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

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24.2 普通鋼筋24.3鋼材24.4 計(jì)算荷載取值34.4.1 永久作用3可變作用3五、人行天橋計(jì)算模型35.1梁單元計(jì)算簡圖35.2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46.2. 模態(tài)分析56.3 撓度計(jì)算66.4 整體穩(wěn)定性計(jì)算66.5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77.2 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98.1 應(yīng)力分析98.2 模態(tài)分析108.3 撓度計(jì)算結(jié)果11九 、人行天橋梯道梁下部結(jié)構(gòu)

2、分析結(jié)果描述119.1 梯道墩截面驗(yàn)算119.2 樁基礎(chǔ)驗(yàn)算12十、結(jié)論13一、工程概述xxx路人行過街系統(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0.3m，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

3、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0.05g，橋梁抗震設(shè)防類別為D類；（3）設(shè)計(jì)安全等級：一級；（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）

4、（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 B02-01-2008）（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

5、、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12

6、mm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 1499.2-2007）標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。HPB300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

7、.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：-20；五、人行天橋計(jì)算模型橋梁縱向計(jì)算按梁單元建模計(jì)算，根據(jù)實(shí)際施工過程及使用過程的最不利狀況，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梁單元計(jì)算簡圖采用midas 2012有限元軟件，建立天橋主橋模型。注意：在P0-1號、P1-1號墩方向存在梯步。為了簡化模型的建立，單獨(dú)建立梯道部分模型，

8、對主體結(jié)構(gòu)影響不明顯。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5.2有限元模型中梁截面模型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

9、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)分析采用midas 2012有限元軟件進(jìn)行分析，用梁單元建立了上部主梁單元，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）條規(guī)定：,所以整體穩(wěn)定滿足要求。 6.5局部穩(wěn)

10、定性計(jì)算對于主梁腹板位置，根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017-2003）條規(guī)定：,故需設(shè)橫向加勁，采用橫隔板進(jìn)行加勁。,故不需設(shè)縱向加勁。加勁區(qū)域穩(wěn)定驗(yàn)算：根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50017-2003）條規(guī)定，若滿足，則滿足要求，具體如下：跨中截面：支點(diǎn)截面：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，按照條計(jì)算，由：控制穩(wěn)定性,與

11、lo(構(gòu)件計(jì)算長度)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）fcd（KN/m2）fsd'（KN/m2）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 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(

12、JTG D62-2004)第5.2.10條，公式左邊為：公式右邊為：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+uc2ihi+1/2suliqik 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)，按表采用;Ap-樁端截面面積（m2）,對于擴(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

13、系數(shù)，按表采用;u-各土層或各巖層部分的樁身周長（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)2MPafrk15 MPa時(shí)，取0.80;當(dāng)15MPafrk30 MPa時(shí)，取0.50;當(dāng)frk30 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)無試驗(yàn)條件時(shí)，對鉆（挖）孔樁按本規(guī)范表-1選用，對于沉樁按本規(guī)范表選用；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

14、.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)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)算過程參數(shù)樁端截面面積 Ap1.8m2各土層或各巖層部分樁身周長 u4.7m計(jì)算結(jié)果單樁軸向受壓承載力

15、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 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

16、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，用梁單元建立了上部梯道梁單元，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6.97Hz，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

17、截面驗(yàn)算橋梁最大支座反力316.7 KN，梯道墩自重為25.0KN?？紤]按矩形截面計(jì)算取，最小截面0.6mx0.6m，按照條計(jì)算，由：控制穩(wěn)定性,與lo(構(gòu)件計(jì)算長度)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）fcd（KN/m2）fsd'（KN/m2）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= C1Apfrk+u

18、c2ihi+1/2suliqik 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)，按表采用;Ap-樁端截面面積（m2）,對于擴(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)，按表采用;u-各土層或各巖層部分的樁身周長（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)2