毕业设计武汉人行天桥结构设计与有限元仿真

武汉理工大学毕毕毕业设计计（论论文）武汉理工一桥人人人行天桥桥结构构设计与有限元仿真分分分析院系名称：xxx学院专业班级：xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx学生姓名：xxxxx指导老师：xxxxx教授学位论文原创性性性声明本人郑郑郑重声明明：所所呈交的的论文文是本人人在导导师的指指导下下独立进进行研研究所取取得的的研究成成果。除除了文中中特别别加以标标注引引用的内内容外外，本论论文不不包括任任何其其他个人人或集集体已经经发表表或撰写写的成成果作品品。本本人完全全意识识到本声声明的的法律后后果由由本人承承担。作者签名名：：年月日学位论文版权使使使用授权权书本学位位位论文作作者完完全了解解学校校有关保保障、使使用学位位论文文的规定定，同同意学校校保留留并向有有关学学位论文文管理理部门或或机构构送交论论文的的复印件件和电电子版，允允许许论文被被查阅阅和借阅阅。本本人授权权省级级优秀学学士论论文评选选机构构将本学学位论论文的全全部或或部分内内容编编入有关关数据据进行检检索，可可以采用用影印印、缩印印或扫扫描等复复制手手段保存存和汇汇编本学学位论论文。本学位位位论文属属于1、保密囗囗，在在年解密后后适适用本授授权书书2、不保密密囗。（请在以以上上相应方方框内内打“√”）作者签名名：年月日导师签名名：年月日第1章绪论本文拟对武汉理理理工大学学理工工一桥原原址处处进行城城市钢钢结构人人行天天桥方案案设计计与计算算，改改善雄楚楚大道道省出版版车处处人车合合理分分流，提提高交交通安全全性。同同时，对对理工工一桥钢钢结构构人行天天桥进进行有限限元仿仿真分析析，根根据计算算结果果修改设设计方方案，达达到优优化设计计的目目的。1.1研究的背背背景及意意义人行天桥（又名名名过街天天桥,步道桥）是是是城市道道路工工程中的的重要要组成部部分,是在交通通密密集的地地区,为解决路路人人过街,满足人车车分分流,方便建筑筑物物之间联联系而而建设的的过街街桥梁[11]]。自改革开放以来来来，人们们的出出行方式式日趋趋丰富，城城市市交通迅迅速发发展。随随着人人口及交交通工工具的不不断增增多，交交通拥拥堵及安安全问问题日益益严重重，这已已成为为我国当当前的的一大热热点问问题。人人行天天桥作为为城市市交通的的重要要一环，对对解解决此类类问题题起着至至关重重要的作作用，但但其相对对于非非步行空空间，如如车行道道、高高速公路路、地地铁站、立立交交桥等交交通空空间来说说，还还处于缓缓慢发发展的不不完善善阶段。因因此此，我们们积极极开展人人行天天桥的研研究，对对于改善善城市市交通状状况具具有什么么重要要的意义义。1.2国内研究究究现状我国的人行天桥桥桥建设始始于20世纪70年代,多为钢筋筋混混凝土梁梁柱结结构,以满足行行人人过街通通行的的需求。在在80年代后期,国内曾经经展展开过关关于天天桥与地地道建建设优缺缺点比比较的大大讨论论。由于于当时时的人行行天桥桥大多讲讲求实实用性,忽略美观观性,普遍存在在影影响市容容等原原因,天桥建设设一一度销声声匿迹迹,取而代之之的的是大量量人行行地道的的实施施。实践践经验验表明,人行地道道本本身受地地下管管线、地地下水水位的影影响,有些地方方并并不适合合；并并且人行行地道道建造成成本是是人行天天桥的的1.5至2倍以上,且日常运运营营维护费费用比比天桥要要高出出很多[22]]。随着我国交通建建建设的发发展,人民大众众审审美意识识的提提高,天桥的建建设设再次成成为人人们关注注的焦焦点。人人们已已经不再再从纯纯粹的工工程学学角度来来研究究天桥,而是结合合时时代的背背景特特点、生生态环环境和可可持续续发展的的观点点,运用现代代城城市设计计的理理念,来研究新新城城市化进进程中中的天桥桥建设设。1.3发展趋势势势综观近几年的人人人行天桥桥的发发展建设,呈现出以以下下几个趋趋向。（1）成为塑造造城城市景观的的的重要元元素城市景观是社会会会公众对对城市市的整体体印象象、感受受与评评价,是对城市市综综合环境境的集集中反映映。随随着时代代的进进步,传统的城城市市空间注注人了了现代内内涵,城市空间间的的开发向向立体体化三维维发展展,人行天桥桥成成为新型型城市市空间的的重要要组成部部分。通通过运用用景观观设计手手法,合理布置置景景观要素,武汉理工大学毕业设计（论文）可以提高人行天天天桥的整整体景景观效益,创造出现现代代、新颖颖、美美观、独独特的的视觉效效果。经经过精心心设计计的人行行天桥桥已经越越来越越多地成成为城城市的地地标性性景观建建筑。同同时,富于形式式变变化的天天桥造造型,成为美化化城城市轮廓廓线的的有效手手段。（2）体现高技技术术与新结构构构的形式式美人行天桥设计在在在满足人人行交交通功能能的基基础上,追求形式式、结结构与材材料上上的大胆胆创新新,大量运用用钢钢材以及及新型型复合材材料如如玻璃钢,综合运用用斜斜拉索、钢钢箱箱梁、中中承式式拱等结结构形形式,通过“结构暴露”反映现代代的的结构技技术与与材料技技术的的进步趋趋势。新新型人行行天桥桥,具有结构构轻轻巧、造造型独独特、跨跨度较较大、承承载力力高的优优点,同时安装装便便利、施施工周周期短。（3）注重结构构元元素的细部部部设计天桥的结构元素素素,是天桥向向人人们传趁趁信息息的主要要媒介介,是塑造天天桥桥特色的的重要要手段,具体包括括桥桥面铺装装、栏栏板、栏栏杆、扶扶手、台台阶、桥桥墩等部部位。通通过材料料选择择、色彩彩搭配配、纹理理设计计、尺度度划分分、虚实实变化化等细部部设计计,可以加强强天天桥的结结构特特点和个个性特特征,体现天桥桥所所在地区区的历历史文脉脉内涵涵和人们们的审审美情趣趣及文文化品位位。（4）崇尚以人人为为本的关怀怀怀理念人行天桥在外在在在形态上上具有有特定的的城市市形体特特征,但在其内内部部空间上上却具具有人性性化的的尺度,应体现对对行行人的关关照,尤其突出出对对老、少少、病病、残等等特殊殊群体的的照顾顾。（5）强化天桥桥的的绿化与亮亮亮化随着城市生态环环环境建设设的加加强,人行天桥桥为为改善绿绿化环环境提供供了新新的空间间领域域,在新建天天桥桥上设计计一定定的绿化化空间间,并对已建建天天桥进行行竖向向绿化改改造,使之成为“空中绿廊”。作为城市夜景照照照明的重重要手手段之一,亮化的天天桥桥景观是是城市市夜空中中的绚绚丽长虹虹。天天桥照明明以轮轮廓照明明为主主,突出“线”性空间的的形形式,通过对桥桥梁梁造型的的勾画画,为城市夜夜色色增光添添彩。具具体手段段从一一些简单单的射射灯、外外打灯灯,到利用数数码码光管等等高科科技光管管材料料等,来突出天天桥桥的结构构感、轮轮廓感,以营造明明亮亮、欢快快、热热烈的夜夜景效效果。（6）实现多种种功功能的合理理理结合天桥空间除了发发发挥其交交通功功能外,还为人们们创创造出多多层次次、多功功能、多多涵义的的社会会公共空空间。将将传统上上的一一宽的人人行天天桥,扩展为巧巧一一宽的“过街天桥桥平平台”,赋予天桥桥室室外休闲闲、娱娱乐、观观光、交交往、交交流、购购物、餐餐饮等等多种功功能[[3]。1.4桥梁的几几几种主要要分类类（1）按受力体体系系分类按受力体系分类类类，桥梁梁有梁梁、拱、索索三三大基本本体系系，其中中梁桥桥以受弯弯为主主，拱桥桥以受受压为主主，悬悬索桥以以受拉拉为主。另另外外，由上上述三三大基本本体系系的相互互组合合，派生生出在在受力上上也具具有组合合特征征的多种种桥型型，如钢钢架桥桥和斜拉拉桥等等。（2）按主要承承重重结构所用用用的材料料分类类按主要承重结构构构所用的的材料料划分，有有圬圬工桥（包包括括砖、石石、混混凝土桥桥）、钢钢筋混凝凝土桥桥、预应应力混混凝土桥桥、钢钢桥、钢——混凝土组组合合桥和木木桥等等。木材材易腐腐，且资资源有有限，一一般不不用于永永久性性桥梁。（3）按上部结结构构的行车道道道位置分分类按上部结构的行行行车道位位置分分类，分分为上上承式桥桥、中中承式桥桥和下下承式桥桥[44]。1.5钢结构桥桥桥梁的优优势（1）良好的力力学学性能和加加加工性能能与混凝土相比，钢钢材具有很高高的强度，特特别适用于建建造跨度大、荷荷载重的结构构。钢材的塑塑性好，承受受静力荷载时时吸收变形的的能力强，不不会由于偶然然超载而忽然然断裂，只增增大变形，故故易于被发现现；钢材的韧韧性好，具有有良好的动力力工作性能，适适宜在动力荷荷载下工作。（2）工业化程程度度高、施工工工周期短短钢结构所用的材材材料皆已已轧制制成各种种型材材，加工工简易易而迅速速；钢钢结构构构件一一般在专专业加加工厂制制作，因因此精准准度较较高，质质量也也易于控控制。钢钢构件较较轻，连连接简单单，运运输安装装方便便，且施施工采采用机械械化，可可以大大大缩短短现场的的施工工周期。同同时时，采用用螺栓栓连接的的钢结结构，在在结构构加固、改改建建和可拆拆卸结结构中，也也具具有其他他结构构不可替替代的的优势。（3）设计计算算量量小，计算算算结果比比较符符合实际际由于冶炼和轧制制制过程的的科学学控制，钢钢材材的材质质接近近于均质质和各各向同性性体，力力学性能能也接接近理想想的弹弹性—塑性体，因因因此，钢钢结构构实际受受力情情况与工工程力力学计算算结果果比较符符合。在在设计中中采用用的经验验公式式不多，计计算算上的不不确定定性较小小，计计算结果果比较较可靠。（4）钢结构天天桥桥有造价优优优势大跨度结构主要要要是在自自重荷荷载下工工作，采采用钢结结构承承重骨架架，可可比钢筋筋混凝凝土结构构减轻轻自重约约1//3以上上。结结构自重重轻，减减少了运运输和和吊装费费用；；基础负负载相相应减少少，可可以降低低基础础造价。通通过过计算可可知，在在同等跨跨度下下钢天桥桥的平平米用钢钢量已已经低于于钢筋筋混凝土土中的的钢筋含含量。（5）拆迁回收收价价值高目前社会高度发发发展，建建筑工工程也日日新月月异，有有的工工程建成成不过过几年时时间，就就由于种种种原原因需要要拆除除或改造造。钢钢结构工工程不不仅拆迁迁难度度小，环环境污污染少，而而且且回收价价值高高，废钢钢铁的的价格可可达到到新钢材材的665%以上上[5]。1.6钢材的选选选择钢箱梁钢材设计计计选用标标准集集中于3个方面：（1）强度的要要求钢结构设计采用用用容许应应力法法，强度度设计计以控制制截面面应力不不超过过材料容容许应应力为原原则。考考虑到在在钢结结构桥加工工制制作及拼拼装过过程中，会会产产生很多多由于于误差造造成的的附加应应力及及焊接参参与应应力，这这些应应力是无无法计计算的，在在施施工安装装中也也会产生生误差差附加应应力，这这些应力力虽能能计算，却却是是不确定定的。故故在设计计中，一一般会采采用较较高的应应力储储备，以以提高高安全度度。现现阶段我我国的的公路钢钢箱梁梁桥采用用强度度级别主主要是是屈服点级，如Q3445。少数铁铁路路桥采用用了级级的。采用用国国外钢材材的强强度级别别均相相当于Q3455,如SM49900C、Fe51100D、STE33555。（2）使用气候候条件件的要求求钢材性能受温度度度影响较较大，钢钢材牌号号的选选择应考考虑到到桥梁所所在地地气候条条件对对结构的的影响响。设计计常用用的低合合金高高强度结结构钢钢，按冲冲击韧韧性进行行质量量分级，分为A、B、C、D、E等级别，各各各级别对对应不不同的冲冲击试试验温度度。国国内公路路桥梁梁钢箱粱粱采用用的级别别大部部分集中中在C、D和E，对应的的试试验温度度分别别是是0℃、20℃和-40℃。对于南南方方地区，常常年年温度较较高的的情况下下，选选用Q3455C已经满足足使使用要求求在北北方寒冷冷地区区，考虑虑到钢钢材在低低温下下的使用用条件件，宜使使用Q3455D，甚至是Q3455E。（3）加工制造造的要要求高强钢的焊接工工工艺复杂杂、参参数控制制严格格。不同同牌号号的钢材材其焊焊接性能能有较较大差别别，即即使同一牌牌号号，不同同等级级的钢材材，其其可焊性性也不不尽相同同。钢钢结构桥制造造过过程是大大量的的钢材焊焊接过过程的集集合体体，焊缝缝检查查要求极极为严严格。过过于追追求强度度、硬硬度等指指标而而忽视可可焊性性，会造造成不不必要的的浪费费[6]。1.7本章小结结结本章主要阐述了了了目前国国内城城市中人人车冲冲突问题题的严严峻形势势，引引出了人人行天天桥对改改善城城市交通通状况况的重要要意义义，还介介绍了了国内对对人行行天桥的的研究究现状状状况。展展望了未未来人人行天桥桥在实实用性及及景观观性等方方面的的发展趋趋势。简简述了桥桥梁的的几种主主要分分类方式式。阐阐明了钢钢结构构桥梁相相对于于其他桥桥梁的的优势。以以上上要点都都对本本次的理理工一一桥方案案设计计具有十十分重重要的参参考价价值。通过本章的讨论论论，我们们还发发现国内内现有有的《城城市人人行天桥桥与人人行地道道技术术规》（CJJ6699-95）严重滞滞后后，不能能满足足现代化化的需需求，故故本次次毕业设设计以以武汉理理工大大学理工工一桥桥的方案案设计计与有限限元建建模分析析为题题目，旨旨在引引导我们们通过过有限元元的方方案学会会桥梁梁方案设设计的的一般过过程，从从而学以以致用用。第2章武汉理理工一桥桥的工工程概况况2.1地形概况况况桥址位于雄楚大大大道与出出版城城路相交交的T字型路口口，宽宽度30m左右。其其中中雄楚大大街为为城市主主干道道，出版版城路路为在建建城市市次干道道。该该处以北北为武武汉理工工大学学校园，理理工工大新建建的升升升学生生公寓寓位于雄雄楚大大道以南南约300m的出版城城的的东侧。根据勘测资料，场场地内有杂填填土，粘土、强强风化灰岩及及弱风化灰岩岩等地质层，其其中，粘土层层可作扩大基基础持力层。弱弱风化灰岩承承载力1500KKPa，可作桩基基的持力层。2.2主要技术术术指标（1）人流量：：自自行车及行行行人高峰峰流量量为100000人次/小时。（2）温度：--115℃～45℃（3）风荷载：：基基本风压取取取400KKPPa2.3净高设计计计2.3.1桥下下下净高理工一桥下为机机机动车道道，根根据《城城市人人行天桥桥与人人行地道道技术术规》（CJJ6699-95），天桥桥桥桥下为机机动车车道时最最小净净高4.5mm,为行驶电电车车时最小小净高高为5.0m。参照武武汉汉本地各各人行行天桥的的高度度情况，本本次次方案桥桥下净净高定为5.0m。2.3.2桥面面面净高根据《城市人行行行天桥与与人行行地道技技术规规》（CJJ6699-95），天桥桥桥桥面最小小净高高为2.5m。为了桥桥身身的美观观与行行人的舒舒适度度，本次次方案案设计桥桥面净净高取为4m。2.4桥面净宽宽宽根据《城市人行行行天桥与与人行行地道技技术规规》，天天桥与与地道的的通道道净宽应应根据据设计年年限内内高峰小小时人人流量及及设计计通行能能力计计算。且且天桥桥桥面净净宽不不宜小于3m。综合各各种种情况考考虑，桥桥面净宽宽取为为6m。2.5跨度设计计计桥址桥桥桥址位于于雄楚楚大道与与出版版城路相相交的的T字型路口口，路路面宽度度约为为30m，但是考考虑虑到学生生交通通安全，本本桥桥一端须须设置置在理工工大学学校园内内，故故设计跨跨度采采用50m。2.6钢材选择择择根据第第第1章提到的的选选择标准准，本本次设计计选用用Q345钢材，屈屈服服强度345MMPPa，采用安安全全系数1.2，则应力力最最大值287MMPPa。2.7挠度允许许许值天桥上部结构由由由人群荷荷载计计算的最最大竖竖向挠度度不应应超过下下列允允许值[77]]梁板式主梁跨中中中L/600梁板式主梁悬臂臂臂端L1/300桁架、拱L/800注：L为计算跨跨径，L1为悬臂长长度度2.8荷载2.8.1天桥桥桥设计荷荷载分分类表2.1设计荷载载分分类编号荷载分类荷载名称1永久荷载（恒载）结构重力2预加应力3混凝土收缩及徐徐徐变影响响力4基础变为影响力力力5水的浮力6可变荷载基本可变荷载（活载）人群78其他可变荷载风力、雪重力、温温度影响力9偶然荷载地震力10汽车撞击力注：如构件主要要要为承受受某种种其他可可变荷荷载而设设置，则则计算该该构件件时，所所承荷荷载作为为基本本可变荷荷载。2.8.2人群群群荷载梁桁拱及其他大大大跨结构构采用用下列公公式计计算：当加载长度为2220m以下（包包括20m）时（222.1）当加载长度为2221~11000m（100m以上同100m）时（2...2）式中W为单位面面面积的人人群荷荷载，kPa；L为加载长长度度，m；B为半桥宽宽度度，m。大于4m时仍按4m计。本次设计中，计计计算跨径L为50m，桥面宽宽度度为6m，故人群荷载2.9本章小结结结本章主主主要介绍绍了理理工一桥桥的一一些基本本工程程概况，包包括括地形地地质状状况、风风力等等级、温温度以以及人流流量状状况，为为具体体方案设设计提提供了基基础的的依据。本本章章介绍了了武汉汉理工一一桥主主体结构构的设设计尺寸寸，主主跨度50m，桥面净净宽6m，桥下净净高5m，桥面净净高4m，桥面具具体体建筑结结构有有待设计计。本本章还很很细致致的介绍绍了本本次设计计主要要用到的的规范范《城市市人行行天桥与与人行行地道技技术规规》（CJJ6699-95）中关于于挠挠度允许许值和和荷载及及荷载载组合值值的计计算。并并成功功运用规规范公公式计算算出了了本次人人行天天桥设计计的主主要荷载——人群荷载载的的大小，3.611225kPPa，为下文文方方案设计计打下下了基础础。第3章桁架桥桥方案设设计钢桁梁桥的主梁梁梁是由位位于多多个平面面内的的钢桁架架连接接形成的的整体体空间结结构，来来承受荷荷载作作用的空空腹式式受弯结结构。同同实腹时时梁相相比，当当跨径径较大时时，桁桁架主梁梁具有有刚度大大、通通透性好好、用用钢量省省、制制造运输输及拼拼装方便便等特特点。刚桁架桥应用范范范围广泛泛，既既可用作作独立立的钢桁桁梁桥桥主承重重结构构，又可可用作作悬索桥桥和斜斜拉桥的的加劲劲梁、拱拱桥的的拱肋等等结构构；还可可用作作工业与与民用用建筑中中的屋屋架、桁桁架式式吊车梁梁、电电视塔、输输电电线路支支架、龙龙门吊以以及其其他临时时性空空腹式结结构。3.1桁架桥的的的总体设设计下承式简支桁架架架桥由五五个部部分组成成：桥桥面、桥桥面系系、主桁桁、联联结系和和支座座。主桁是桁梁桥的的的主要承承重结结构，其其作用用是承受受竖向向荷载，它它由由上、下下弦杆杆和腹杆杆组成成，各桁桁件交交汇处用用节点点板连接接，形形成节点点。为把两片或多片片片桁架连连成空空间受力力结构构而设置置的水水平框架架成为为纵向联联结系系，其中中位于于主桁上上弦杆杆平面内内的纵纵向联结结系将将成为上上平纵纵联，位位于主主桁下弦弦杆平平面内的的纵向向联结系系简称称为下平平纵联联。横向联结系是指指指为了增增加钢钢桁梁桥桥的抗抗扭刚度度并提提高横断断面的的稳定性性，以以确保各各片主主桁架共共同受受力而在在主桁桁的竖腹腹杆平平面内设设置的的横向连连接杆杆。其中中位于于主梁端端部的的横向联联结系系称为端端横梁梁，位于于主梁梁中部的的横向向联结系系成为为中横梁梁。道桥系是指桥面面面、纵梁梁、横横梁、以以及他他们之间间的连连接系统统。为为了提供供行车车桥面，应应设设置纵、横横梁梁的桥道道梁支支撑桥面面板，或或设置纵纵、横横肋支撑撑钢板板的钢桥桥面。从从桥面传传来的的荷载经经由纵纵梁传递递至横横梁然后后传至至主桁节节点，并并最终传传至基基础。虽虽然组组成钢桁桁梁桥桥的杆件件数目目繁多，并并且且节点构构造复复杂，但但钢桁桁梁的传传力路路径简单单明确确。不管管上承承式桁梁梁还是是下承式式桁梁梁其传力力路径径都为：：在竖向荷载作用用用下的受受力顺顺序均为为：桥桥面——纵梁——横梁或纵纵梁——横肋——主桁——支座——墩台或基基础础；在水平风载以及及及水平地地震荷荷载作用用下，则则为：上上、下下水平联——主桁弦杆——桥门架（或或或端横联联）——支座——基础[8]]。3.2主桁的结结结构形式式、基基本尺寸寸及总总体布置置方案案3.2.1主桁桁桁结构形形式主桁是桁架桥的的的主要组组成部部分，它它的结结构选择择是否否合理，对对桁桁架的设设计质质量起着着重要要的作用用。在在拟制主主桁结结构形式式时，应应根据桥桥位当当地的具具体情情况（如如地形形、地质质、水水文、气气象、运运输条件件等），选选选择一个个较为为经济合合理的的方案。它它不不仅能满满足桥桥上运输输及桥桥下净空空的要要求，而而且还还能节约约钢材材，便于于制造造、运输输、安安装和养养护。以以下是几几种常常用桁架架形式式。图3.1主桁桁桁架的常用用类类型（a）华伦桁架架（b）柏氏桁桁架架（c）K氏桁架（d）双腹杆杆华华伦桁架架（1）三角形桁桁架架（Warrreenttruussees）由斜腹杆与弦杆杆杆组成等等腰三三角形的的桁架架成为三三角形形桁架，又又称称华伦桁桁架，如如图3.1（a）所示。它它它是目前前世界界上应用用最广广的一种种桁架架形式，适适用用于大中中等跨跨径的下下沉式式钢桁梁梁桥。华伦桁架构造简简简单，部部件较较少，竖竖杆只只承受局局部荷荷载，它它适用用于定量量化设设计，有有利于于安装制制造。但但华伦桁桁架没没有方向向性，需需要平纵纵联。（2）斜杆形桁桁架架（Pratttttrrussses）相邻斜杆互相平平平行的桁桁架称称为斜杆杆形桁桁架，又又称为为柏氏桁桁架，如如图3.1（b）所示。它它它与三角角形桁桁架相比比，其其弦杆规规格多多，每个个节间间都有变变化；；竖杆不不仅规规格多，而而且且内力大大，所所有节点点都有有斜杆交交汇，均均为大节节点。因因此，在在构造造及用钢钢量方方面都不不及三三角形桁桁架优优越。（3）K形桁架架（Ktruuss）斜杆与竖杆构成成成K字形的桁桁架架称为K形桁架，如如如图3.1((cc)所示。K形桁架由由于于主桁架架同一一节间内内的剪剪力由两两根斜斜杆分担担，其其斜杆截截面较较上述几几种类类型都要要小，但但此种桁桁架杆杆件规格格多、节节点多、连连接接多、构构造复复杂，一一般用用于小跨跨度桥桥梁。K形桁架斜斜杆杆倾角以45°~~660°为经济，但但但当跨度度增大大时，应应做适适当调整整。（4）双重腹杆杆形形桁架（Paraalllellcchorrdrhoomhhictrruss）双重腹杆形桁架架架是由两两个不不带竖杆杆的三三角形桁桁架迭迭合而成成，如如图3.1（d）所示。由由由于斜杆杆只承承受节间间剪力力的一般般，杆杆件短、截截面面小，如如用于于大跨度度梁，受受压斜杆杆短，对对压屈稳稳定有有利。斜斜杆截截面小，则则在在节点板板上的的链接栓栓也少少，有助助于解解决钢板板供货货尺寸不不足的的矛盾[99]]。本次设计，综合合合考虑各各种因因素，觉觉得主主桁架形形式为为华伦桁桁架，并并作适当当调整整，最终终方案案如下图3.2所示。图3.2主桁桁桁架布置图图及及尺寸3.2.2主桁桁桁的基本本尺寸寸主桁的基本尺寸寸寸是指：：主桁桁高度（简简支支桁高）、节节间长度、斜斜杆倾斜及两两主桁的中心心距离。这些些尺寸的拟定定，对桁架桥桥的技术经济济指标起着重重要的作用。（1）桁高桁高越大时弦杆杆杆受力越越小，弦弦杆的用用钢量量减少。但但同同时桁高高加大大带来腹腹杆增增长，因因而腹腹杆的用用钢量量又将有有所增增加。对对于一一定跨度度的桁桁架桥，将将有有一定的的桁高高对用钢钢量而而言是较较经济济的，这这个桁桁高我们们称为为经济桁桁高。根根据过去去统计计资料，并并考考虑到经经济桁桁高，简简支桁桁架桥的的桁高高可参考考表3.1。表3.1简支支支桁架桥经经济济桁高桥型铁路桥公路桥平行弦桁架多边形桁架平行弦桁架多边形桁架下承式1/7L（1/5～1///6.5）L（1/7～1///10）L（1/5.5～～～1/8）L上承式(1/7～1///8)L(1/8～1///10))L本次设计方案为为为人行天天桥，故故桁高取取值比比公路桥桥略小小，考虑虑多种种因素后后取为为4米。（2）节间长度度考虑到我国钢板板板等型材材的标标准化生生产等等因素，其其节节间长度度宜取取为5米。（3）斜杆倾斜斜斜杆倾角由上上上桁高度与与节节间长度度的比比值决定定，对对腹杆用用钢量量和节点点构造造有很大大影响响。倾角角过小小，腹杆杆数少少，但腹腹杆长长度增加加，而而且腹杆杆内力力很大。倾倾角角过大，则则腹腹杆内力力小，但但腹杆数数量增增多。此此外，倾倾角过小小或过过大，均均使斜斜杆无法法伸入入节点中中心，节节点板变变得很很长很高高，使使外表面面的刚刚度很差差。有有竖杆的的桁架架的合理理倾角角为50°左右；无无竖竖杆的桁桁架的的合理倾倾角为为60°左右。考考虑虑到人行行天桥桥跨度与与高度度，本次次设计计的倾角角为38.6666°。（4）主桁的中中心心距横向刚度、稳定定定性和桥桥面净净宽决定定钢桁桁梁桥主主桁架架的中心心距。本本次设计计为一一人行天天桥，中中心距取取为6米。3.2.3桁架架架方案布布置图图图3.3桁架架架桥总布置置图图3.3主桁内力力力计算3.3.1荷载载载自重：参考以往往往钢桁桥桥经验验，取每每片主主桁架所所受恒恒载：人群荷载：，等等等效节点点荷载载为：。3.3.2杆件件件截面选选择腹杆截面选择表3.1腹杆杆杆截面选择择表表截面名称截面类型截面大小下弦杆热轧H型钢上弦杆热轧H型钢竖杆热轧H型钢杆件19热轧H型钢杆件21热轧H型钢杆件23热轧H型钢杆件25热轧H型钢杆件27热轧H型钢纵梁热轧H型钢下横梁热轧H型钢上横梁热轧H型钢详细计算过程，见见附录（2）纵梁人行行行天桥桥桥面采采用0.033m橡胶铺装装，重重力可以以忽略略不计，故故荷荷载主要要为人人群荷载载，纵纵梁间隔1m，则均布布荷荷载为：：，跨跨中弯矩矩根据抗弯强度选选选择界面面，需需要的截截面模模量为：：选用用用热轧H型钢，其其，跨跨中无孔孔眼削削弱，此此大于于，梁的抗抗弯弯强度已已足够够。由于于型钢钢腹板较较厚，一一般不必必验算算抗剪强强度。其其他界面面特性性。（3）下横梁选用和纵梁一样样样的截面面热轧H型钢。（4）上横梁由于上上上横梁起起着增增加钢桁桁梁桥桥的抗扭扭刚度度并提高高横断断面的稳稳定性性，以确确保各各片主桁桁架共共同受力力的作作用，故故选用用较小截截面杆杆件比较较经济济，本处处选取取热轧H型钢。（5）桥面板厚厚参考以往设计资资资料，桥桥面板板采用钢钢板厚厚度为0.011m。3.4有限元建建建模分析析3.4.1整体体体有限元元模型型模型长度值5000m，宽6m，高4m。长度单单位m，力单位kN。图3.5整体体体有限元模模型型3.4.2桁架架架部分模模型图3.6桁架架架部分模型型3.4.3桥面面面布置图图图3.7桥面面面布置图3.4.4主桁桁桁布置图图图3.8主桁桁桁架布置图图3.4.5约束束束图约束条件：两端端端简支图3.9约束束束图3.4.6荷载载载图自重：整体坐标标标Z方向，系系数-1人群荷载：板单单单元受均均布荷荷载，大大小3.611225kNN/mm2，方向竖竖直直向下，如如下下图所示示图3.10荷荷荷载分布图图3.5分析结果果果3.5.1挠度度度图3.11扰扰扰度示意图图挠度最大值：3.5.2梁单单单元应力力图3.12梁梁梁单元应力力图图最大拉应力：，安安全最大压应力：，安安全3.5.3板单单单元应力力图3.13板板板单元应力力图图最大应力：，安安安全3.6本章小结结结本章详细介绍了了了简直桁桁架梁梁桥的设设计过过程，从从杆件件内力的的计算算，到杆杆件截截面的选选取，以以及有限限元软软件的建建模验验算，步步骤明明确，条条理清清晰。在在做设设计的过过程中中，我发发现几几条有用用的经经验：（1）增大桥桥面面板单元元厚度度，有助助于减减小挠度度值，但但是效果果不是是很明显显；（2）增大主主桁桁下弦杆杆的截截面，有有助于于减小挠挠度值值，但是是效果果有限；；（3）增大纵纵梁梁的截面面，有有助于减减小挠挠度值，效效果果显著；；（4）增大主主桁桁上弦截截面，有有助于减减小挠挠度值，效效果果显著；；（5）增大主主桁桁的高度度，有有助于减减小挠挠度值，效效果果最好，但但是是要综合合考虑虑经济和和实际际调节，适适当当调节。第4章箱梁方方案设计计钢箱梁又叫钢板板板箱形梁梁，是是工程中中常采采用的结结构形形式。一一般用用在跨度度较大大的桥梁梁上，外外型像一一个箱箱子故叫叫做钢钢箱梁。箱梁截面面有有单箱单单室、单单箱双室(或多室)，早期为为矩矩形箱，逐逐渐渐发展成成斜腰腰板的梯梯形箱箱。箱梁桥可可以以是变高高度，也也可以是是等高高度。从从美观观上看，有有较较大主孔孔和边边孔的三三跨箱箱梁桥，用用变变高度箱箱梁是是较美观观的；；多跨桥(三跨以上)用等高箱箱梁梁具有较较好的的外观效效果。国国外早期期的大大跨度桥桥梁多多采用桁桁架式式钢加劲劲梁，如如美国的的金门门大桥(19377)。1966年英国建建成成了第一一座采采用流线线形钢钢箱梁为为主梁梁的悬索索桥——Seveen桥。此后后，钢钢箱梁逐逐渐在在公路大大跨度度桥梁上上取代代了桁架架式钢钢梁的地地位。我我国桥梁梁建设设事业自20世纪末以以来来，进入入了高高速发展展期，已已经建成成的几几座大跨跨度悬悬索桥，从从三三峡西陵陵长江江大桥开开始，都都采用了了钢箱箱梁主梁梁。钢钢箱梁的的优势势在于：：结构构重量轻轻、抗抗风稳定定性好好、抗扭刚度度高高、施工工和养养护方便便[111]。4.1钢箱梁的的的分类根据钢箱梁桥的的的结构形形式，可可以分为为单箱箱单室、单单箱箱多室、双双箱箱单室、扁扁平平钢箱梁梁桥等等多种形形式。其其中，双双箱单单室钢箱箱梁桥桥是钢箱箱梁桥桥中采用用最多多的梁桥桥结构构形式。扁扁平平钢箱梁梁桥梁梁高与桥桥宽之之比很小小，主主要用作作吊桥桥、斜拉拉桥、拱拱桥等的的加劲劲梁，梁梁式桥桥中很少少采用用。根据受力体系钢钢钢箱梁桥桥可以以分为简简支钢钢箱梁桥桥、连连续钢箱箱梁桥桥和悬臂臂钢箱箱梁桥。其其中中，钢箱箱梁桥桥特别适适合做做成连续续梁桥桥。4.2钢箱梁桥桥桥的构造造钢箱梁桥下部结结结构的组组成与与工字形形刚板板梁桥类类似，主主要由主主梁、横横向联结结系和和桥面系系组成成。由于钢箱梁桥的的的横向刚刚度很很大，可可以不不设纵向向联结结系。钢钢箱梁梁的单箱箱承载载力较大大，可可以采用用单箱箱、双箱箱和多多箱的结结构形形式，总总体布布置比较较灵活活。对于于铁路路桥梁由由于桥桥宽不大大，单单线铁路路基本本采用单单箱。复复线铁路路可以以做成单单箱双双室的结结构形形式。4.3钢箱梁的的的主要设设计参参数4.3.1顶板板板和底板板的厚厚度钢箱梁顶、底板板板是箱形形结构构体主要要抵抗抗弯矩的的构件件。尤其其是顶顶板，直直接承承受人群群荷载载。设计计中主主要考虑虑强度度条件，即即顶顶、底板板厚度度要使使使用过过程中的的应力力在钢材材容许许应力限限度之之内，这这关系系到结构构自身身安全运运营。欧欧洲最初初的钢钢箱梁顶顶板设设计采用12mmm。我国早早期期修建的的几座座大跨度度悬索索桥，从从西凌凌长江大大桥、虎虎门大桥桥，到到江阴长长江大大桥、厦厦门海海沧桥等等，钢钢桥面板板厚度度也都采采用了了12mmm。但是武武汉汉理工大大学理理工一桥桥作为为一座人人行天天桥，是是否也也需要这这么厚厚的钢板板，就就需要我我们研研究分析析了。图4.1箱型型型梁截面通过对如图4...1所示箱型型梁梁截面，通通过过控制其其他变变量参数数，只只改变顶顶板和和底板厚厚度，进进行有限限元分分析得出出如下下结果：：图4.2板厚厚厚对挠度的的影影响结论：：：可以看看出，随随着板厚厚的增增加，跨跨中挠挠度总体体呈减减小趋势势。在在板厚较较小时时，板厚厚的增增加对跨跨中挠挠度的影影响较较大；在在板厚厚较大时时，板板厚增加加对跨跨中挠度度的影影响越来来越小小，所以以板厚厚并不是是越大大越好。针针对对次方案案设计计，板厚厚的最最佳范围围大约约为10mmm~~14mmm，结合以以往往设计经经验，故故本次毕毕业设设计板厚厚取值值14mm。4.3.2箱室室室数目单箱室简支箱梁梁梁桥可细细分为为单箱单单室、单单箱双室室和单单箱多室室等几几种类型型。接接下来我我们将将讨论箱箱室数数目对跨跨中挠挠度的影影响。通通过控制制其他他变量参参数，只只改变箱箱室数数目，进进行有有限元分分析得得出如下下结果果：图4.3箱室室室数目对挠挠度度的影响响结论：：：由上图图，我我们可以以看出出，箱室室的数数目对挠挠度具具有一定定的影影响，由由单箱箱室增加加到双双箱室，挠挠度度变化值值达到到了100多个单位位厚厚度。从从双箱箱室到多多箱室室的挠度度虽然然仍然随随着箱箱室数目目的增增多而减减少，但但是影响响变得得很小。随随着着箱室数数目的的增加，用用钢钢量逐渐渐增加加，从经经济角角度考虑虑，本本次设计计的方方案将采采取单单箱三室室的形形式。4.3.3梁高高高随着梁高的增加加加，箱梁梁的截截面惯性性矩增增大，跨跨中挠挠度减小小。城城市人行行天桥桥的箱梁梁高度度根据所所处地地点、设设计承承载能力力等因因素的不不同，一一般都在80cmm~~1500cmm之间。但但是是本次方方案要要满足上上下课课人流高高峰期期理工大大学生生安全快快速通通过的要要求，桥桥面宽度度达到到了6m，大于城城市市一般人人行天天桥的4m宽度，梁梁高高的设计计我们们也通过过有限限元模拟拟实验验，得到到的结结果如下下：图4.444梁高对挠挠度度的影响响结论：：：由图标标，我我们可以以看出出，随着着梁高高的增加加，挠挠度值总总体呈呈现减小小趋势势。针对对本方方案，在在梁高高较小时时，梁梁高对挠挠度的的影响比比较明明显，随随着梁梁高的增增加，挠挠度的减减小趋趋势逐渐渐缓和和。可以以看出出，在1.3m之前，挠挠度度值下降降较快快，1.3m之后，挠挠度度值下降降较慢慢。所以以，本本次方案案设计计的梁高高取值值为1.3m。4.3.4横隔隔隔板钢箱梁梁梁桥的箱箱体一一般应用用低合合金薄板板焊接接而成，抗抗弯弯抗扭刚刚度大大，弯曲曲应力力图形合合理，剪剪应力小小，自自重小。另另外外，从箱箱梁的的结构上上来看看，无论论是承承受竖直直偏心心荷载还还是水水平荷载载，都都能作为为一个个空间结结构来来抵抗外外力，能能发挥各各个杆杆件的力力学性性能，没没有零零杆。然而钢钢钢箱梁的的顶板板、底板板和腹腹板，其其厚度度与高度度和宽宽度之比比非常常小，是是较混混凝土箱箱梁更更为典型型的薄薄壁结构构，在在集中荷荷载、均均布荷载载、弯弯矩和扭扭矩等等作用下下横截截面会发发生明明显的变变形，从从而导致致整个个梁体发发生局局部屈曲曲、腹腹板压皱皱和弯弯折破坏坏等现现象，因因此设设置一定定数量量的横隔隔板来来保证其其受力力性能，达达到到阻止横横截面面形状的的变形形，限制制由横横截面形形状变变形和扭扭转共共同引起起的横横向弯曲曲畸变变应力和和纵向向正应力力，同同时起着着局部部约束截截面扭扭曲的作作用，从从而阻止止梁体体由于局局部屈屈曲而产产生的的失稳现现象。横隔板板板主要起起到荷荷载横向向分配配的作用用，间间距不宜宜过大大，日本本阪神神规定其其间距距不大于6m。本次方方案案取横隔隔板间间距为5m。对于横横横隔板间间距对对挠度的的影响响，我也也通过过有限元元建模模分析了了，结结果如下下：图4.5横隔隔隔板间距对对挠挠度影响响结论：由图可以以以看出，横横隔隔板间距距对挠挠度的影影响很很小，可可以忽忽略不计计。4.3.5加劲劲劲肋设计计参照以往设计经经经验，加加劲肋肋采用热轧H型钢。4.4方案设计计计根据以以以上对各各种参参数的实实验结结果，箱箱型梁梁的截面面形式式最终定定为：：单箱三三室，板板厚14mm，梁高1.3m，横隔板板间间距5m，加劲肋肋热轧H型钢。最最终终截面方方案如如图4.6所示。图4.6箱型型型截面布置置4.5有限元建建建模4.5.1梁单单单元布置置图模型长度值5000m，宽6m，高1.3m。长度单单位m，力单位kN图4.7梁单单单元布置图图4.5.2边界界界布置约束条件：两端端端简支图4.8边界界界布置图4.5.3荷载载载布置自重：整体坐标标标Z方向，系系数1.0人群荷载：顶部部部板单元元受均均布荷载载，大大小3.611225kNN/mm2，方向竖竖直直向下，如如下下图所示示图4.9荷载载载布置图4.6有限元分分分析结果果4.6.1挠度度度值图4.10挠挠挠度值图跨中最大挠度为为为：4.6.2梁单单单元应力力图4.11梁梁梁单元应力力图图最大正应力，安安安全最大负应力，安安安全4.6.3板单单单元应力力图4.12顶顶顶板应力图图图4.13底底底板应力图图最大应力值：，安安全4.6.3纵隔隔隔板应力力图4.14纵纵纵隔板应力力图图4.6.4横隔隔隔板应力力图4.15横横横隔板应力力图图4.7本章小结结结本章通过利用有有有限元软软件的的模拟计计算结结果，参参考以以往的设设计经经验，设设计出出了一种种等截截面的箱箱型梁梁桥方案案，挠挠度满足足规范范的要求求，应应力也满满足安安全要求求。本本章总结结出了了一些对对于以以后设计计有参参考价值值的经经验：（1）随着板板厚厚的增加加，跨跨中挠度度总体体呈减小小趋势势。（2）箱室的的数数目对挠挠度具具有一定定的影影响，需需要具具体问题题具体体分析。（3）随着梁梁高高的增加加，挠挠度值总总体呈呈现减小小趋势势。（4）横隔板板间间距对挠挠度的的影响很很小，可可以忽略略不计计（5）随着加加劲劲肋截面面的增增大，挠挠度值值减小。第5章板梁桥桥方案设设计钢板梁桥是指由由由钢板焊焊接、栓栓接或铆铆接，形形成的实实腹式式钢梁作作为主主要承重重结构构的钢梁梁，截截面多为为工字字形。钢钢板梁梁桥是中中小跨跨径桥梁梁中最最常用的的钢桥桥形式，同同时时也是构构成其其他形式式钢桥桥构件的的一部部分。5.1钢板梁桥桥桥的结构构形式式钢板梁桥的主梁梁梁，通常常采用用工字钢钢、H形钢、焊焊接接工形梁梁等结结构形式式，主主梁与主主梁之之间采用用横梁梁和纵梁梁相连连形成整整体受受力结构构。主主要受力力结构构的主梁梁和横横梁在平平面上上形成格格子形形状的梁梁格，因因此钢板板梁桥桥也被称称为格格子梁桥桥。工字钢和H形钢钢钢是由工工厂轧轧制而成成，通通常为等等截面面形式，与与焊焊接钢梁梁相比比，具有有结构构简单、造造价价低的特特点。但但是，采采用工工字钢和H形钢作为为钢钢板梁桥桥的主主梁，截截面尺尺寸往往往会受受到工厂厂的轧轧制能力力的限限制，跨跨越能能力较小小，通通常在20m以下，这这种种由工字字钢或或H形钢作为为主主梁的钢钢梁桥桥统称为“beammbriidgge”，为了提提高高工字钢钢和H形钢的跨跨越越能力，可可在在上下翼翼缘板板上增加加盖板板，盖板板通常常采用焊焊接形形式与型型钢连连接。焊接工工工形钢是是由上上下翼板板和腹腹板焊接接而成成，具有有结构构灵活、构构造造简单、受受力力明确、工工地地连接方方便、单单个构件件重量量轻等优优点，使使用跨径径可达达到60m，是中小小跨跨径钢梁梁桥最最为经济济和采采用最多多的结结构形式式。但但是，焊焊接工工形梁的的抗扭扭刚度和和横向向抗弯刚刚度较较小，在在运输输和安装装过程程中或者者桥梁梁的宽跨跨比较较小时，必必须须充分注注意横横向失稳稳问题题。焊接接工形形梁桥称称为“I-giirrderrbbriddgee”。5.2刚板梁桥桥桥的分类类5.2.1根据据据支承条条件和和受力特特点分分类钢板梁梁梁桥根据据支承承条件和和受力力特点可可以分分为：简简支钢钢板梁桥桥、连连续钢板板梁桥桥和悬臂臂钢板板梁桥。简简支支钢板梁梁桥是是最为简简单的的结构形形式，经经济跨径径一般般在40m以下，当当跨跨径较大大时，采采用连续续钢板板梁桥的的结构构形式，它它的的经济跨跨径可可以达到60m，与简支支梁梁桥相比比，连连续钢板板梁桥桥有伸缩缩缝少少、噪音音小、行行车平稳稳、挠挠度小、截截面面经济等等优点点，又逐逐渐取取代简支支梁的的趋势，但但是是，连续续梁对对地基和和支座座的不均均匀沉沉降较为为敏感感，软土土地基基的连续续梁桥桥附加弯弯矩较较大。悬悬臂钢钢板梁桥桥是静静定结构构，弯弯矩却与与连续续梁桥比比较接接近，截截面比比简支梁梁经济济，对地地基不不均匀沉沉降不不会产生生附加加弯矩，但但是是它的伸伸缩缝缝多、悬悬臂的的挠度大大、有有折角现现象，对对于行车车不利利，而且且牛腿腿结构复复杂，容容易引起起疲劳劳破坏等等，目目前已经经很少少被采用用，只只用于不不适合合修建其其他桥桥型的特特殊情情况。5..22.2桥面板形形式式分类按桥面面面板形式式还可可以分为为钢筋筋混凝土土桥面面板钢板板梁桥桥和钢板板面板板梁桥。其其中中根据桥桥面板板与主梁梁的受受力情况况又分分为结合合梁桥桥和非结结合梁梁桥。结结合梁梁桥的桥桥面板板参与主主梁共共同工作作，钢钢板梁与与桥面面板结合合后由由组合截截面承承受外荷荷载，非非结合梁梁桥的的桥面板板不参参与主梁梁共同同受力，外外荷荷载由钢钢板梁梁单独承承担。对对于钢筋筋混凝凝土桥面面板结结合梁桥桥，桥桥面板与与钢板板梁间用用剪力力连接构构件连连接。钢桥面由顶板和和和焊接于于顶板板上的纵纵向及及横向加加劲肋肋组成，它它具具有自重重轻、极极限承载载力大大、钢桥桥面建建筑高度度小等等特点，是是大大跨度钢钢桥和和建筑高高度受受到限制制时最最常用的的结构构形式。5.3主梁桥面面面尺寸选选择原原则及相相关公公式根据主主主要拟定定原则则，腹板板高度度大约比比梁高高小8~122ccm，腹板厚厚度度一般可选选用10~1122mm，对跨度度等等于或大大于16m的焊接板板梁梁，腹板板厚度度不宜小小于12mm，以减小小焊焊接所引引起的的对腹板板的削削弱。（1）主梁经济济高高度：（5...1）式中，——系数数数，取2.5~~22.7——弯曲容许应应力力(Mpa))——设计弯矩值值（KNm）——腹板厚度（mmm）（2）主梁最小小高高度：（5.2）式中，——均布布布恒载（KN/m）；——计算跨径（m）；；——冲击系数；；——弹性模量((MMpa)——均布活载((KKN/m)))；——弯曲容许应应力力（Mpa）；——容许最大挠挠度度（mm）（3）估算所需需翼翼缘截面积积积：（5...3）式中，h——主主主梁高度度（m）；MMM——设计弯矩矩值值（KNm）；——腹板厚度（mmm）；翼缘厚度不宜太太太大（最最好不不超过32mm）。5.4截面设计计计本桥桥桥宽6m，设计主主梁梁间隔1m，跨径设设置置为25m。参照相关关设设计资料料，设设桥跨自自重==17KKN//m，人群群荷荷载，所以以每每片主梁梁所受受均布荷荷载，跨中弯矩为主梁经济高度主梁最小高度冲击系数参照《铁铁路桥梁钢结结构设计基本本规范（TB100002D22—2005）和《铁路路桥涵设计基基本规范》，。估算所需翼缘截截截面面积积根据以上计算结结结果参照照以往往设计，主主梁梁采用热轧H型钢，横横梁梁采用热轧H型钢，桥桥面面板采用16mm厚钢板。5.5有限元建建建模5.5.1梁单单单元建模模模型长度值5000m，宽6m，高约0.5m。长度单单位m，力单位kN图5.1梁单单单元模型5.5.2板单单单元建模模图5.2板单单单元模型5.5.3边界界界条件约束条件：简直直直约束图5.3边界界界条件5.5.4荷载载载条件自重：自重系数数数1，方向竖竖直直向下荷载：桥面板承承承受大小小为3.611225kNN/mm2均布力，方方方向竖直直向下下，如下图图所所示图5.4荷载载载条件5.6有限元分分分析结果果5.6.1挠度度度值图5.5挠度度度值示意图图挠度最大值：，安安全5.6.2板单单单元应力力图5.6板单单单元应力图图最大应力值：，安安全5.6.3梁单单单元应力力图5.7梁单单单元应力图图最大正应力：，安安全最大负应力：，安安全5.7本章小结结结钢板梁桥是中小小小跨径桥桥梁中中最常用用的钢钢桥形式式，构构造比较较简单单，设计计过程程也相对对比较较简单。可可以以自己独独立成成为一座座桥，也也可以构构成其其他形式式钢桥桥构件的的一部部分。虽虽然本本章成功功设计计出了一一座安安全的人人行天天桥，但但是由由于冲击击系数数等某些些数据据在《城市市人人行天桥桥及人人行地道道技术术规范》（CJJ888-995）中没有有明明确规定定，只只能参考考相关关规范和和以往往设计资资料，所所以部分分结果果可能不不是很很准确。第6章方案比比选6.1方案比选选选的主要要标准准在桥梁方方方案比选选中，要要注意下下列四四项。主主要标标准：安安全、功功能、经经济、美美观。其其中以以安全与与经济济为重。至至于于桥梁美美观，要要视经济济与环环境条件件而定定[12]]。6.2相关参数数数统计表6.1三种种种设计方案案统统计数据据项目桁架方案箱型梁方案板梁方案用钢量（t）102.26132.3171.06跨径（m）505025挠度值（cm）2挠度允许值公式式式L/800L/600L/600挠度允许值（cccm）6.258.334.17挠度富余量17.76%2.28%6.00%最大应力值(MMMPa))92.1741.2437.996.3方案比选选选安全从表666.1中可以看看出出，所有有方案案的挠度度都是是符合规规范要要求的，都都是是安全的的。但但是桁架架方案案挠度值值的富富余量很很高，有有足够的的富余余量应对对各种种突发状状况；；箱型梁梁方案案和板梁梁方案案挠度值值的富富余量很很小，安安全系数数较小小。三种种方案案的最大大应力力值也都都是满满足规范范要求求的，且且远远远小于屈屈服极极限。在在这种种情况下下，桁桁架方案案的应应力较大大，材材料利用用比较较充分。就就安安全性而而言，我我认为桁桁架方方案比较较合理理。功能桥下净净净高满足足双层层公交等等车辆辆通行要要求，桥桥面净高高最小小达到了4m，也能满满足足行人的的要求求。但是是板梁梁方案单单跨跨跨度25m，即道路路中中间需设设置一一个桥墩墩，考考虑到雄雄楚大大道出版版城路路段道路路中间间是没有有绿化化带和安安全岛岛等设施施的，且且路段车车流量量很大，桥桥墩墩势必会会影响响正常的的交通通通行，过过大大的车流流量对对桥墩的的安全全、桥梁梁及行行人的安安全有有威胁。所所以以，我认认为从从功能方方面考考虑，板板梁桥桥方案不不是最最理想的的方案案。经济从表666.1可以看出出各各桥的用用钢量量，由于于都采采用Q345的钢材，我我我们就可可以仅仅通过用用钢量量的对比比，大大致估算算出各各种方案案的造造价。板板梁桥桥方案的的造价价最低，而而箱箱型梁方方案的的造价最最高，大大致是板板梁桥桥方案的2倍，桁架架桥桥方案造造价居居中。从从造价价方案考考虑，我我认为箱箱型梁梁方案不不是最最理想的的方案案。美观桁架方案骨架清清清晰，有有一种种硬朗的的美感感；箱型型梁方方案厚度度较大大，看起起来比比较沉稳稳；板板梁桥方方案，简简单明快快。而而且，现现在城城市人行行天桥桥的装饰饰，绿绿化与亮亮化等等技术已已经比比较完善善，经经过专业业美化化人员的的装点点，都能能散发发出迷人人的光光彩。“智者见智智，仁仁者见仁”，在美观观方方面本人人不发发表观点点。6.4方案选择择择综合以上各方面面面的讨论论，我我觉得桁桁架方方案不论论安全全性、功功能性性、经济济性还还是美观观性方方面都能能满足足要求，所所以以本次方方案设设计最终终方案案为桁架架方案案。6.5本章小结结结本章简简简介了桥桥梁方方案比选选的几几种常见见原则则，即“安全、功功能能、经济济、美美观”。从各方方面面分别对对比了了三种方方案的的优劣，综综合合考虑各各种因因素，选选出了了本人心心中认认为的比比较合合理的方方案——桁架桥。第7章桥墩设设计7.1桥墩形式式式本次设计采用门门门式桥墩墩，墩墩柱采用φ400mmm，厚度为16mm的热轧圆圆柱柱钢管，横横梁梁采用的矩矩形形截面钢钢管。7.2有限元模模模型图7.1桥墩墩模模型图7.2桥墩墩墩荷载和约约束束图荷载：自重系数数数1.0，方向竖竖直直向下；；所受受均布荷荷载由由桥墩上上方结结构自重重和人人群荷载载组成成，大小小为173..88kN//m，方向竖竖直直向下。约束：桥墩与地地地面的约约束为为固端约约束。模型长度6m，高5m。长度单单位m，力单位kN.7.3有限元结结结果图7.3变形形形图最大挠度值：，较较安全图7.4应力力力图最大应力值：，安安全7.4本章小结结结本章设计出了一一一种简单单的主主桥墩方方案，并并用有限限元软软件验证证了其其安全性性。第8章梯道设设计8.1梯道布置置置方案本梯道主要采用用用了厚度8mm的钢板和和的加加劲肋制制成。坡坡度设计计按照照规范要要求，取取为1:2，具体布布置置见CAD图纸。阶阶梯梯参照学学校宿宿舍楼梯梯设计计，每个个阶梯梯高20cm，宽40cm。8.2有限元模模模型图8.1梯道道道模型图8.2梯道道道约束图约束条件：在每每每个斜坡坡的端端部，采采用固固端约束束的形形式跟桥桥墩连连接在一一起。图8.3梯道道道荷载荷载：梯道自重重重系数1.0，方向竖竖直直向下；；每个个阶梯和和休息息平台受受到大大小为3.611225kNN/mm2均布力，方方向向竖直向向下。8.3有限元结结结果图8.4挠度度度示意图挠度最大值在第第第一个斜斜坡跨跨中，达达到，可可以认为为安全全。图8.5板单单单元应力图图图8.6梁单单单元应力图图最大应力值：，结结构安全全。8.4本章小结结结本章设计了一种种种结构简简单的的梯道方方案，该该方案不不会向向桥梁主主体结结构传递递力，完完全能够够自平平衡，具具有一一定的安安全性性。第9章结论本次设计计计，我通通过运运用参照照设计计、参数数设计计等方法法，在在不断的的探索索和改进进中，成成功设计计出了了武汉理理工大大学理工工一桥桥的可行行方案案，并总总结了了一些设设计经经验。9.1关于如何何何减小桥桥梁跨跨中挠度度（1）减减减小桥梁梁的跨跨度，可可以显显著的减减小跨跨中挠度度。跨跨度的设设置需需要根据据地形形和交通通等要要求，在在保证证安全和和不影影响交通通的前前提下合合理安安排。（2）减减减小荷载载，可可以减小小跨中中挠度。通通过过设置桥桥梁限限行标志志，限限制桥上上行人人的数量量，可可以减小小荷载载，降低低跨中中弯矩，从从而而减小挠挠度。但但是交通通标志志的设置置也需需要根据据实际际情况设设置。（3）选选选择合理理的截截面形状状可以以有效的的减小小跨中挠挠度。有有些截面面，面面积相等等，但但是惯性性矩大大小不相相等，就就会导致致挠度度值不一一样。根根据材料料力学学公式，，惯惯性矩越越大，挠挠度值越越小。增增大截面面惯性性矩的方法法，可可以通过过改变变上下板板的厚厚度、增增大梁梁高、设设置加加劲肋等等方法法解决。9.2关于设计计计过程方案设计的方法法法有很多多种，可可以通过过手算算，确定定所需需的截面面大小小，设计计出方方案的雏雏形，在在通过有有限元元建模，算算出出内力，根根据据内力再再选择择截面，再再建建模计算算，多多次循环环，一一步一步步靠近近最合理理方案案。本文文桁架架方案的的设计计就是通通过这这种方法法设计计出的一一种比比较合理理的方方案。其其实仍仍可以继继续优优化，不不断选选择最合合理的的杆件截截面，提提高材料料利用用率，减减小造造价。也可以通过参数数数设计的的方法法，找出出最合合理方案案。比比如本文文箱型型梁方案案的设设计，就就是通通过控制制变量量法，找找出各各个主要要参数数对挠度度的影影响关系系，从从影响曲曲线图图中找出出某个个参数最最合理理的取值值，把把各个参参数最最合理取取值组组合起来来就能能设计初初步方方案。再再根据据有限元元建模模验证方方案的的合理性性，做做出适当当调整整。还可以根据规范范范给出的的公式式，直接接计算算所需的的截面面大小。例例如如本文板板梁方方案的设设计，就就是通过过规范范给出的的计算算公式，直直接接确定各各种参参数的大大小，布布置截面面。再再通过有有限元元建模，验验证证方案的的合理理性，并并作适适当调整整。三种方案都用到到到了参照照设计计的方案案，既既参考了了前人人的研究究成果果，设计计经验验等资料料，还还参照了了现实实中的各各种桥桥梁方案案。从从武汉解解放大大道永清清街天天桥，确确定了了箱型截截面方方案的梁梁高，并并提出了了给箱箱型梁设设置预预拱度的的设想想，虽然然没有有付诸实实施。从从徐东大大街东东湖中学学附近近的一座座人行行天桥，提提出出了自己己的钢钢桁架桥桥方案案，并付付诸实实施。参考文献[1]戴志中，郑郑郑圣峰，城城市市桥空间[M]，南京：：东东南大学学出版版社，20033..[2]王升堂，钢钢钢结构人人行天天桥的实实际应应用研究[M]，交通标标准准化，20111..[3]翟国强，张张张玉坤，当当代代国内人人行天天桥建设设的几几个趋向[J]，天津：：建建筑学报报，20055..[4]邵旭东，顾顾顾安邦，桥桥梁梁工程[M]，北京：：人人民交通通出版版社，20044..[5]黄翊，钢钢钢结构在在人行行天桥应应用中中的优势[J]，广西城城镇镇建设，20099..[6]HYPERLINK"/Search.aspx?q=author:В.М.Душницкий"В.М...Душнниицкиий，HYPERLINK"/Search.aspx?q=author:刘桂云"刘桂云，桥桥梁梁用钢[J]，铁道建建筑筑，19833..[7]建设部，CJJ888-995城市人行行天天桥及人人行地地道技术术规范范[S]，北京：：中中国建筑筑工业业出版社社，19966..[8]谭金华，杨杨杨吉星，陈陈响响平，桥桥梁钢钢结构[M]，武汉：：武武汉理工工大学学出版社社，20122..[9]戚豹，管管管桁架结结构设设计与施施工[M]，北京：：中中国建筑筑工业业出版社社，20111..[10]戴国欣欣欣，钢结结构[M]，武汉：：武武汉理工工大学学出版社社，20111..[11]张太科科科，周小小蓉，大大跨度桥桥梁钢钢箱梁设设计要要素简述[J]，中外公公路路，200055.[12]周念先先先,桥型方案案比比选[M],上海：同济济大大学出版版社，19977.[13]滕家俊俊俊，沈平平，现现代桥梁梁建筑筑设计[M]，人民交交通通出版社社，20088..[14]苏彦江江江，杨子子江，钢钢桥构造造与设设计[M]，西南交交通通大学出出版社社，20066..[15]交通部部部，JTGDD60--20004公路桥涵涵设设计通用用规范范[S]，人民交交通通出版社社，20044..[16]范立楚楚楚，桥梁梁工程程（上下下册）[M]，北京：：人人民交通通出版版社,200000.[17]建设部部部，CJJ111-993城市桥梁梁设设计准则[S]，中国建建筑筑工业出出版社社，19933..[18]A...Juuozzapaaittis,P.VaainiiunnasanndGG.KKakllauuskaas,AAnnewstteellsstruuctturaalsyssteemoofassusspennsiionpeeddeesttriaanbriidgge[JJ],JJouurnaalofCoonsttruuctiionnalStteellRReseearrch,220066.[19]GeooorgaakiisCC.TT,InngollfsssonnEE.T..,,Verrtiicallffoottbrridggevibbraatioonss:thheresspoonseesspecctrrummeethoodoologgy[[J],PPrroceeeddinggsofthheIIntternnattionnallCoonffereencceoonFoootbbriddgee,220008.[20]DesssignnoofFFoootbrriddgessGGuiddellineeEEN033(220077)[[D],Geerrmanny,,Seppteembeer,,20008..[21]HiVVVoSSS(HHumaanindduccedViibraatiionssoofSSteeelSttrucctuuress)::DessiggnoofFoootbbriddgees--BBackkgrrounnddoccummentt[[J],200008.附录桁架截面的选择择择过程1.内力计算简简图图图1桁架内内内力计算简简图图2.内力计算表表计算得，每根杆杆杆内力值值为：：单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩17226.66933750000.000000000000..0000000000077266.699377500..000000000000.00000000000027226.66933750000.000000000000..0000000000077266.699377500..000000000000.000000000000316695..611875500.000000000000..00000000000116995.66188750..000000000000.000000000000416695..611875500.000000000000..00000000000116995.66188750..000000000000.000000000000520018..599375500.000000000000..00000000000220118.55933750..000000000000.000000000000620018..599375500.000000000000..00000000000220118.55933750..000000000000.000000000000716695..611875500.000000000000..00000000000116995.66188750..000000000000.000000000000816695..611875500.000000000000..00000000000116995.66188750..000000000000.00000000000097226.66933750000.000000000000..0000000000077266.699377500..000000000000.000000000000107226.66933750000.000000000000..0000000000077266.699377500..000000000000.00000000000011--12291..900000000.000000000000..00000000000-112991.99000000..000000000000.00000000000012--12291..900000000.000000000000..00000000000-112991.99000000..000000000000.00000000000013--19937..855000000.000000000000..00000000000-119337.88500000..000000000000.00000000000014--19937..855000000.000000000000..00000000000-119337.88500000..000000000000.00000000000015--19937..855000000.000000000000..00000000000-119337.88500000..000000000000.00000000000016--19937..855000000.000000000000..00000000000-119337.88500000..000000000000.00000000000017--12291..900000000.000000000000..00000000000-112991.99000000..0000