人行天桥结构计算书资料解读

1、林州市人行天桥结构计算书审定:审核:设计:NICC中冶京诚工程技术有限公司MCC Capital Englrmrinq & Reieardh IncorpwiBtion UmHedi2012年2月1. 工程概况-1 -2. 设计原则与标准 -1 -3. 结构布置和卞件截面 -2 -3.1 结构布置-2-3.2 杆件截面-3-3.3 支座和边界约束 -3-4. 荷载与作用 -4 -5. 材料-9 -6. 构件包络应力 -9 -6.1 整体应力分布 -9-6.2 拱结构应力状态 -9-6.3 桥面主梁、次梁应力状态 -11-6.4 吊杆应力状态-13-7. 模态分析-14 -7.1 特征周期-14

2、-7.2 特征模态-14-8. 桥梁变形-16 -8.1 竖向变形-16-8.2 水平变形-17-9. 桥梁整体稳定分析 -18 -9.1 屈曲特征值-18-9.2 屈曲模态-18-十.节点计算-20 -10.1 吊杆节点-2010.2 主梁ZL与GHL选接处支座验算 -23-10.3 主梁ZL与桥台连接节点验算 - 26-H一 基础验算 -32 -11.1 基础底面地基承载力验算 - 3211.2 基础背面地基承载力验算 - 3711.3 基础侧面地基承载力验算 - 4211.4 抗剪栓钉验算 -43-11.5 施工安装阶段柱脚底板验算 -44-林州市人行天桥结构计算书-3 -工程概况河南省

3、林州市人行天桥项目采用中承式拱桥设计原则与标准(GB 50009-2001)(GB 50011-2010)(GB 50017-2003)1、建筑结构荷载规范2、建筑抗震设计规范3、钢结构设计规范4、建筑钢结构焊接技术规程(JGJ 81-2002 )5、钢结构工程施工及验收规范(GBJ 50205-2001)6、城市桥梁设计准则(CJJ 11-93 )7、城市桥梁设计荷载标准(CJJ 77-98 )8、城市人行天桥与人行地道技术规范(CJJ 69-95 )9、公路工程抗震设计规范(JTJ004-93)10、公路桥涵设计通用规范(JTGD60-200411、公路桥涵钢结构及木结构设计规范(JTJ0

4、25-86)12、公路桥涵地基及基础设计规范(JTJ024-85)13、混凝土结构设计规范(GB50010-201。14、铁路桥梁钢结构设计规范(TB10002.2-2005)15、建筑钢结构焊接技术规程(JGJ81-2002; J218-2002)16、公路桥梁板式橡胶支座规格系列(JT/T 663-2006 )17、公路桥梁板式橡胶支座(JT/T 4-2004 )三.结构布置和构件截面3.2 杆件截面载面那状序号编号类型截面参裁（mm）HBtwtf1tf21ZG主拱2200-850-220060020162020-1620J1 j2ZL梆至戢123050020203GHL1排发集S0060

5、016IB164C-HL2排螭10005002020205HL1杯面横舞&003001616166TLJ样面钻W6003001616167HL2柝国横津400FCiB1212r8DG吊杆Dt12783.3 支座和边界约束拱结构与桥面结构之间通过单向可滑动支座进行连接，支座型号为GJZF4350x550x72（单向）NR,实现桥面梁沿桥纵向可滑动，横向与拱结构协同工作。拱脚与基础固结约束；桥面结构的四个角点中，除一个为约束三个平动自由 度外，其他三个支座均为只约束竖向自由度。边界约束情况如图4所示（途中约束六位数字分别表示：平动x向、平动y向、平动z向；转动绕x轴；转动绕y 轴；转动绕z轴，0表

6、示释放；1表示约束）。图4边界约束布置图林州市人行天桥结构计算书四.荷载与作用1、 设计使用年限为100年2、 设计地震烈度为7度(0.15g)第二组田类场地根据城市人行天桥与人行地道技术规范(CJJ 69-95)的规定，地震工矿组合中，考虑永久荷载和1.0 kN/m 2的人群荷载。3、 桥面永久荷载47mnM (平均厚度)细石混凝土：10mnM EPDM!亚安脂混合颗粒塑胶：考虑可能以后采用广场瓷砖：压型钢板自重：综上：桥面均布恒荷载栏杆自重：0.2广告牌自重：1.0,两侧全长均有广告牌，高度为 4.2m掉面吊挂荷载：0.154、 可变荷载(1)、人群荷载：根据城市人行天桥与人行地道技术规范

7、(CJJ 69-95 ),加载长度超过20m的情况下，人群荷载为；在计算中取3.5kN/m2 （用于整体结构计算）在设计乔面板时，人群荷载取 5.0kN/m 2 （用于桥面板计算）（2）、按100年考虑基本雪荷载：0.45kN/m2（3）、风荷载基本风压：0.55kN/m2 （按100年为设计周期）a、 广告牌：由于两侧广告牌之间空间开放，因此分别考虑两侧风荷载，且其数值和方向相同单侧广告牌体型系数：1.3风振系数：1.5高度分布系数：1.25 （按B类场地，20m高度）单侧广告牌上的风荷载作用于主梁上，折算线荷载：b、 拱侧面（考虑两片拱承受风荷载，数值相同，方向相同）：单片拱体型系数：1.

8、4风振系数：1.5高度分布系数：1.25 （按B类场地，20m高度）单侧拱侧面上的风荷载，折算线荷载（考虑拱侧面宽度为1.5m）:综上，风荷载在计算模型中的分布情况如图 5.图5风荷载布置图(4)、雪荷载基本风压：0.45 kN/m 2 (按100年考虑)(5)、栏杆荷载水平力：2.5 kN/m竖向力：1.2 kN/m5、 温度作用设计温度变化范围：-210C+5TC,合拢温度为士 100C6、 荷载组合A、非地震组合组合怛荷 载人群何载风荷载升温降温组合怛荷 载人群何载风荷 载升温降温11.2301.2-0.841.221.21.4311.2-0.841.231.21.4321.20.98-

9、0.841.241.21.40.84331.20.98-0.841.251.21.4-0.84341.3561.21.40.72351.350.9871.21.40.72361.350.8481.21.40.840.72371.35-0.8491.21.4-0.840.72381.350.72101.21.4391.350.72111.20.981.4401.350.980.84121.21.40.72411.350.98-0.84131.21.40.72421.350.980.72141.20.981.40.72431.350.980.72151.20.981.40.72441.350.84

10、0.72161.2-1.4451.350.840.72171.20.98-1.4461.350.980.840.72181.2-1.40.72471.350.980.840.72191.2-1.40.72481.35-0.840.72201.20.98-1.40.72491.35-0.840.72211.20.98-1.40.72501.350.98-0.840.72221.21.2511.350.98-0.840.72231.21.25211.4241.20.981.25311.40.72251.20.981.25411.40.72261.20.841.2551-1.4271.20.841.

11、2561-1.40.72281.20.980.841.2571-1.40.72291.20.980.841.2R地震组合组合恒荷 载人群风荷荷载 载水平 地震y水平 地震x竖向 地震组合恒荷 载水平人群风荷,地震荷载 载 y水平 地震x竖向 地震11.21.21.36711.321.21.2-1.3681-1.331.21.20.281.36910.281.341.21.2-0.281.3701-0.281.351.21.20.28-1.37110.28-1.361.21.2-0.28-1.3721-0.28-1.371.21.21.37311.381.21.2-1.3741-1.391.21

12、.20.281.37510.281.3101.21.2-0.281.3761-0.281.3111.21.20.28-1.37710.28-1.3121.21.2-0.28-1.3781-0.28-1.3131.21.21.37911.3141.21.2-1.3801-1.3151.21.20.281.38110.281.3161.21.2-0.281.3821-0.281.3171.21.20.28-1.38310.28-1.3181.21.2-0.28-1.3841-0.28-1.3191.21.21.30.58511.30.5201.21.2-1.30.5861-1.30.5211.21

13、.21.3-0.58711.3-0.5221.21.2-1.3-0.5881-1.3-0.5231.21.21.30.58911.30.5241.21.2-1.30.5901-1.30.5251.21.21.3-0.59111.3-0.5261.21.2-1.3-0.5921-1.3-0.5271.21.20.51.39310.51.3281.21.20.5-1.39410.5-1.3291.21.2-0.51.3951-0.51.3301.21.2-0.5-1.3961-0.5-1.3311.21.20.51.39710.51.3321.21.20.5-1.39810.5-1.3331.21

14、.2-0.51.3991-0.51.3341.21.2-0.5-1.31001-0.5-1.3351.21.20.281.30.510110.281.30.5361.21.20.28-1.30.510210.28-1.30.5371.21.20.281.3-0.510310.281.3-0.5381.21.20.28-1.3-0.510410.28-1.3-0.5391.21.20.281.30.510510.281.30.5401.21.20.28-1.30.510610.28-1.30.5411.21.20.281.3-0.510710.281.3-0.5421.21.20.28-1.3-

15、0.510810.28-1.3-0.5431.21.20.280.51.310910.280.51.3441.21.20.280.5-1.311010.280.5-1.3451.21.20.28-0.51.311110.28-0.51.3461.21.20.28-0.5-1.311210.28-0.5-1.3471.21.20.280.51.311310.280.51.3481.21.20.280.5-1.311410.280.5-1.3491.21.20.28-0.51.311510.28-0.51.3501.21.20.28-0.5-1.311610.28-0.5-1.3511.21.2-

16、0.281.30.51171-0.281.30.5521.21.2-0.28-1.30.51181-0.28-1.30.5531.21.2-0.281.3-0.51191-0.281.3-0.5541.21.2-0.28-1.3-0.51201-0.28-1.3-0.5551.21.2-0.281.30.51211-0.281.30.5561.21.2-0.28-1.30.51221-0.28-1.30.5571.21.2-0.281.3-0.51231-0.281.3-0.5581.21.2-0.28-1.3-0.51241-0.28-1.3-0.5591.21.2-0.280.51.312

17、51-0.280.51.3601.21.2-0.280.5-1.31261-0.280.5-1.3611.21.2-0.28-0.51.31271-0.28-0.51.3621.21.2-0.28-0.5-1.31281-0.28-0.5-1.3631.21.2-0.280.51.31291-0.280.51.3641.21.2-0.280.5-1.31301-0.280.5-1.3651.21.2-0.28-0.51.31311-0.28-0.51.3661.21.2-0.28-0.5-1.31321-0.28-0.5-1.3设计温度变化范五.材料钢材：主梁、主拱、吊杆、横梁、耳板、肋板等采

18、用 Q345B销轴采用45号钢混凝土：桥面、基础采用 C30混凝土六.构件包络应力6.1整体应力分布3? BL LiESi Jrt?,_i=400r-a|小仍心31 *恻对您。%35-H 淑*31 26亍哒为TH I .ELOvOCI图6整体应力分布计算结果表明：采用本设计方案的拱桥整体强度应力处于安全状态，最大应 力发生在拱脚附近区域。下文将详细介绍各主要构件的应力数值。6.2 拱结构应力状态ki idn.ffil -PF.3CESCR喧制.上也 .265ao-+aftz7曰3回.*gs.45ai*+aDi3.DLijS-KIDL 3境I.HliX-i KSM5DC， 2小4, 呜5S5&O

19、*，注后 E6e+DE;-l.L7B6c-i-DCZCBdh gS防不；i 3MEN i “宜券；F0Q3 也丑：勾11mlf内上 也“忖川SG图7拱结构应力分布图图7所示的是主拱和拱横梁的应力分布情况，最大应力发生在拱脚附近，最大值为142MPa小于Q345钢的屈服强度；若不考虑加劲肋对箱形截面的作用，即仅考虑40tw （tw为腹板厚度）的有效截面，则拱结构的应力比如图8ML COMIdJhNTOT7T5 Mg ;北岳杷制I门阻卿30门Eg jenP05T-moESDR.SHEE- 口5。翔泡声:事上屐鼻町.EaOriB-QiL 占上 力史日也1 gj笫谟口如L 4.3KCu-aCL 3.V

20、L33fy-0CL3.53EE-nOLKIIFSKB3iS7J4-nCE图8拱结构应力分布图（仅考虑有效截面）计算结果文件如下图:-11 -林州市人行天桥结构计算书midasGanSteel Checking Result1.设计条件CompanyProject TitleAuthorU的File NamerugHN0345(4- 1)冲0.32000. Es = 206(XxAi 5)BU 芭20QkH00nZSQ 曲小B9 2074 0x500x210/20tA-014 712,极面内力轴力考甲 曲围耳助Fkx = -2821 A (LCB 12, FO3 I)My 2110H? Mz -

21、 -175U2SMyi - 2UO142, My| - r626222 for Lb)Myi= 2110145 Myj= 1626222 10400Aueooo oOyt91020035fl2ODiyyB210752DOOO|Z7989120000Vtoair300 0001l0 8Wyy1 382Wi21M30400ty750 Q4Srz269 ooa3.设计3数H 长电计修氏电系就导散中如用tTI y * 1674 71, Lz - 1S24 71 Lb 1654 71Ky 1 00. Kj 1 00BtJla_rny - 1.00, Setd_tnz - 1.00-ii -4强度验算结果

22、长如比KUr 6 11 1Z3 B (Momb 42, LCB 12)一。K岫同居力验”NMrc = 2021 4H54349 9 = 0 167 1 OOO0 K41座力舱WMy/Mry - 2110142H 3759736 - 0 153 1 0Q0 ，O KWz/M叱 玉 1751426/2959184 0 592 1 000 OK怏体电配验算压谿4弯曲)RmBxl - N/(f*An) + My(f*CaninnBy*Wny) * Mz/(f*GBnrimaz*Wnz)Rmrnc，= N/t/PM aj+ fumh心 科干修川 EM” * 日i?M7Z(rPhi hzwi?)Rmax3

23、 - N/(rPhi_zAA) * Eta*B&ta_yPhiby4W1)r) * &ta_mzAMz4fAG&mmaz1( 1 -0 8N/N_EzB)= MAX iRniftK 1.住Hr14sxiN. f%triu3 口 叱 1 00O XVyA/ry -0 131 1 000Vz/Vrz - 0 035 1511202lyy 1302299733Izz2741332693Ytiar550 OdoMl CI0OWyy2034M3JW-ti10955331T4Q7 134FZ214 322Ly = 1503.00, Lz = 1503.00, Lb = 1503 00Ky = 1 DO.

24、Kz = 1 OO1 QO, Bpfa_m - 1 QOKflll 比KL/r = 9 H * 123 8 (Momb 107P LCB 5)OK轴词W界N/Nn - 2439 0/17605 6 - 0 139 1 OOOOK凄阍应力验腺MyVlry = 582086588758 = 0,104 1,000 O.KMiTMrz - 51856/1695574 -0 031 1 000O K性体稳定驹拜(张椅+白曲)Rrnaxl - NrAn) +GarTirinHyWny) *产Cheftih广Wni)Rinax = RmAx1 * Q 349 1 000. .O K嗨如蟀堆势蜂Vy/Vry

25、 - 0 000 * 1 000 O.KVz/Vrz = 0.010 s ooooo柏力Fxx = 43e 576 (LCB 0. POS：I)国枳wsmgAs?1495 40。毡My = 0 0WW. Mz =13 0008Qyb守WGCfib3匆2G(5310OOClu531SOOD睹部耳加M.i = 0 8000, Mvj = 0 OCKJOO for LbYlMfB3 SOOUZb ar63 MXJOWyyO375O OWzz03740.2Myi = 0100000, My J = 0 OOOOO flor Ly)0 00000 （LCB 170. POS QF_zz - 0 OOOO

26、O （LCB 176 FOS 13.设计参数口由氏度Ly - 5353 4G. Lr - 5353 46Lb - 5353 46计茸K度宗数Ky = 1 00. Kz = 100等散马矩票数* 1 QO BeLa_mz 1g4强度聆算结果埴向唐力验K NNrt = 439 57527.210 - O 474 1 DO0 O.K仃曲斶融售17 MyMry - 0 0/25962 5-0 000 * 1 000 OKMz/Mrz - 0 0/25 ）90 000 1 000O K安优由左唯附（未比*印曲） Rma*1 = M/（rAn） +may） + MzrGam m az1Wnz）只rn曰h

27、- Rmfixl - 0 d?d 1 OOOQ K界切我度验料 Vy/V*y= 0.000 1.000 O.KVz/Vrz=0 000 士 1000 O K图13吊杆计算结果七.模态分析7.1 特征周期表1特征周期表阶数特征周期/s阶数特征周期/s10.5960.1820.4770.1630.3380.1640.2790.1550.27100.147.2 特征模态-#-林州市人行天桥结构计算书-47 -图16第三阶模态图17第四阶模态图18第五阶模态图14图18所示的计算结果表明：在前五阶特征模态中，第一阶、第二阶和第五阶特征模态是横桥向模态；第三阶和第四阶模态为竖向模态，其中第三阶模态所对应

28、的特征频率为3.03Hz,满足城市人行天桥与人行地道技术规范(CJJ69-95)中关于人行天桥竖向频率至少 3Hz的要求。八.桥梁变形8.1 竖向变形widi 4rlP,?3T-PPX?E55?FL血ACEM汕H嫉地黑|二石沿34+OH二 d 中装k*CCH L九空!rCCH-ej#3wsy1.33b=63.8 ,满足要求。10.2 主梁ZL与GHL旌接处支座验算(1)支座验算根据结构特点和受力大小，在主梁 ZL与GHL2之间的连接采用四氟滑板橡胶支座GJZF4350x550x72(单向)NR根据公路桥梁板式橡胶支座规格系列(JT/T 663-2006)确定，该支座的最大承压力标准值为1836

29、kN,顺桥向最大位移为90mm 允许转角为0.0056rad (按照寒冷地区考虑)。通过本桥梁的计算，得到支座处最大承压力为680kN,支座处顺桥向最大位移 为39mm最大车专角为0.003rad ,另外侧向通过抵挡构造实现侧向约束。因此本支 座满足结构要求。(2)挡块验算图28支座节点支座处水平力为980kM需验算的内容包括，ZL与支座上钢板间的焊缝、下 钢板与GHL之间的焊缝、挡块的强度验算A、上钢板与ZL之间的连接满足要求B、下钢板与GH吐间的连接有水平引起弯矩W为满足要求C、挡块强度验算.500.V一次一恃学图25挡块截面截面特性如下：质心到截面上、下外边沿的距离分别为:平均剪力:满足

30、要求。10.3 主梁ZL与桥台连接节点验算图26主梁桥台支座(1)第一类支座，如图26图26第一类桥台支座整体结构计算得到反力：竖向压力：137.8kN竖向拉力：202.1kN在竖向压力作用下，仅考虑主梁与底板连梁的角焊缝传递竖向力:在竖向拉力作用下，抗拉构造的受力如下图:150 Z 200图27抗拉构造受力简图最大弯矩:( )最小抗弯截面转动惯性矩：最大抗弯应力:底部焊缝最大正应力上述计算结果表明第一类桥台支座满足要求(2)第二类支座，如图28图28第二类桥台支座整体结构计算得到反力：纵向水平力：324.2kN横向水平力：98.8kN竖向力：280.9kN (拉力)；156.3 (压力)(A

31、)连接角焊缝验算不考虑侧向肋板的作用，即仅考虑通过主梁与底板连梁的角焊缝传递作用力：由于侧向水平力的作用点位于主梁截面中心，因此应考虑水平力引起的弯矩:在竖向力和弯矩的共同作用下的焊缝正应力为:( )在水平力作用下的焊缝剪应力为:综合应力为：(一) ()(B)锚栓抗拉验算锚栓承受竖向力的作用，采用6个M36的锚栓，单个极限抗拉承载力为114.4kN。锚栓所承受的最大拉力为：(C)埋件验算埋板钢筋分布图-：20剖面A A图29埋件图1）当埋件在竖向拉力、弯矩和剪力同时作用下（假设不考虑锚栓的作用）： 弯矩：拉力:剪力:其中:因此:实配，因此满足要求。2）当埋件在竖向压力、弯矩和剪力同时作用下：弯

32、矩：压力:剪力:其中:因此:实配,因此满足要求。十一基础验算验算内容：1 .基础底面地基承载力验算2 .基础背面地基承载力验算3 .基础侧面地基承载力验算4 .抗剪栓钉验算5 .施工安装阶段柱脚底板验算6 .基础倾覆验算（考虑结构整体，不会发生平面内倾覆，不需验算）11.1 基础底面地基承载力验算11.1.1 已知条件：基础尺寸（单位mm）:b1=7300, b11=3650, a1=4000, a11=1300, h1=9234柱：方柱，A=600mm, B=2000mm设计值：N=2084.00kN, Mx=810.00kN.m, My=3345.00kN.m标准值：Nk=1543.70k

33、N, Mxk=600.00kN.m, Myk=2477.78kN.m混凝土强度等级：C30, fc=14.30N/mm2钢筋级别：HRB400, fy=360N/mm2基础混凝土保护层厚度：40mm基础与覆土的平均容重：25.00kN/m3修正后的地基承载力特征值：1000kPa基础埋深：9.23m作用力位置标高：-8.234m计算要求:(1) 基础抗弯计算(2) 基础抗剪验算(3) 基础抗冲切验算(4) 地基承载力验算单位说明：力：kN,力矩：kN.m,应力：kPa11.1.2 .基底反力计算：11.1.2.1 统计到基底的荷载标准值:Nk = 1543.70, Mkx = 1680.59,

34、 Mky = 2477.78设计值:N = 2084.00, Mx = 2268.80, My = 3345.0011.1.2.2 承载力验算时，底板总反力标准值(kPa):相应于荷载效应标准组合pkmax = (Nk + Gk)/A + |Mxk|/Wx + |Myk|/Wy= 439.79 kPapkmin = (Nk + Gk)/A - |Mxk|/Wx - |Myk|/Wy = 127.64 kPapk = (Nk + Gk)/A = 283.72 kPa各角点反力 p1=300.30 kPa, p2=439.79 kPa, p3=267.13 kPa,p4=127.64 kPa11.1.2.3 强度计算时，底板净反力设计值(kPa):相应于荷载效应基本组合pmax = N/A + |Mx|/Wx + |My|/Wy = 282.07 kPapmin = N/A - |Mx|/Wx - |My|/Wy = -139.33 kPap = N/A = 71.37 kPa各角点反力 p1=93.76 kPa, p2=282.07 kPa, p3=48.98 kP