò)程及使用過(guò)程的最不利狀況，進(jìn)行荷載組合，求得結(jié)構(gòu)最不利狀態(tài)下的應(yīng)力和位移，按規(guī)范中所規(guī)定的各項(xiàng)容許 指標(biāo)，并得出結(jié)構(gòu)自振頻率，驗(yàn)算主梁是否滿足要求。5.1 梁?jiǎn)卧?jì)算簡(jiǎn)圖采用 midas 2012有限元軟件，建立天橋主橋模型。注意：在 P0-1號(hào)、 P1-1 號(hào)墩方向存在梯步。為了簡(jiǎn)化模型的建立，單獨(dú)建立梯道部分模型，對(duì)主體結(jié)構(gòu)影響 不明顯。6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21222617人行天橋鋼箱梁主橋計(jì)算模型人行天橋梯道鋼梁計(jì)算模型55.2 有限元模型中梁截面模型

9、人行天橋鋼箱梁截面模型人行天橋梯道鋼梁截面模型六、人行天橋主橋上部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述6.1 應(yīng)力分析組合按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 (JTGD60-2004)，并進(jìn)行構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算 (所 有組合系數(shù)取 1)。設(shè)計(jì)是按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50017-2003)取用 Q345鋼材。 Q345 鋼，拉、壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為 310MPa。承載能力極限狀態(tài)梁頂板應(yīng)力包絡(luò)圖承載能力極限狀態(tài)梁底板應(yīng)力包絡(luò)圖根據(jù) midas 有限元模型計(jì)算分析可知：頂板最大壓應(yīng)力為 35.6MPa，底板最大拉應(yīng)力為 58.6MPa。從上部結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算幾種組合的驗(yàn)算結(jié)果可以看出， 天橋主梁的應(yīng)力驗(yàn)算滿足 要求。6.2. 模態(tài)分析模態(tài)分

10、析采用 midas 2012 有限元軟件進(jìn)行分析， 用梁?jiǎn)卧⒘松喜恐髁簡(jiǎn)卧?，空間模型如下：質(zhì)量源選取：主梁自重及橋面鋪裝等恒荷載。經(jīng)計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)一階豎向自振頻率 為 3.95Hz ，滿足規(guī)范規(guī)定大于 3Hz 要求，橋梁使用性滿足要求。一階模態(tài)振形圖：(周期 T=0.284)6.3 撓度計(jì)算根據(jù)城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范 2.5.2 條規(guī)定，由人群荷載計(jì)算的最 大豎向撓度為 13.238mm，小于規(guī)范要求的允許值 L/600=4.675cm。6.4 整體穩(wěn)定性計(jì)算根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50017-2003) 4.2.4條規(guī)定：h/b0 1300 / 2248 0.578 6,l1 /

11、b0 28.05 / 2.248 12.48 95 235 78.4 ,所以整345 體穩(wěn)定滿足要求。6.5 局部穩(wěn)定性計(jì)算對(duì)于主梁腹板位置，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50017-2003)4.3.2 條規(guī)定：h0 /tw1291.6/16 80.725 8066.03,故需設(shè)橫向加勁，采用橫隔板進(jìn)行加勁。h0 /tw 1291.6/16 80.725 150 235 123.80 ,故不需設(shè)縱向加勁。加勁區(qū)域穩(wěn)定驗(yàn)算：，則滿足要求，具體如下：跨中截面：57 .5 2310根 據(jù) 鋼 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 規(guī) 范 ( GB 50017-2003 ) 4.3.3 條 規(guī) 定 ， 若 滿 足2.217

12、2 .060.592 1,滿足要求。177 .03308 .78支點(diǎn)截面：2.1 2 11.1 2 172 .06 0.559 1,滿足要求。310 180 310七 、人行天橋主橋下部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述由于橋梁規(guī)模較小，引起水平荷載不顯著。故可近似的按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算橋墩驗(yàn)算，采用橋梁博士進(jìn)行墩身截面驗(yàn)算7.1 主墩截面驗(yàn)算(1)墩身抗壓承載能力驗(yàn)算 橋梁最大支座反力 991.9 KN，主墩自重為 122.5KN ?？紤]按矩形截面計(jì)算取， 最小截面 1.0m x 0.65m，按照 JTG D62-2004 5.3.1條計(jì)算， 由：r0Nd 0.9 (fcdA f'sd A's)

13、控制穩(wěn)定性 ,與 lo(構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度 )有關(guān) ;A構(gòu)件毛截面面積 ,當(dāng)鋼筋配筋率大于 3%時(shí) An=A-A's;A's 為全部縱向鋼筋面積 ;fcd 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， C40取 18.4MPa.r0Nd(KN)A(m2)A's（m2）fc（d KN/m 2）fsd'（KN/m 2）1.1991.91.00.650.013745218400330000左邊( KN )右邊( KN )是否滿足1091.114846.3滿足(2)墩頂局部抗剪承載能力驗(yàn)算主墩采用花瓶型橋墩，墩頂支座位置對(duì)應(yīng)豎向截面需驗(yàn)算局部抗剪承載能力驗(yàn)算。其中，單個(gè)支座最大反力 496.0

14、 KN。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范 (JTG D62-2004)第 5.2.10 條，0Vd0.50 10 3 2 ftdbh0(kN)公式左邊為： 1.1 496.0=545.6kN公式右邊為：0.50 10 3 1.0 1.65 650 2832 1517.66kN滿足公式及規(guī)范要求，故可不進(jìn)行斜截面抗剪承載力驗(yàn)算。7.2 樁基礎(chǔ)驗(yàn)算由 Ra= C1Apfrk+u c2ihi+1/2 su liqik 式中:Ra- 單樁軸向受壓容許承載力 （kpa），樁身自重與置換土重（當(dāng)自重計(jì)入浮力時(shí)，置換土重也 計(jì)入浮力）的差值作為荷載考慮；C1 據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的

15、端阻發(fā)揮系數(shù)，按表5.3.4 采用;Ap 樁端截面面積（ m2 ）,對(duì)于擴(kuò)底樁，取擴(kuò)底截面面積 ;frk 樁端截巖石飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度 （kpa） ，粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；C2i據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第 i 層巖層的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)，按表 5.3.4采用;u 各土層或各巖層部分的樁身周長(zhǎng)（ m）；hi 樁嵌入各巖層部分的厚度 （m） ，不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；m 巖層的層數(shù)不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層；-s- 覆蓋層土的側(cè)阻力發(fā)揮系數(shù)，根據(jù)樁端frk 確定：當(dāng) 2MPa frk< 15 MPa 時(shí)，取 0.80;當(dāng)15MPa frk< 30 MPa 時(shí)，取

16、 0.50;當(dāng) frk > 30 MPa時(shí)，取 0.20；li 各土層的厚度（ m）；qi樁側(cè)第 i 層土的側(cè)阻標(biāo)準(zhǔn)值 （Kpa），宜采用單樁摩阻力試驗(yàn)值， 當(dāng)無(wú)試驗(yàn)條件時(shí)， 對(duì)鉆（挖）孔樁按本規(guī)范表 5.3.3-1 選用，對(duì)于沉樁按本規(guī)范表 5.3.3-4 選用；n 土層的層數(shù)，強(qiáng)風(fēng)化和全風(fēng)化巖層按土層考慮 .條件C1C2良好0.60.05一般0.50.04較差0.40.03計(jì)算得到樁基直徑 d1.5m端阻發(fā)揮系數(shù) c10.5巖層的層數(shù) m1巖層的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù) c2ic210.04c220.04c230.04樁嵌入各巖層部分的厚度hih10mh20mh36m樁端巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)

17、值 frkifrk10kPafrk26000kPafrk36000kPa土層的層數(shù) n0土層的側(cè)阻力標(biāo)準(zhǔn)值 qikq1k0kPaq2k0kPaq3kkPa各土層的厚度 lil10ml20ml30m覆蓋層土的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)s0.8單樁軸向受壓承載力設(shè)計(jì)值 P2043kN計(jì)算過(guò)程參數(shù)樁端截面面積 Ap1.82 m各土層或各巖層部分樁身周長(zhǎng)u4.7m計(jì)算結(jié)果單樁軸向受壓承載力容許值Ra12081kN承載能力是否滿足滿足八、人行天橋梯道梁上部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述8.1 應(yīng)力分析組合按照公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范 (JTGD60-2004)，并進(jìn)行構(gòu)件應(yīng)力驗(yàn)算 (所 有組合系數(shù)取 1)。設(shè)計(jì)是按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB

18、 50017-2003)取用 Q345鋼材。 Q345 鋼，拉、壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度值為 310MPa。承載能力極限狀態(tài)梁頂板應(yīng)力包絡(luò)圖極限承載能力狀態(tài)梁底板應(yīng)力包絡(luò)圖根據(jù) midas 有限元模型計(jì)算分析可知：頂板最大拉應(yīng)力為 51.6MPa，最大壓應(yīng)力為 34.0MPa底板最大拉應(yīng)力為 33.9MPa，最大壓應(yīng)力為 51.6MPa從上部結(jié)構(gòu)縱向計(jì)算幾種組合的驗(yàn)算結(jié)果可以看出， 天橋梯道梁的應(yīng)力驗(yàn)算滿 足要求。8.2 模態(tài)分析模態(tài)分析采用 midas 2012 有限元軟件進(jìn)行分析，用梁?jiǎn)卧⒘松喜刻莸懒簡(jiǎn)?元，空間模型如下：質(zhì)量源選?。褐髁鹤灾丶皹蛎驿佈b等恒荷載。經(jīng)計(jì)算鋼結(jié)構(gòu)一階豎向自振頻率 為 6.

19、97Hz ，滿足規(guī)范規(guī)定大于 3Hz 要求，橋梁使用性滿足要求。一階模態(tài)振形圖：（周期 T=0.143）8.3 撓度計(jì)算結(jié)果根據(jù)城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范 2.5.2 條規(guī)定，由人群荷載計(jì)算的最 大豎向撓度為 1.402mm，小于規(guī)范要求的允許值 L/600=1.25cm。九 、人行天橋梯道梁下部結(jié)構(gòu)分析結(jié)果描述由于橋梁規(guī)模較小，引起水平荷載不顯著。故可近似的按軸心受壓構(gòu)件計(jì)算 . 橋墩驗(yàn)算，采用橋梁博士進(jìn)行墩身截面驗(yàn)算9.1 梯道墩截面驗(yàn)算橋梁最大支座反力 316.7 KN，梯道墩自重為 25.0KN。 考慮按矩形截面計(jì)算取，最小截面 0.6mx0.6m，按照 JTG D62-2004

20、5.3.1 條計(jì)算， 由：r0Nd 0.9 （fcdA f'sd A's）控制穩(wěn)定性 ,與 lo（構(gòu)件計(jì)算長(zhǎng)度 ）有關(guān) ;A構(gòu)件毛截面面積 ,當(dāng)鋼筋配筋率大于 3%時(shí) An=A-A's;A's 為全部縱向鋼筋面積 ;fcd 混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值， C40取 18.4MPa.r0Nd（KN）2A（m2）2A's（m2）2fc（d KN/m 2）2fsd（' KN/m 2）1.1341.71.00.250.00628418400330000左邊（ KN ）右邊（ KN ）是否滿足375.96006.3滿足9.2 樁基礎(chǔ)驗(yàn)算 由 Ra= C1Apf

21、rk+u c2ihi+1/2 su liqik式中:Ra- 單樁軸向受壓容許承載力 （kpa），樁身自重與置換土重（當(dāng)自重計(jì)入浮力時(shí)，置換土重也 計(jì)入浮力）的差值作為荷載考慮；C1 據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的端阻發(fā)揮系數(shù)，按表5.3.4 采用;Ap 樁端截面面積（ m2 ）,對(duì)于擴(kuò)底樁，取擴(kuò)底截面面積 ;frk 樁端截巖石飽和單軸極限抗壓強(qiáng)度 （kpa） ，粘土質(zhì)巖取天然濕度單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值；C2i據(jù)清孔情況、巖石破碎程度等因素而定的第 i 層巖層的側(cè)阻發(fā)揮系數(shù)，按表 5.3.4采用;u 各土層或各巖層部分的樁身周長(zhǎng)（ m）；hi 樁嵌入各巖層部分的厚度 （m） ，不包括強(qiáng)風(fēng)化層和全風(fēng)化層