80m大跨度栈桥桁架通廊的设计

1、本文分享的是80m 栈桥通廊的设计简介。1 栈桥通廊的组成：1.1 承重桁架：承重桁架由左右两片平面桁架或者立体桁架组成，主要承受栈桥竖向荷载。承重桁架腹杆体系主要有交叉式、人字式和单斜式。栈桥桁架纵向节间尺寸根据楼板和屋面板安装的合理性及腹杆与弦杆夹角限值确定，另外为了皮带机传力直接，一般取3m 左右。栈桥纵向节间数一般为偶数，若不能满足，则中间节间应采用交叉式腹杆体系。为了腹杆杆件受力的合理性，桁架腹杆与弦杆之间的夹角一般为 3060 度。栈桥桁架的宽度用根据皮带机数量及通行检修通道跨度来进行确定。 栈桥桁架的高度一般与外部荷载大小及结构跨度有关，一般非预应力桁架高度取结构跨度的1/12-

2、1/10 。在本例中，选择了第1 种形式。1.1 和 1 类似，但靠近端部的腹杆轴力较大，2 为压杆，1 为拉杆，宜选1 。1.2 和 1、 2 相比，腹杆均为拉杆，但竖杆轴力较大，导致用钢量反而增加；且竖杆断面大小不同，增加封墙节点大样。1.3 上下弦水平支撑:栈桥桁架的上下弦支撑的作用是用来承受水平荷载，并将水平荷载传递给端部门架， 进而传递给支座。同时上下弦支撑也可以起到增大结构整体刚度，减小弦杆平面外计算长度的作用。水平支撑一般采用交叉支撑体系或K 形支撑体系，K 形支撑体系在风荷载和地震作用等交变荷载作用下横梁和檩条受力比较均匀。1.4 端部门架 :栈桥的端部门架是桁架上下弦水平支撑

3、形成的水平桁架的支点，桁架支撑将栈桥的水平力通过两端门架传向支座。端部门架为栈桥桁架提供端部约束，防止桁架发生扭转，所以在端部门架设计时，要保证梁柱连接点刚接。另外为了不影响通廊内部自由通行，设置横向门架还可以对桁架起到横向垂直支撑的作用，以替代一般钢屋架平面外垂直支撑。在本例中，因桁架高度较高，在桁架的每个节间也设置了横向垂直支撑。1.5 栈桥桁架支座:栈桥桁架支座由端部门架下端连接有加劲肋和底部平行于地面底板的固定长度区段构成。为了可以释放桁架温度应力， 支座，高端支座节点为滑动铰支座。2 计算模型:2.1 桁架尺寸：桁架长度80m ，节间长度5m ， 16 个节间，5mX16=80m桁架

4、高度5.5m 。约为桁架长度的1/15桁架横向宽度4.0m 。为桁架长度的1/202.2 桁架构件：端部门架柱、梁选用的是H 型钢。上弦杆、下弦杆、腹杆、水平支撑、垂直支撑等均选用方钢管。折合用钢量约为365kg/m22.3 桁架铰接节点的判断：钢结构规范10.1.4：当节间长度（杆件长度）与杆件高度之比不小于12（主管）和24（支管）时可将节点视为铰接。主管为 400X350X16, 节点长度为5000 ， 5000/400=12.5>12 ，满足节点铰接的要求。支管最大为250X10 ，杆件长度为6816 ， 6816/250=27.3>24 ，满足节点铰接的要求。2.4 两种

5、模型的比较：采用 Midas 空间模型和PKPM 平面模型相互校核的方法，经比较，两者结果基本吻合：Midas 空间模型：2.5 竖向荷载对水平支撑的影响：在 Midas 空间模型中发现，不仅风荷载会对水平支撑产生轴力，恒、活载作用下，水平支撑也会产生轴力。原因为：桁架节间的位移差，导致了水平支撑和横梁受力。当桁架跨度变大时，这种效应较为明显：3 荷载取值：3.1 恒载：廊道面恒载（包含5 厚走道板，栏杆，次梁，支撑）：1.0KN/M2 。屋面恒载（包含压型钢板，次梁，檩条，支撑）：0.50KN/M2 。3.2 活载：廊道面活载（按走人活载满铺，可以包络工艺胶带支架荷载）： 2.0KN/M2屋

6、面活载（0.5 积灰 +0.5 不上人活）：1.0KN/M2 。3.3 风载：风荷载（考虑高度变化系数后，对应公司图集b 类）：0.75KN/M2 。风荷载体型系数：侧面封闭时为1.3，侧面不封闭为0.8。3.4 地震荷载：水平地震 桁架的弦杆、腹杆等不需要进行抗水平地震验算。但需要考虑水平地震作用下桁架对支座产生的水平力，即支座反力需要考虑水平地震组合。构筑物抗震规范：竖向地震 当 8 度或 9 度时，桁架的弦杆、腹杆等需要进行抗竖向地震验算， 即弦杆、 腹杆需要考虑竖向地震组合，但不需要考虑竖向地震作用下桁架对支座产生的竖向力。地震组合采用的是重力荷载代表值，经计算后，一般都小于基本组合的

7、内力， 所以大部分情况下可以不考虑。4.1 依据为钢结构规范：4.2 允许支座位移：Midas 模型中， 1.2 恒 +1.4 活 +0.6*1.4 风作用下支座最大竖向反力设计值：918KN 。恒载作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为15mm 。活载作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为11mm 。± 50 °温差作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为 27mm 。在恒+ 活 + 温度作用下，最大位移为15+11+27=53mm，下图为发生60mm 、 90mm 位移后的支座变位：4.3 滚轴计算：允许承受的最大支座反力R<=40*n*D*L*f*f/E=40*2*25

8、0*356*190*190/206000=1247KN。n=2 ：两个支座D=250mm ：滚轴直径L=400-22*2=356 ：平板与滚轴接触长度f=190N/mm2 ： Q235 钢材厚度在60100 之间时的抗压强度E=206000N/mm2 ：弹性模量R=1247KN>F=918KN ，滚轴满足要求4.4 50 厚底板计算：受力的钢板范围可简化为两个滚轴之间的钢板，尺寸为-400X320X50 ，厚度可再考虑端柱底板的厚度(端柱底板与支座为剖口焊或角焊缝)，取50+40=90 厚。支座反力设计值为918KN ，按作用在板跨中的集中力，M=459*0.16=73.44KN/M2应

9、力 =73.44/W=73.44*1000000*6/(400*90*90)=136N/mm2钢板厚度满足要求。5 走道梁设计:计算走道钢梁时需考虑的竖向的恒、活的作用组合。另外， Midas 空间模型表明，在恒、活作用下，弦杆的变形导致了横梁受轴力。Midas 空间模型还表明，风荷载作用下走道钢梁并无内力，风荷载并不通过走道钢梁传递，而是通过平面斜撑传递。工 20a 参数： A=3555mm2 ， Wx=236900mm3 ， ix=81.6mm ， iy=21.1 。工 20a 为压弯构件，需验算压弯构件平面内、外稳定性。平面内计算长度4000mm ， 长细比4000/81.6=49 ，

10、a 类截面，轴心受压稳定系数为0.92。平面外计算长度1500mm ， 长细比1500/21.1=71 ， b 类截面，轴心受压稳定系数为0.745平面外受弯整体稳定系数为1.07-( 71*71/44000 ) =0.96验算弯矩作用平面外的稳定应力：竖向荷载作用下因弦杆变形引起的轴力设计值为150KN ，受压稳定应力为150000/ ( 0.745*3555 ) =56.64N/mm2 。恒 0.5KN/m2+ 活 2.0KN/m2 作用下的弯矩设计值为32KN.M ，受弯稳定应力为32000000/ ( 0.96*236900 ) =140.7N/mm2 。总的应力为56.64+140.7=197.34N/mm2 ，应力比为197.34/215=0.92 ，加大型号。工 22a 参数： A=4210mm2 ， Wx=309636mm3 ， ix=89.9mm ， iy=23.2mm 。平面内计算长度4000mm ， 长细比4000/89.9=45 ， a 类截面，轴心受压稳定系数为0.93。平面外计算长度1500mm ， 长细比1500/23.2=65 ， b 类截面，轴心受压稳定系数为0.78。平面外受弯整体稳