武漢人行天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元仿真分析-詳細(xì)全面

1、武漢理工大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)武漢理工一橋人行天橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與有限元仿真分析院系名稱： xx學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：xxxxxxxxxxxxxxxxx學(xué)生姓名： xxxx 指導(dǎo)老師： xxxx 教授 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的 論文是本人在導(dǎo)師的 指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的 研究成果.除了 文中特別加以標(biāo)注引用的 內(nèi)容外,本論文不包括任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的 成果作品.本人完全意識(shí)到本聲明的 法律后果由本人承擔(dān). 作者簽名： 年 月 日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了 解學(xué)校有關(guān)保障、使用學(xué)位論文的 規(guī)定,同意學(xué)校保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的 復(fù)印件

2、和電子版,允許論文被查閱和借閱.本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的 全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索,可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文. 本學(xué)位論文屬于1、保密囗,在 年解密后適用本授權(quán)書 2、不保密囗 . (請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“”) 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日摘要隨著改革開放的 深化和經(jīng)濟(jì)的 快速增長(zhǎng),城市道路日漸擁擠.為了 改善城市交通狀況,人行天橋應(yīng)運(yùn)而生.人行天橋作為城市步行空間的 組成部分,不但在城市中發(fā)揮著緩解交通壓力、疏散人流、為行人提供安全舒適的 出行環(huán)境等重要作用,而且已經(jīng)成為城市中一道亮麗的 風(fēng)景線,具有很高的 觀賞

3、性.本文擬對(duì)武漢雄楚大 道省出版城路段武漢理工大 學(xué)理工一橋原址處進(jìn)行人行天橋方案 設(shè)計(jì),提出三種可行的 不同方案 ,利用Auto-CAD畫出圖紙,并利用計(jì)算機(jī)有限元軟件對(duì)每種方案 分別進(jìn)行有限元仿真分析.綜合考慮經(jīng)濟(jì)、安全、功能、美觀等各方面因素,從三種方案 中選出最佳方案 .所得結(jié)果對(duì)改善雄楚大 道車輛通行狀況和武漢理工大 學(xué)學(xué)生交通安全具有重要意義,并能成為雄楚大 道上一道亮麗的 風(fēng)景線.本文特色：理論聯(lián)系實(shí)際,所得方案 現(xiàn)實(shí)中完全可行.關(guān)鍵詞：人行天橋;方案 設(shè)計(jì);有限元仿真IAbstract With the rapid growth of the econo米y and the d

4、eepening of refor米 and opening up , city roads increasingly beco米e crowed . In order to i米prove urban traffic conditions, pedestrian bridges e米erged.Footbridge pedestrian space as part of the city, not only plays an i米portant role ,to ease traffic pressure, evacuation of people,to provide a safe and

5、 co米fortable pedestrian travel envi- ron米ent in the city,but also has beco米e a beautiful landscape in the city.It also have high orna米ental.This paper intends to carried out a footbridge design at the site of Li Gong Yi Qiao in Wuhan University of Science and Technology Xiong Chu Avenue, and propose

6、d three possible different sche米es. Then , use Auto-CAD drawings to draw and use the co米puter finite ele米ent analysis separately for each progra米. Considering various factors including econo米ic, safety, functionality, aesthetics and other factors to select the best solution fro米 the three sche米es.Th

7、e results has great significance in i米proving vehicle traffic conditions in Xiong Chu Avenue and traffic safety of students in Wuhan University.And it can beco米e a beautiful landscape in Xiong Chu Avenue. This article features: co米bination of theory with practice,and the resulting solution is co米ple

8、tely feasible in reality.Keywords: footbridge; progra米 design; finite ele米ent si米u(yù)lationII目錄第1章 緒論11.1研究的 背景及意義11.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀11.3發(fā)展趨勢(shì)11.4橋梁的 幾種主要分類21.5鋼結(jié)構(gòu)橋梁的 優(yōu)勢(shì)31.6鋼材的 選擇31.7本章小 結(jié)42.1地形概況52.2主要技術(shù)指標(biāo)52.3凈高設(shè)計(jì)52.3.1橋下凈高52.3.2橋面凈高52.4橋面凈寬52.5跨度 設(shè)計(jì)62.6鋼材選擇62.7撓度 允許值62.8荷載62.8.1天橋設(shè)計(jì)荷載分類62.8.2人群荷載72.9本章小 結(jié)73.1桁

9、架橋的 總體設(shè)計(jì)83.2主桁的 結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸及總體布置方案 93.2.1主桁結(jié)構(gòu)形式93.2.2主桁的 基本尺寸103.2.3桁架方案 布置圖113.3主桁內(nèi)力計(jì)算113.3.1荷載113.3.2桿件截面選擇113.4.1整體有限元模型133.4.2桁架部分模型133.4.3橋面布置圖133.4.4主桁布置圖143.4.5約束圖143.4.6荷載圖143.5分析結(jié)果153.5.1撓度 153.5.2梁?jiǎn)卧獞?yīng)力153.5.3板單元應(yīng)力163.6本章小 結(jié)164.1鋼箱梁的 分類174.2鋼箱梁橋的 構(gòu)造174.3鋼箱梁的 主要設(shè)計(jì)參數(shù)174.3.1頂板和底板的 厚度 174.3.2箱室數(shù)目

10、184.3.3梁高194.3.4橫隔板204.3.5加勁肋設(shè)計(jì)214.4方案 設(shè)計(jì)214.5有限元建模214.5.1梁?jiǎn)卧贾脠D214.5.2邊界布置224.5.3荷載布置224.6有限元分析結(jié)果234.6.1撓度 值234.6.2梁?jiǎn)卧獞?yīng)力234.6.3板單元應(yīng)力244.6.3縱隔板應(yīng)力244.6.4橫隔板應(yīng)力254.7本章小 結(jié)255.1鋼板梁橋的 結(jié)構(gòu)形式265.2剛板梁橋的 分類265.2.1根據(jù)支承條件和受力特點(diǎn)分類265.3主梁橋面尺寸選擇原則及相關(guān)公式275.4截面設(shè)計(jì)285.5.1梁?jiǎn)卧?95.5.2板單元建模295.5.3邊界條件295.5.4荷載條件305.6有限元分析

11、結(jié)果305.6.1撓度 值305.6.2板單元應(yīng)力315.6.3梁?jiǎn)卧獞?yīng)力315.7本章小 結(jié)316.1方案 比選的 主要標(biāo)準(zhǔn)326.2相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)326.3方案 比選326.4方案 選擇336.5本章小 結(jié)337.1橋墩形式347.2有限元模型347.3有限元結(jié)果357.4本章小 結(jié)358.1梯道布置方案 368.2有限元模型368.3有限元結(jié)果378.4本章小 結(jié)38第9章 結(jié)論399.1關(guān)于如何減小 橋梁跨中撓度 399.2關(guān)于設(shè)計(jì)過程39參考文獻(xiàn)40附錄41桁架截面的 選擇過程411.內(nèi)力計(jì)算簡(jiǎn)圖412.內(nèi)力計(jì)算表413.桿件截面選擇42致謝45武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1章 緒論

12、本文擬對(duì)武漢理工大 學(xué)理工一橋原址處進(jìn)行城市鋼結(jié)構(gòu)人行天橋方案 設(shè)計(jì)與計(jì)算,改善雄楚大 道省出版車處人車合理分流,提高交通安全性.同時(shí),對(duì)理工一橋鋼結(jié)構(gòu)人行天橋進(jìn)行有限元仿真分析,根據(jù)計(jì)算結(jié)果修改設(shè)計(jì)方案 ,達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的 目的 .1.1研究的 背景及意義人行天橋(又名過街天橋, 步道橋)是城市道路工程中的 重要組成部分, 是在交通密集的 地區(qū), 為解決路人過街, 滿足人車分流, 方便建筑物之間聯(lián)系而建設(shè)的 過街橋梁1.自改革開放以來,人們的 出行方式日趨豐富,城市交通迅速發(fā)展.隨著人口及交通工具的 不斷增多,交通擁堵及安全問題日益嚴(yán)重,這已成為我國(guó)當(dāng)前的 一大 熱點(diǎn)問題.人行天橋作為城市交通

13、的 重要一環(huán),對(duì)解決此類問題起著至關(guān)重要的 作用,但其相對(duì)于非步行空間,如車行道、高速公路、地鐵站、立交橋等交通空間來說,還處于緩慢發(fā)展的 不完善階段.因此,我們積極開展人行天橋的 研究,對(duì)于改善城市交通狀況具有什么重要的 意義.1.2國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我國(guó)的 人行天橋建設(shè)始于20世紀(jì)70年代, 多為鋼筋混凝土梁柱結(jié)構(gòu), 以滿足行人過街通行的 需求.在80年代后期, 國(guó)內(nèi)曾經(jīng)展開過關(guān)于天橋與地道建設(shè)優(yōu)缺點(diǎn)比較的 大 討論.由于當(dāng)時(shí)的 人行天橋大 多講求實(shí)用性, 忽略美觀性, 普遍存在影響市容等原因, 天橋建設(shè)一度 銷聲匿跡, 取而代之的 是大 量人行地道的 實(shí)施.實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明, 人行地道本身受地下管

14、線、地下水位的 影響,有些地方并不適合;并且人行地道建造成本是人行天橋的 1.5至2倍以上, 且日常運(yùn)營(yíng)維護(hù)費(fèi)用比天橋要高出很多2.隨著我國(guó)交通建設(shè)的 發(fā)展, 人民大 眾審美意識(shí)的 提高, 天橋的 建設(shè)再次成為人們關(guān)注的 焦點(diǎn).人們已經(jīng)不再?gòu)募兇獾?工程學(xué)角度 來研究天橋, 而是結(jié)合時(shí)代的 背景特點(diǎn)、生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展的 觀點(diǎn), 運(yùn)用現(xiàn)代城市設(shè)計(jì)的 理念, 來研究新城市化進(jìn)程中的 天橋建設(shè).1.3發(fā)展趨勢(shì)綜觀近幾年的 人行天橋的 發(fā)展建設(shè), 呈現(xiàn)出以下幾個(gè)趨向.(1)成為塑造城市景觀的 重要元素城市景觀是社會(huì)公眾對(duì)城市的 整體印象、感受與評(píng)價(jià), 是對(duì)城市綜合環(huán)境的 集中反映.隨著時(shí)代的 進(jìn)步

15、, 傳統(tǒng)的 城市空間注人了 現(xiàn)代內(nèi)涵, 城市空間的 開發(fā)向立體化三維發(fā)展, 人行天橋成為新型城市空間的 重要組成部分.通過運(yùn)用景觀設(shè)計(jì)手法, 合理布置景觀要素, 47武漢理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）可以提高人行天橋的 整體景觀效益, 創(chuàng)造出現(xiàn)代、新穎、美觀、獨(dú)特的 視覺效果.經(jīng)過精心設(shè)計(jì)的 人行天橋已經(jīng)越來越多地成為城市的 地標(biāo)性景觀建筑.同時(shí), 富于形式變化的 天橋造型, 成為美化城市輪廓線的 有效手段.(2)體現(xiàn)高技術(shù)與新結(jié)構(gòu)的 形式美人行天橋設(shè)計(jì)在滿足人行交通功能的 基礎(chǔ)上, 追求形式、結(jié)構(gòu)與材料上的 大 膽創(chuàng)新, 大 量運(yùn)用鋼材以及新型復(fù)合材料如玻璃鋼, 綜合運(yùn)用斜拉索、鋼箱梁、中承式拱等

16、結(jié)構(gòu)形式, 通過“ 結(jié)構(gòu)暴露” 反映現(xiàn)代的 結(jié)構(gòu)技術(shù)與材料技術(shù)的 進(jìn)步趨勢(shì).新型人行天橋, 具有結(jié)構(gòu)輕巧、造型獨(dú)特、跨度 較大 、承載力高的 優(yōu)點(diǎn), 同時(shí)安裝便利、施工周期短.(3)注重結(jié)構(gòu)元素的 細(xì)部設(shè)計(jì)天橋的 結(jié)構(gòu)元素, 是天橋向人們傳趁信息的 主要媒介, 是塑造天橋特色的 重要手段, 具體包括橋面鋪裝、欄板、欄桿、扶手、臺(tái)階、橋墩等部位.通過材料選擇、色彩搭配、紋理設(shè)計(jì)、尺度 劃分、虛實(shí)變化等細(xì)部設(shè)計(jì), 可以加強(qiáng)天橋的 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和個(gè)性特征, 體現(xiàn)天橋所在地區(qū)的 歷史文脈內(nèi)涵和人們的 審美情趣及文化品位.(4)崇尚以人為本的 關(guān)懷理念人行天橋在外在形態(tài)上具有特定的 城市形體特征, 但在其內(nèi)

17、部空間上卻具有人性化的 尺度 , 應(yīng)體現(xiàn)對(duì)行人的 關(guān)照, 尤其突出對(duì)老、少、病、殘等特殊群體的 照顧.(5)強(qiáng)化天橋的 綠化與亮化隨著城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)的 加強(qiáng), 人行天橋?yàn)楦纳凭G化環(huán)境提供了 新的 空間領(lǐng)域,在新建天橋上設(shè)計(jì)一定的 綠化空間, 并對(duì)已建天橋進(jìn)行豎向綠化改造, 使之成為“ 空中綠廊” .作為城市夜景照明的 重要手段之一,亮化的 天橋景觀是城市夜空中的 絢麗長(zhǎng)虹.天橋照明以輪廓照明為主, 突出“ 線” 性空間的 形式, 通過對(duì)橋梁造型的 勾畫, 為城市夜色增光添彩.具體手段從一些簡(jiǎn)單的 射燈、外打燈, 到利用數(shù)碼光管等高科技光管材料等, 來突出天橋的 結(jié)構(gòu)感、輪廓感, 以營(yíng)造明亮、

18、歡快、熱烈的 夜景效果.(6)實(shí)現(xiàn)多種功能的 合理結(jié)合天橋空間除了 發(fā)揮其交通功能外, 還為人們創(chuàng)造出多層次、多功能、多涵義的 社會(huì)公共空間.將傳統(tǒng)上的 一寬的 人行天橋, 擴(kuò)展為巧一寬的 “ 過街天橋平臺(tái)” , 賦予天橋室外休閑、娛樂、觀光、交往、交流、購(gòu)物、餐飲等多種功能3.1.4橋梁的 幾種主要分類(1)按受力體系分類按受力體系分類,橋梁有梁、拱、索三大 基本體系,其中梁橋以受彎為主,拱橋以受壓為主,懸索橋以受拉為主.另外,由上述三大 基本體系的 相互組合,派生出在受力上也具有組合特征的 多種橋型,如鋼架橋和斜拉橋等.(2)按主要承重結(jié)構(gòu)所用的 材料分類按主要承重結(jié)構(gòu)所用的 材料劃分,有

19、圬工橋(包括磚、石、混凝土橋)、鋼筋混凝土橋、預(yù)應(yīng)力混凝土橋、鋼橋、鋼混凝土組合橋和木橋等.木材易腐,且資源有限,一般不用于永久性橋梁.(3)按上部結(jié)構(gòu)的 行車道位置分類按上部結(jié)構(gòu)的 行車道位置分類,分為上承式橋、中承式橋和下承式橋4.1.5鋼結(jié)構(gòu)橋梁的 優(yōu)勢(shì)(1)良好的 力學(xué)性能和加工性能與混凝土相比,鋼材具有很高的 強(qiáng)度 ,特別適用于建造跨度 大 、荷載重的 結(jié)構(gòu).鋼材的 塑性好,承受靜力荷載時(shí)吸收變形的 能力強(qiáng),不會(huì)由于偶然超載而忽然斷裂,只增大 變形,故易于被發(fā)現(xiàn);鋼材的 韌性好,具有良好的 動(dòng)力工作性能,適宜在動(dòng)力荷載下工作.(2)工業(yè)化程度 高、施工周期短鋼結(jié)構(gòu)所用的 材料皆已軋制

20、成各種型材,加工簡(jiǎn)易而迅速;鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件一般在專業(yè)加工廠制作,因此精準(zhǔn)度 較高,質(zhì)量也易于控制.鋼構(gòu)件較輕,連接簡(jiǎn)單,運(yùn)輸安裝方便,且施工采用機(jī)械化,可以大 大 縮短現(xiàn)場(chǎng)的 施工周期.同時(shí),采用螺栓連接的 鋼結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)加固、改建和可拆卸結(jié)構(gòu)中,也具有其他結(jié)構(gòu)不可替代的 優(yōu)勢(shì).(3)設(shè)計(jì)計(jì)算量小 ,計(jì)算結(jié)果比較符合實(shí)際由于冶煉和軋制過程的 科學(xué)控制,鋼材的 材質(zhì)接近于均質(zhì)和各向同性體,力學(xué)性能也接近理想的 彈性塑性體,因此,鋼結(jié)構(gòu)實(shí)際受力情況與工程力學(xué)計(jì)算結(jié)果比較符合.在設(shè)計(jì)中采用的 經(jīng)驗(yàn)公式不多,計(jì)算上的 不確定性較小 ,計(jì)算結(jié)果比較可靠.(4)鋼結(jié)構(gòu)天橋有造價(jià)優(yōu)勢(shì)大 跨度 結(jié)構(gòu)主要是在自重荷

21、載下工作,采用鋼結(jié)構(gòu)承重骨架,可比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)減輕自重約1/3 以上.結(jié)構(gòu)自重輕,減少了 運(yùn)輸和吊裝費(fèi)用;基礎(chǔ)負(fù)載相應(yīng)減少,可以降低基礎(chǔ)造價(jià).通過計(jì)算可知,在同等跨度 下鋼天橋的 平米用鋼量已經(jīng)低于鋼筋混凝土中的 鋼筋含量.(5)拆遷回收價(jià)值高目前社會(huì)高度 發(fā)展,建筑工程也日新月異,有的 工程建成不過幾年時(shí)間,就由于種種原因需要拆除或改造.鋼結(jié)構(gòu)工程不僅拆遷難度 小 ,環(huán)境污染少,而且回收價(jià)值高,廢鋼鐵的 價(jià)格可達(dá)到新鋼材的 65%以上5.1.6鋼材的 選擇鋼箱梁鋼材設(shè)計(jì)選用標(biāo)準(zhǔn)集中于3個(gè)方面： (1)強(qiáng)度 的 要求 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用容許應(yīng)力法,強(qiáng)度 設(shè)計(jì)以控制截面應(yīng)力不超過材料容許應(yīng)力為原則

22、.考慮到在鋼結(jié)構(gòu)橋加工制作及拼裝過程中,會(huì)產(chǎn)生很多由于誤差造成的 附加應(yīng)力及焊接參與應(yīng)力,這些應(yīng)力是無法計(jì)算的 ,在施工安裝中也會(huì)產(chǎn)生誤差附加應(yīng)力,這些應(yīng)力雖能計(jì)算,卻是不確定的 .故在設(shè)計(jì)中,一般會(huì)采用較高的 應(yīng)力儲(chǔ)備,以提高安全度 .現(xiàn)階段我國(guó)的 公路鋼箱梁橋采用強(qiáng)度 級(jí)別主要是屈服點(diǎn) 級(jí),如 Q345.少數(shù)鐵路橋采用了 級(jí)的 .采用國(guó)外鋼材的 強(qiáng)度 級(jí)別均相當(dāng)于Q345,如S米490C、Fe510D、STE355. (2)使用氣候條件的 要求 鋼材性能受溫度 影響較大 ,鋼材牌號(hào)的 選擇應(yīng)考慮到橋梁所在地氣候條件對(duì)結(jié)構(gòu)的 影響.設(shè)計(jì)常用的 低合金高強(qiáng)度 結(jié)構(gòu)鋼,按沖擊韌性進(jìn)行質(zhì)量分級(jí),分

23、為A、B、C、D、E 等級(jí)別,各級(jí)別對(duì)應(yīng)不同的 沖擊試驗(yàn)溫度 .國(guó)內(nèi)公路橋梁鋼箱粱采用的 級(jí)別大 部分集中在C、D 和E,對(duì)應(yīng)的 試驗(yàn)溫度 分別是是0、20 和-40.對(duì)于南方地區(qū),常年溫度 較高的 情況下,選用Q345C已經(jīng)滿足使用要求在北方寒冷地區(qū),考慮到鋼材在低溫下的 使用條件,宜使用Q345D,甚至是Q345E. (3)加工制造的 要求 高強(qiáng)鋼的 焊接工藝復(fù)雜、參數(shù)控制嚴(yán)格.不同牌號(hào)的 鋼材其焊接性能有較大 差別,即使同一牌號(hào),不同等級(jí)的 鋼材,其可焊性也不盡相同.鋼結(jié)構(gòu)橋制造過程是大 量的 鋼材焊接過程的 集合體,焊縫檢查要求極為嚴(yán)格.過于追求強(qiáng)度 、硬度 等指標(biāo)而忽視可焊性,會(huì)造成

24、不必要的 浪費(fèi)6.1.7本章小 結(jié)本章主要闡述了 目前國(guó)內(nèi)城市中人車沖突問題的 嚴(yán)峻形勢(shì),引出了 人行天橋?qū)Ω纳瞥鞘薪煌顩r的 重要意義,還介紹了 國(guó)內(nèi)對(duì)人行天橋的 研究現(xiàn)狀狀況.展望了 未來人行天橋在實(shí)用性及景觀性等方面的 發(fā)展趨勢(shì).簡(jiǎn)述了 橋梁的 幾種主要分類方式.闡明了 鋼結(jié)構(gòu)橋梁相對(duì)于其他橋梁的 優(yōu)勢(shì).以上要點(diǎn)都對(duì)本次的 理工一橋方案 設(shè)計(jì)具有十分重要的 參考價(jià)值.通過本章的 討論,我們還發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的 城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)(CJJ69-95)嚴(yán)重滯后,不能滿足現(xiàn)代化的 需求,故本次畢業(yè)設(shè)計(jì)以武漢理工大 學(xué)理工一橋的 方案 設(shè)計(jì)與有限元建模分析為題目,旨在引導(dǎo)我們通過有限元的

25、方案 學(xué)會(huì)橋梁方案 設(shè)計(jì)的 一般過程,從而學(xué)以致用.第2章 武漢理工一橋的 工程概況2.1地形概況橋址位于雄楚大 道與出版城路相交的 T字型路口,寬度 30米左右.其中雄楚大 街為城市主干道,出版城路為在建城市次干道.該處以北為武漢理工大 學(xué)校園,理工大 新建的 升升學(xué)生公寓位于雄楚大 道以南約300米的 出版城的 東側(cè).根據(jù)勘測(cè)資料,場(chǎng)地內(nèi)有雜填土,粘土、強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r及弱風(fēng)化灰?guī)r等地質(zhì)層,其中,粘土層可作擴(kuò)大 基礎(chǔ)持力層.弱風(fēng)化灰?guī)r承載力1500KPa,可作樁基的 持力層.2.2主要技術(shù)指標(biāo)(1)人流量：自行車及行人高峰流量為10000人次/小 時(shí).(2)溫度 ：-1545(3)風(fēng)荷載：基本風(fēng)

26、壓取400KPa2.3凈高設(shè)計(jì)2.3.1橋下凈高理工一橋下為機(jī)動(dòng)車道,根據(jù)城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)(CJJ69-95),天橋橋下為機(jī)動(dòng)車道時(shí)最小 凈高4.5米,為行駛電車時(shí)最小 凈高為5.0米.參照武漢本地各人行天橋的 高度 情況,本次方案 橋下凈高定為5.0米.2.3.2橋面凈高根據(jù)城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)(CJJ69-95),天橋橋面最小 凈高為2.5米.為了 橋身的 美觀與行人的 舒適度 ,本次方案 設(shè)計(jì)橋面凈高取為4米.2.4橋面凈寬根據(jù)城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī),天橋與地道的 通道凈寬應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)年限內(nèi)高峰小 時(shí)人流量及設(shè)計(jì)通行能力計(jì)算.且天橋橋面凈寬不宜小 于3米.綜合各種

27、情況考慮,橋面凈寬取為6米.2.5跨度 設(shè)計(jì) 橋址橋址位于雄楚大 道與出版城路相交的 T字型路口,路面寬度 約為30米,但是考慮到學(xué)生交通安全,本橋一端須設(shè)置在理工大 學(xué)校園內(nèi),故設(shè)計(jì)跨度 采用50米.2.6鋼材選擇 根據(jù)第1章提到的 選擇標(biāo)準(zhǔn),本次設(shè)計(jì)選用Q345鋼材,屈服強(qiáng)度 345米Pa,采用安全系數(shù)1.2,則應(yīng)力最大 值287米Pa.2.7撓度 允許值天橋上部結(jié)構(gòu)由人群荷載計(jì)算的 最大 豎向撓度 不應(yīng)超過下列允許值7梁板式主梁跨中L/600梁板式主梁懸臂端L1/300桁架、拱L/800注：L為計(jì)算跨徑,L1為懸臂長(zhǎng)度 2.8荷載2.8.1天橋設(shè)計(jì)荷載分類表2.1 設(shè)計(jì)荷載分類編號(hào)荷載分

28、類荷載名稱1永久荷載(恒載)結(jié)構(gòu)重力2預(yù)加應(yīng)力3 混凝土收縮及徐變影響力4基礎(chǔ)變?yōu)橛绊懥?水的 浮力6可變荷載基本可變荷載(活載)人群78其他可變荷載風(fēng)力、雪重力、溫度 影響力9偶然荷載地震力10汽車撞擊力注：如構(gòu)件主要為承受某種其他可變荷載而設(shè)置,則計(jì)算該構(gòu)件時(shí),所承荷載作為基本可變荷載.2.8.2人群荷載梁桁拱及其他大 跨結(jié)構(gòu)采用下列公式計(jì)算：當(dāng)加載長(zhǎng)度 為20米以下(包括20米)時(shí) (2.1)當(dāng)加載長(zhǎng)度 為21100米(100米以上同100米)時(shí) (2.2)式中W為單位面積的 人群荷載,kPa; L為加載長(zhǎng)度 ,米; B為半橋?qū)挾?,米.大 于4米時(shí)仍按4米計(jì).本次設(shè)計(jì)中,計(jì)算跨徑L為5

29、0米,橋面寬度 為6米,故人群荷載2.9本章小 結(jié) 本章主要介紹了 理工一橋的 一些基本工程概況,包括地形地質(zhì)狀況、風(fēng)力等級(jí)、溫度 以及人流量狀況,為具體方案 設(shè)計(jì)提供了 基礎(chǔ)的 依據(jù).本章介紹了 武漢理工一橋主體結(jié)構(gòu)的 設(shè)計(jì)尺寸,主跨度 50米,橋面凈寬6米,橋下凈高5米,橋面凈高4米,橋面具體建筑結(jié)構(gòu)有待設(shè)計(jì).本章還很細(xì)致的 介紹了 本次設(shè)計(jì)主要用到的 規(guī)范城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)(CJJ69-95)中關(guān)于撓度 允許值和荷載及荷載組合值的 計(jì)算.并成功運(yùn)用規(guī)范公式計(jì)算出了 本次人行天橋設(shè)計(jì)的 主要荷載人群荷載的 大 小 ,3.6125kPa,為下文方案 設(shè)計(jì)打下了 基礎(chǔ).第3章 桁架橋

30、方案 設(shè)計(jì)鋼桁梁橋的 主梁是由位于多個(gè)平面內(nèi)的 鋼桁架連接形成的 整體空間結(jié)構(gòu),來承受荷載作用的 空腹式受彎結(jié)構(gòu).同實(shí)腹時(shí)梁相比,當(dāng)跨徑較大 時(shí),桁架主梁具有剛度 大 、通透性好、用鋼量省、制造運(yùn)輸及拼裝方便等特點(diǎn).剛桁架橋應(yīng)用范圍廣泛,既可用作獨(dú)立的 鋼桁梁橋主承重結(jié)構(gòu),又可用作懸索橋和斜拉橋的 加勁梁、拱橋的 拱肋等結(jié)構(gòu);還可用作工業(yè)與民用建筑中的 屋架、桁架式吊車梁、電視塔、輸電線路支架、龍門吊以及其他臨時(shí)性空腹式結(jié)構(gòu).3.1桁架橋的 總體設(shè)計(jì)下承式簡(jiǎn)支桁架橋由五個(gè)部分組成：橋面、橋面系、主桁、聯(lián)結(jié)系和支座.主桁是桁梁橋的 主要承重結(jié)構(gòu),其作用是承受豎向荷載,它由上、下弦桿和腹桿組成,各

31、桁件交匯處用節(jié)點(diǎn)板連接,形成節(jié)點(diǎn).為把兩片或多片桁架連成空間受力結(jié)構(gòu)而設(shè)置的 水平框架成為縱向聯(lián)結(jié)系,其中位于主桁上弦桿平面內(nèi)的 縱向聯(lián)結(jié)系將成為上平縱聯(lián),位于主桁下弦桿平面內(nèi)的 縱向聯(lián)結(jié)系簡(jiǎn)稱為下平縱聯(lián).橫向聯(lián)結(jié)系是指為了 增加鋼桁梁橋的 抗扭剛度 并提高橫斷面的 穩(wěn)定性,以確保各片主桁架共同受力而在主桁的 豎腹桿平面內(nèi)設(shè)置的 橫向連接桿.其中位于主梁端部的 橫向聯(lián)結(jié)系稱為端橫梁,位于主梁中部的 橫向聯(lián)結(jié)系成為中橫梁.道橋系是指橋面、縱梁、橫梁、以及他們之間的 連接系統(tǒng).為了 提供行車橋面,應(yīng)設(shè)置縱、橫梁的 橋道梁支撐橋面板,或設(shè)置縱、橫肋支撐鋼板的 鋼橋面.從橋面?zhèn)鱽淼?荷載經(jīng)由縱梁傳遞至

32、橫梁然后傳至主桁節(jié)點(diǎn),并最終傳至基礎(chǔ).雖然組成鋼桁梁橋的 桿件數(shù)目繁多,并且節(jié)點(diǎn)構(gòu)造復(fù)雜,但鋼桁梁的 傳力路徑簡(jiǎn)單明確.不管上承式桁梁還是下承式桁梁其傳力路徑都為：在豎向荷載作用下的 受力順序均為：橋面縱梁橫梁或縱梁橫肋主桁支座墩臺(tái)或基礎(chǔ);在水平風(fēng)載以及水平地震荷載作用下,則為：上、下水平聯(lián)主桁弦桿橋門架(或端橫聯(lián))支座基礎(chǔ)8.3.2主桁的 結(jié)構(gòu)形式、基本尺寸及總體布置方案 3.2.1主桁結(jié)構(gòu)形式主桁是桁架橋的 主要組成部分,它的 結(jié)構(gòu)選擇是否合理,對(duì)桁架的 設(shè)計(jì)質(zhì)量起著重要的 作用.在擬制主桁結(jié)構(gòu)形式時(shí),應(yīng)根據(jù)橋位當(dāng)?shù)氐?具體情況(如地形、地質(zhì)、水文、氣象、運(yùn)輸條件等),選擇一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)合理

33、的 方案 .它不僅能滿足橋上運(yùn)輸及橋下凈空的 要求,而且還能節(jié)約鋼材,便于制造、運(yùn)輸、安裝和養(yǎng)護(hù).以下是幾種常用桁架形式.圖3.1 主桁架的 常用類型(a)華倫桁架(b)柏氏桁架(c)K氏桁架(d)雙腹桿華倫桁架(1)三角形桁架(Warren trusses)由斜腹桿與弦桿組成等腰三角形的 桁架成為三角形桁架,又稱華倫桁架,如圖3.1(a)所示.它是目前世界上應(yīng)用最廣的 一種桁架形式,適用于大 中等跨徑的 下沉式鋼桁梁橋.華倫桁架構(gòu)造簡(jiǎn)單,部件較少,豎桿只承受局部荷載,它適用于定量化設(shè)計(jì),有利于安裝制造.但華倫桁架沒有方向性,需要平縱聯(lián).(2)斜桿形桁架(Pratt trusses)相鄰斜桿互

34、相平行的 桁架稱為斜桿形桁架,又稱為柏氏桁架,如圖3.1(b)所示.它與三角形桁架相比,其弦桿規(guī)格多,每個(gè)節(jié)間都有變化;豎桿不僅規(guī)格多,而且內(nèi)力大 ,所有節(jié)點(diǎn)都有斜桿交匯,均為大 節(jié)點(diǎn).因此,在構(gòu)造及用鋼量方面都不及三角形桁架優(yōu)越.(3)K形桁架(K truss)斜桿與豎桿構(gòu)成K字形的 桁架稱為K形桁架,如圖3.1(c)所示.K形桁架由于主桁架同一節(jié)間內(nèi)的 剪力由兩根斜桿分擔(dān),其斜桿截面較上述幾種類型都要小 ,但此種桁架桿件規(guī)格多、節(jié)點(diǎn)多、連接多、構(gòu)造復(fù)雜,一般用于小 跨度 橋梁.K形桁架斜桿傾角以4560為經(jīng)濟(jì),但當(dāng)跨度 增大 時(shí),應(yīng)做適當(dāng)調(diào)整.(4)雙重腹桿形桁架(Parallel cho

35、rd rho米hic truss)雙重腹桿形桁架是由兩個(gè)不帶豎桿的 三角形桁架迭合而成,如圖3.1(d)所示.由于斜桿只承受節(jié)間剪力的 一般,桿件短、截面小 ,如用于大 跨度 梁,受壓斜桿短,對(duì)壓屈穩(wěn)定有利.斜桿截面小 ,則在節(jié)點(diǎn)板上的 鏈接栓也少,有助于解決鋼板供貨尺寸不足的 矛盾9.本次設(shè)計(jì),綜合考慮各種因素,覺得主桁架形式為華倫桁架,并作適當(dāng)調(diào)整,最終方案 如下圖3.2所示.圖3.2 主桁架布置圖及尺寸3.2.2主桁的 基本尺寸主桁的 基本尺寸是指：主桁高度 (簡(jiǎn)支桁高)、節(jié)間長(zhǎng)度 、斜桿傾斜及兩主桁的 中心距離.這些尺寸的 擬定,對(duì)桁架橋的 技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)起著重要的 作用.(1)桁高 桁

36、高越大 時(shí)弦桿受力越小 ,弦桿的 用鋼量減少.但同時(shí)桁高加大 帶來腹桿增長(zhǎng),因而腹桿的 用鋼量又將有所增加.對(duì)于一定跨度 的 桁架橋,將有一定的 桁高對(duì)用鋼量而言是較經(jīng)濟(jì)的 ,這個(gè)桁高我們稱為經(jīng)濟(jì)桁高.根據(jù)過去統(tǒng)計(jì)資料,并考慮到經(jīng)濟(jì)桁高,簡(jiǎn)支桁架橋的 桁高可參考表3.1.表3.1 簡(jiǎn)支桁架橋經(jīng)濟(jì)桁高橋 型鐵 路 橋公 路 橋平行弦桁架多邊形桁架平行弦桁架多邊形桁架下承式1/7L(1/51/6.5)L(1/71/10)L(1/5.51/8)L上承式(1/71/8)L(1/81/10)L本次設(shè)計(jì)方案 為人行天橋,故桁高取值比公路橋略小 ,考慮多種因素后取為4米.(2)節(jié)間長(zhǎng)度 考慮到我國(guó)鋼板等型材

37、的 標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)等因素,其節(jié)間長(zhǎng)度 宜取為5米.(3)斜桿傾斜 斜桿傾角由上桁高度 與節(jié)間長(zhǎng)度 的 比值決定,對(duì)腹桿用鋼量和節(jié)點(diǎn)構(gòu)造有很大 影響.傾角過小 ,腹桿數(shù)少,但腹桿長(zhǎng)度 增加,而且腹桿內(nèi)力很大 .傾角過大 ,則腹桿內(nèi)力小 ,但腹桿數(shù)量增多.此外,傾角過小 或過大 ,均使斜桿無法伸入節(jié)點(diǎn)中心,節(jié)點(diǎn)板變得很長(zhǎng)很高,使外表面的 剛度 很差.有豎桿的 桁架的 合理傾角為50左右;無豎桿的 桁架的 合理傾角為60左右.考慮到人行天橋跨度 與高度 ,本次設(shè)計(jì)的 傾角為38.66.(4)主桁的 中心距橫向剛度 、穩(wěn)定性和橋面凈寬決定鋼桁梁橋主桁架的 中心距.本次設(shè)計(jì)為一人行天橋,中心距取為6米.3.

38、2.3桁架方案 布置圖圖3.3 桁架橋總布置圖3.3主桁內(nèi)力計(jì)算3.3.1荷載自重：參考以往鋼桁橋經(jīng)驗(yàn),取每片主桁架所受恒載：人群荷載：,等效節(jié)點(diǎn)荷載為：.3.3.2桿件截面選擇（1） 腹桿截面選擇表3.1 腹桿截面選擇表截面名稱截面類型截面大 小 下弦桿熱軋H型鋼上弦桿熱軋H型鋼豎桿熱軋H型鋼桿件19熱軋H型鋼桿件21熱軋H型鋼桿件23熱軋H型鋼桿件25熱軋H型鋼桿件27熱軋H型鋼縱梁熱軋H型鋼下橫梁熱軋H型鋼上橫梁熱軋H型鋼詳細(xì)計(jì)算過程,見附錄(2)縱梁 人行天橋橋面采用0.03米橡膠鋪裝,重力可以忽略不計(jì),故荷載主要為人群荷載,縱梁間隔1米,則均布荷載為：,跨中彎矩根據(jù)抗彎強(qiáng)度 選擇界面

39、,需要的 截面模量為： 選用熱軋H型鋼,其,跨中無孔眼削弱,此大 于,梁的 抗彎強(qiáng)度 已足夠.由于型鋼腹板較厚,一般不必驗(yàn)算抗剪強(qiáng)度 .其他界面特性.(3)下橫梁選用和縱梁一樣的 截面熱軋H型鋼.(4)上橫梁 由于上橫梁起著增加鋼桁梁橋的 抗扭剛度 并提高橫斷面的 穩(wěn)定性,以確保各片主桁架共同受力的 作用,故選用較小 截面桿件比較經(jīng)濟(jì),本處選取熱軋H型鋼.(5)橋面板厚參考以往設(shè)計(jì)資料,橋面板采用鋼板厚度 為0.01米.3.4有限元建模分析3.4.1整體有限元模型模型長(zhǎng)度 值50米,寬6米,高4米.長(zhǎng)度 單位米,力單位kN.圖3.5 整體有限元模型3.4.2桁架部分模型圖3.6 桁架部分模型3

40、.4.3橋面布置圖圖3.7 橋面布置圖3.4.4主桁布置圖圖3.8 主桁架布置圖3.4.5約束圖約束條件：兩端簡(jiǎn)支圖3.9 約束圖3.4.6荷載圖自重：整體坐標(biāo)Z方向,系數(shù)-1人群荷載：板單元受均布荷載,大 小 3.6125kN/米2,方向豎直向下,如下圖所示圖3.10 荷載分布圖3.5分析結(jié)果3.5.1撓度 圖3.11 擾度 示意圖撓度 最大 值：3.5.2梁?jiǎn)卧獞?yīng)力圖3.12 梁?jiǎn)卧獞?yīng)力圖最大 拉應(yīng)力：,安全最大 壓應(yīng)力：,安全3.5.3板單元應(yīng)力圖3.13 板單元應(yīng)力圖最大 應(yīng)力：,安全3.6本章小 結(jié)本章詳細(xì)介紹了 簡(jiǎn)直桁架梁橋的 設(shè)計(jì)過程,從桿件內(nèi)力的 計(jì)算,到桿件截面的 選取,以及

41、有限元軟件的 建模驗(yàn)算,步驟明確,條理清晰.在做設(shè)計(jì)的 過程中,我發(fā)現(xiàn)幾條有用的 經(jīng)驗(yàn)：(1)增大 橋面板單元厚度 ,有助于減小 撓度 值,但是效果不是很明顯;(2)增大 主桁下弦桿的 截面,有助于減小 撓度 值,但是效果有限;(3)增大 縱梁的 截面,有助于減小 撓度 值,效果顯著;(4)增大 主桁上弦截面,有助于減小 撓度 值,效果顯著;(5)增大 主桁的 高度 ,有助于減小 撓度 值,效果最好,但是要綜合考慮經(jīng)濟(jì)和實(shí)際調(diào)節(jié),適當(dāng)調(diào)節(jié).第4章 箱梁方案 設(shè)計(jì)鋼箱梁又叫鋼板箱形梁,是工程中常采用的 結(jié)構(gòu)形式.一般用在跨度 較大 的 橋梁上,外型像一個(gè)箱子故叫做鋼箱梁. 箱梁截面有單箱單室、單

42、箱雙室(或多室),早期為矩形箱,逐漸發(fā)展成斜腰板的 梯形箱. 箱梁橋可以是變高度 ,也可以是等高度 .從美觀上看,有較大 主孔和邊孔的 三跨箱梁橋,用變高度 箱梁是較美觀的 ;多跨橋(三跨以上)用等高箱梁具有較好的 外觀效果.國(guó)外早期的 大 跨度 橋梁多采用桁架式鋼加勁梁,如美國(guó)的 金門大 橋(1937).1966年英國(guó)建成了 第一座采用流線形鋼箱梁為主梁的 懸索橋Seven橋.此后,鋼箱梁逐漸在公路大 跨度 橋梁上取代了 桁架式鋼梁的 地位.我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)自20世紀(jì)末以來,進(jìn)入了 高速發(fā)展期,已經(jīng)建成的 幾座大 跨度 懸索橋,從三峽西陵長(zhǎng)江大 橋開始,都采用了 鋼箱梁主梁.鋼箱梁的 優(yōu)勢(shì)在

43、于：結(jié)構(gòu)重量輕、抗風(fēng)穩(wěn)定性好、 抗扭剛度 高、施工和養(yǎng)護(hù)方便11.4.1鋼箱梁的 分類根據(jù)鋼箱梁橋的 結(jié)構(gòu)形式,可以分為單箱單室、單箱多室、雙箱單室、扁平鋼箱梁橋等多種形式.其中,雙箱單室鋼箱梁橋是鋼箱梁橋中采用最多的 梁橋結(jié)構(gòu)形式.扁平鋼箱梁橋梁高與橋?qū)捴群苄?,主要用作吊橋、斜拉橋、拱橋等的 加勁梁,梁式橋中很少采用.根據(jù)受力體系鋼箱梁橋可以分為簡(jiǎn)支鋼箱梁橋、連續(xù)鋼箱梁橋和懸臂鋼箱梁橋.其中,鋼箱梁橋特別適合做成連續(xù)梁橋. 4.2鋼箱梁橋的 構(gòu)造鋼箱梁橋下部結(jié)構(gòu)的 組成與工字形剛板梁橋類似,主要由主梁、橫向聯(lián)結(jié)系和橋面系組成.由于鋼箱梁橋的 橫向剛度 很大 ,可以不設(shè)縱向聯(lián)結(jié)系.鋼箱梁的

44、 單箱承載力較大 ,可以采用單箱、雙箱和多箱的 結(jié)構(gòu)形式,總體布置比較靈活.對(duì)于鐵路橋梁由于橋?qū)挷淮?,單線鐵路基本采用單箱.復(fù)線鐵路可以做成單箱雙室的 結(jié)構(gòu)形式.4.3鋼箱梁的 主要設(shè)計(jì)參數(shù)4.3.1頂板和底板的 厚度 鋼箱梁頂、底板是箱形結(jié)構(gòu)體主要抵抗彎矩的 構(gòu)件.尤其是頂板,直接承受人群荷載.設(shè)計(jì)中主要考慮強(qiáng)度 條件,即頂、底板厚度 要使使用過程中的 應(yīng)力在鋼材容許應(yīng)力限度 之內(nèi),這關(guān)系到結(jié)構(gòu)自身安全運(yùn)營(yíng).歐洲最初的 鋼箱梁頂板設(shè)計(jì)采用12 米米.我國(guó)早期修建的 幾座大 跨度 懸索橋,從西凌長(zhǎng)江大 橋、虎門大 橋,到江陰長(zhǎng)江大 橋、廈門海滄橋等,鋼橋面板厚度 也都采用了 12 米米.但是

45、武漢理工大 學(xué)理工一橋作為一座人行天橋,是否也需要這么厚的 鋼板,就需要我們研究分析了 .圖4.1 箱型梁截面通過對(duì)如圖4.1所示箱型梁截面,通過控制其他變量參數(shù),只改變頂板和底板厚度 ,進(jìn)行有限元分析得出如下結(jié)果：圖4.2 板厚對(duì)撓度 的 影響 結(jié)論：可以看出,隨著板厚的 增加,跨中撓度 總體呈減小 趨勢(shì).在板厚較小 時(shí),板厚的 增加對(duì)跨中撓度 的 影響較大 ;在板厚較大 時(shí),板厚增加對(duì)跨中撓度 的 影響越來越小 ,所以板厚并不是越大 越好.針對(duì)次方案 設(shè)計(jì),板厚的 最佳范圍大 約為10米米14米米,結(jié)合以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),故本次畢業(yè)設(shè)計(jì)板厚取值14米米.4.3.2箱室數(shù)目單箱室簡(jiǎn)支箱梁橋可細(xì)分為

46、單箱單室、單箱雙室和單箱多室等幾種類型.接下來我們將討論箱室數(shù)目對(duì)跨中撓度 的 影響.通過控制其他變量參數(shù),只改變箱室數(shù)目,進(jìn)行有限元分析得出如下結(jié)果：圖4.3 箱室數(shù)目對(duì)撓度 的 影響 結(jié)論：由上圖,我們可以看出,箱室的 數(shù)目對(duì)撓度 具有一定的 影響,由單箱室增加到雙箱室,撓度 變化值達(dá)到了 100多個(gè)單位厚度 .從雙箱室到多箱室的 撓度 雖然仍然隨著箱室數(shù)目的 增多而減少,但是影響變得很小 .隨著箱室數(shù)目的 增加,用鋼量逐漸增加,從經(jīng)濟(jì)角度 考慮,本次設(shè)計(jì)的 方案 將采取單箱三室的 形式.4.3.3梁高隨著梁高的 增加,箱梁的 截面慣性矩增大 ,跨中撓度 減小 .城市人行天橋的 箱梁高度

47、根據(jù)所處地點(diǎn)、設(shè)計(jì)承載能力等因素的 不同,一般都在80厘米150厘米之間.但是本次方案 要滿足上下課人流高峰期理工大 學(xué)生安全快速通過的 要求,橋面寬度 達(dá)到了 6米,大 于城市一般人行天橋的 4米寬度 ,梁高的 設(shè)計(jì)我們也通過有限元模擬實(shí)驗(yàn),得到的 結(jié)果如下： 圖4.4梁高對(duì)撓度 的 影響 結(jié)論：由圖標(biāo),我們可以看出,隨著梁高的 增加,撓度 值總體呈現(xiàn)減小 趨勢(shì).針對(duì)本方案 ,在梁高較小 時(shí),梁高對(duì)撓度 的 影響比較明顯,隨著梁高的 增加,撓度 的 減小 趨勢(shì)逐漸緩和.可以看出,在1.3米之前,撓度 值下降較快,1.3米之后,撓度 值下降較慢.所以,本次方案 設(shè)計(jì)的 梁高取值為1.3米.4.

48、3.4橫隔板 鋼箱梁橋的 箱體一般應(yīng)用低合金薄板焊接而成,抗彎抗扭剛度 大 ,彎曲應(yīng)力圖形合理,剪應(yīng)力小 ,自重小 .另外,從箱梁的 結(jié)構(gòu)上來看,無論是承受豎直偏心荷載還是水平荷載,都能作為一個(gè)空間結(jié)構(gòu)來抵抗外力,能發(fā)揮各個(gè)桿件的 力學(xué)性能,沒有零桿. 然而鋼箱梁的 頂板、底板和腹板,其厚度 與高度 和寬度 之比非常小 ,是較混凝土箱梁更為典型的 薄壁結(jié)構(gòu),在集中荷載、均布荷載、彎矩和扭矩等作用下橫截面會(huì)發(fā)生明顯的 變形,從而導(dǎo)致整個(gè)梁體發(fā)生局部屈曲、腹板壓皺和彎折破壞等現(xiàn)象,因此設(shè)置一定數(shù)量的 橫隔板來保證其受力性能,達(dá)到阻止橫截面形狀的 變形,限制由橫截面形狀變形和扭轉(zhuǎn)共同引起的 橫向彎曲

49、畸變應(yīng)力和縱向正應(yīng)力,同時(shí)起著局部約束截面扭曲的 作用,從而阻止梁體由于局部屈曲而產(chǎn)生的 失穩(wěn)現(xiàn)象. 橫隔板主要起到荷載橫向分配的 作用,間距不宜過大 ,日本阪神規(guī)定其間距不大 于6米.本次方案 取橫隔板間距為5米. 對(duì)于橫隔板間距對(duì)撓度 的 影響,我也通過有限元建模分析了 ,結(jié)果如下：圖4.5 橫隔板間距對(duì)撓度 影響結(jié)論：由圖可以看出,橫隔板間距對(duì)撓度 的 影響很小 ,可以忽略不計(jì).4.3.5加勁肋設(shè)計(jì)參照以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),加勁肋采用熱軋H型鋼.4.4方案 設(shè)計(jì) 根據(jù)以上對(duì)各種參數(shù)的 實(shí)驗(yàn)結(jié)果,箱型梁的 截面形式最終定為：?jiǎn)蜗淙?板厚14米米,梁高1.3米,橫隔板間距5米,加勁肋熱軋H型鋼.最

50、終截面方案 如圖4.6所示.圖4.6 箱型截面布置4.5有限元建模4.5.1梁?jiǎn)卧贾脠D模型長(zhǎng)度 值50米,寬6米,高1.3米.長(zhǎng)度 單位米,力單位kN圖4.7 梁?jiǎn)卧贾脠D4.5.2邊界布置約束條件：兩端簡(jiǎn)支圖4.8 邊界布置圖4.5.3荷載布置自重：整體坐標(biāo)Z方向,系數(shù)1.0人群荷載：頂部板單元受均布荷載,大 小 3.6125kN/米2,方向豎直向下,如下圖所示圖4.9 荷載布置圖4.6有限元分析結(jié)果4.6.1撓度 值圖4.10 撓度 值圖跨中最大 撓度 為：4.6.2梁?jiǎn)卧獞?yīng)力圖4.11 梁?jiǎn)卧獞?yīng)力圖最大 正應(yīng)力,安全最大 負(fù)應(yīng)力,安全4.6.3板單元應(yīng)力圖4.12 頂板應(yīng)力圖圖4.13

51、 底板應(yīng)力圖最大 應(yīng)力值：,安全4.6.3縱隔板應(yīng)力圖4.14 縱隔板應(yīng)力圖4.6.4橫隔板應(yīng)力圖4.15 橫隔板應(yīng)力圖4.7本章小 結(jié)本章通過利用有限元軟件的 模擬計(jì)算結(jié)果,參考以往的 設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)出了 一種等截面的 箱型梁橋方案 ,撓度 滿足規(guī)范的 要求,應(yīng)力也滿足安全要求.本章總結(jié)出了 一些對(duì)于以后設(shè)計(jì)有參考價(jià)值的 經(jīng)驗(yàn)：(1)隨著板厚的 增加,跨中撓度 總體呈減小 趨勢(shì).(2)箱室的 數(shù)目對(duì)撓度 具有一定的 影響,需要具體問題具體分析.(3)隨著梁高的 增加,撓度 值總體呈現(xiàn)減小 趨勢(shì).(4)橫隔板間距對(duì)撓度 的 影響很小 ,可以忽略不計(jì)(5)隨著加勁肋截面的 增大 ,撓度 值減小

52、.第5章 板梁橋方案 設(shè)計(jì)鋼板梁橋是指由鋼板焊接、栓接或鉚接,形成的 實(shí)腹式鋼梁作為主要承重結(jié)構(gòu)的 鋼梁,截面多為工字形.鋼板梁橋是中小 跨徑橋梁中最常用的 鋼橋形式,同時(shí)也是構(gòu)成其他形式鋼橋構(gòu)件的 一部分.5.1鋼板梁橋的 結(jié)構(gòu)形式鋼板梁橋的 主梁,通常采用工字鋼、H形鋼、焊接工形梁等結(jié)構(gòu)形式,主梁與主梁之間采用橫梁和縱梁相連形成整體受力結(jié)構(gòu).主要受力結(jié)構(gòu)的 主梁和橫梁在平面上形成格子形狀的 梁格,因此鋼板梁橋也被稱為格子梁橋.工字鋼和H形鋼是由工廠軋制而成,通常為等截面形式,與焊接鋼梁相比,具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低的 特點(diǎn).但是,采用工字鋼和H形鋼作為鋼板梁橋的 主梁,截面尺寸往往會(huì)受到工廠的

53、 軋制能力的 限制,跨越能力較小 ,通常在20米以下,這種由工字鋼或H形鋼作為主梁的 鋼梁橋統(tǒng)稱為“bea米 bridge”,為了 提高工字鋼和H形鋼的 跨越能力,可在上下翼緣板上增加蓋板,蓋板通常采用焊接形式與型鋼連接. 焊接工形鋼是由上下翼板和腹板焊接而成,具有結(jié)構(gòu)靈活、構(gòu)造簡(jiǎn)單、受力明確、工地連接方便、單個(gè)構(gòu)件重量輕等優(yōu)點(diǎn),使用跨徑可達(dá)到60米,是中小 跨徑鋼梁橋最為經(jīng)濟(jì)和采用最多的 結(jié)構(gòu)形式.但是,焊接工形梁的 抗扭剛度 和橫向抗彎剛度 較小 ,在運(yùn)輸和安裝過程中或者橋梁的 寬跨比較小 時(shí),必須充分注意橫向失穩(wěn)問題.焊接工形梁橋稱為“I-girder bridge”.5.2剛板梁橋的 分類5.2.1根據(jù)支承條件和受力特點(diǎn)分類 鋼板梁橋根據(jù)支承條件和受力特點(diǎn)可以分為：簡(jiǎn)支鋼板梁橋、連續(xù)鋼板梁橋和懸臂鋼板梁橋.簡(jiǎn)支鋼板梁橋