钢箱梁人行天桥结构计算书

钢箱梁人行天桥桥桥结构计计算书书目录HYPERLINK\l"_Toc410826566"一、工程概述一、工程概述xxx路人行过过街系系统位于于xxxx附近，结构形式式为为钢箱梁人行行天天桥。主桥的设计采用用用直线Q345钢箱梁主主梁梁，梁高1.5m，主梁跨跨径径布置为为1.15mm++28..055m+1.15mm==30.3355m，桥面全全宽3.7m，其横向向布布置为0.1(栏杆)+3..55m(净宽)+0..11(栏杆)=33..7m。梯道的设计采用用用梯道梁梁与梯梯踏步组组合而而成，梯梯道梁梁采用Q345钢板焊接接，梁梁高0.3m，宽1.0m，在梯道道梁梁上设置置预制制C30钢筋砼梯梯踏踏步，梯梯道全全宽2.3m，其横向向布布置为0.1(栏杆)+2..11m(净宽)+0..11(栏杆)=22..3m。下部结构主桥墩墩墩采用C40钢筋砼花花瓶瓶形桥墩墩，厚厚0.655m；基础采采用用直径为1.5m的C30钢筋砼桩桩基基础。梯梯道桥桥墩采0.5xx00.5mmC440钢筋砼矩矩形形桥墩，基基础础采用直直径为为1.0m的C30钢筋砼桩桩基基础。二、主要技术标标标准（1）设计荷载载：：人群荷载：4...36kNN//m2；二期恒载（桥面面面铺装与与栏杆杆总和）：：9.0kNN//m；结构整体升降温温温：±20℃。（2）地震烈度度：：抗震设防防防烈度为6度，设计计基基本地震震加速速度值为0.055g，桥梁抗抗震震设防类类别为为D类；（3）设计安全全等等级：一级级级；（4）环境类别别：：Ⅰ类；（5）设计基准准期期：100年。三、设计规范（1）《公路工工程程技术标准准准》(JTGB01—20033))（2）《城市桥桥梁梁设计规范范范》（CJJ111－2011）（3）《城市人人行行天桥与人人人行地道道技术术规范》（CJJ6699-95）（4）《公路桥桥涵涵设计通用用用规范》(JTGDD60--20004))（5）《公路圬圬工工桥涵设计计计规范》(JTGDD61--20005))（6）《公路钢钢筋筋混凝土及及及预应力力混凝凝土桥涵涵设计计规范》(JTGDD62--20004))（7）《公路桥桥涵涵地基与基基基础设计计规范范》（JTGDD63--20007）（8）《公路桥桥梁梁抗震设计计计细则》（JTG//TTB002--01--20008）（9）《公路桥桥涵涵施工技术术术规范》（JTG//TTF550--20111）四、主要材料及及及计算参数数4.1混凝土人行天桥桥墩采采采用C40混凝土，梯梯梯踏步、桩桩基基础均采采用C30混凝土，梯梯梯步底部部砌体体调整平平台结结构采用C25片石混凝凝土土。其轴轴心抗抗压设计计强度度、轴心心抗拉拉设计强强度、弹弹性模量量等指指标应满满足《公公路钢筋筋混凝凝土及预预应力力混凝土土桥涵涵设计规规范》(JJTGDD62-22004))以及《公路路圬工桥涵涵设计规范范》（JTGD61--20055）的材料要要求。C25混凝土：：：轴心抗压压强强度设计计值fcd=11.55Mppa，轴心抗抗拉拉强度设设计值值ftd=1..23Mpa，弹性模模量Ec=2..88x104Mpa。C30混凝土：：：轴心抗抗压强强度设计计值fcd=133..8Mppa，轴心抗抗拉拉强度设设计值值ftd=1..339Mppa，弹性模模量Ec=3.00xx104Mpa。C40混凝土：：：轴心抗抗压强强度设计计值fcd=188..4Mppa，轴心抗抗拉拉强度设设计值值ftd=1..665Mppa，弹性模模量Ec=3.2255x1004Mpa。4.2普通钢钢钢筋一般钢筋直径大大大于等于12mm者为HRB40000钢筋，直直径径小于等等于10mm者为HPB30000钢筋。HPB30000、HRB40000钢筋标准准应应分别符符合《钢钢筋混凝凝土用用钢第1部分：热热轧轧光圆钢钢筋》（GB11499..1-20008），《钢钢筋混凝土土用钢第2部分：热热轧带肋钢钢筋》（GB11499..2-20007）标准的的规定。HPB300钢钢钢筋：抗抗拉标标准强度fsk≥300Mppa，弹性模模量Es=22..1×11055Mpa。HRB400钢钢钢筋：抗抗拉标标准强度fsk≥400Mppa，弹性模模量Es=22..0×11055Mpa。4.3钢材钢材的弹性模量量量、设计计抗压压（拉）强强度度参数等等基本本参数均均按规规范取值值。Q345钢材：：：拉、压压设计计强度值值为310MMPPa4.4计算荷荷荷载取值值4.4.1永永永久作用用一期恒载：按照照照实际结结构尺尺寸考虑虑。二期恒载（桥面面面铺装与与栏杆杆总和）：：设计按9.0kNN//m取值。4.4.2可变变变作用a、人群荷载整体计算中按照照照4.36kkN/mm2设计。b、温度荷载结构整体升温：：：20℃结构整体降温：：：-20℃；五、人行天桥计计计算模型桥梁纵向计算按按按梁单元元建模模计算，根根据据实际施施工过过程及使使用过过程的最最不利利状况，进进行行荷载组组合，求求得结构构最不不利状态态下的的应力和和位移移，按规规范中中所规定定的各各项容许许指标标，并得得出结结构自振振频率率，验算算主梁梁是否满满足要要求。5.1梁单元计计计算简图图采用midass201222有限元软软件件，建立立天桥桥主桥模模型。注注意：在在P0-1号、P1--11号墩方向向存存在梯步步。为为了简化化模型型的建立立，单单独建立立梯道道部分模模型，对对主体结结构影影响不明明显。人行天桥钢箱梁梁梁主桥计计算模模型人行天桥梯道钢钢钢梁计算模模型型5.2有限元模模模型中梁梁截面面模型人行天桥钢箱梁梁梁截面模模型人行天桥梯道钢钢钢梁截面面模型型六、人行天桥主主主桥上部结结构构分析结结果描描述6.1应力分析析析组合按照《公路路路桥涵设设计通通用规范范》（JTGDD660-220004），并进进行行构件应应力验验算（所所有组组合系数数取1）。设计计是是按《钢钢结构构设计规规范》（GB5500177-20003）取用Q345钢材。Q345钢，拉、压压设计强度度值为310MMPa。承载能力极限状状状态梁顶顶板应应力包络络图承载能力极限状状状态梁底底板应应力包络络图根据midass有有限元模型型型计算分分析可可知：顶板最大压应力力力为35..66MPa，底板最大大拉拉应力为为588.6MPPaa。从上部结构纵向向向计算几几种组组合的验验算结结果可以以看出出，天桥桥主梁梁的应力力验算算满足要要求。6.2.模态态态分析模态分析采用mmmidaas2012有限元软软件件进行分分析，用用梁单元元建立立了上部部主梁梁单元，空空间间模型如如下：：质量源选取：主主主梁自重重及桥桥面铺装装等恒恒荷载。经经计计算钢结结构一一阶竖向自振频频率率为3.9955Hz，满足规范范规规定大于3Hz要求，桥梁使用用性性满足要要求。一阶模态振形图图图：（周周期T=0..2884）6.3挠度计算算算根据《城市人行行行天桥与与人行行地道技技术规规范》2.5..2条规定，由由由人群荷荷载计计算的最最大竖竖向挠度度为113.22388mm，小于规规范范要求的的允许许值L/60000=4.66775cm。6.4整体稳定定定性计算根据《钢结构设设设计规范范》（GB55000177-22003）4.2..44条规定：,所以整体稳定定定满足要求求。6.5局部稳定定定性计算对于主梁腹板位位位置，根据据《钢结构构设计规规范》（GB5500177-20003）4.3..2条规定定：,故需设横向加加加劲，采用用横横隔板进进行加加劲。,故不需设纵向向向加劲。加劲区域稳定验验验算：根据《钢结构设设设计规范范》（GB55000177-22003）4.3..33条规定，若若满满足，则满满足足要求，具具体体如下：：跨中截面：支点截面：七、人行天桥主主主桥下部结结构构分析结结果描描述由于桥梁规模较较较小，引引起水水平荷载载不显显著。故故可近近似的按按轴心心受压构构件计计算.桥墩验算，采用用用桥梁博博士进进行墩身身截面面验算7.1主墩截截截面验算算(1)墩身抗压压压承载能能力验验算桥梁最大支座反反反力9911..9KNN，主墩墩自重为122..55KN。考虑按矩形截面面面计算取取，最最小截面面1..0mx0.6655m，按照JTGDD62--2000455.3..1条计算，由由由：Ψ——控制稳定定定性,与lo(构件计算算长长度)有关;A——构件毛截截面面面积,当钢筋配配筋筋率大于3%时An=AA--A'ss;A's——为全全全部纵向向钢筋筋面积;fcd——混凝凝凝土轴心心抗压压强度设设计值值，C40取18.4MPPaa.r0Nd（KN）ΨA（m2）A's（m2）fcd（KN///m2）fsd'（KNNN/m2）1.1991.91.00.650.01374445218400330000左边（KN）右边（KN）是否满足1091.114846.333满足(2)墩顶局部部部抗剪承承载能能力验算算主墩采用花瓶型型型桥墩，墩墩顶顶支座位位置对对应竖向向截面面需验算算局部部抗剪承承载能能力验算算。其其中，单个个支座最大反力4966..0KNN。根据《公路钢筋筋筋混凝土土及预预应力混混凝土土桥涵设设计规规范》(JTGDD62--20004))第5.2..110条，公式左边为：公式右边为：满足公式及规范范范要求，故故可可不进行行斜截截面抗剪剪承载载力验算算。7.2桩基础础础验算由[Ra]=C1Apfrrkk+u∑c2ihhii+1//2ζsu∑liqiikk式中:[Ra]单桩轴向向受受压容许许承载载力(kpaa)，桩身自自重重与置换换土重重（当自自重计计入浮力力时，置置换土重重也计计入浮力力）的的差值作作为荷荷载考虑虑；C1据据据清孔情情况、岩岩石破碎碎程度度等因素素而定定的端阻阻发挥挥系数，按按表表5.3..4采用;Ap桩桩桩端截面面面积积（m2）,对于扩底底桩桩，取扩扩底截截面面积;frk桩端截岩岩石石饱和单单轴极极限抗压压强度度(kpaa)，粘土质质岩岩取天然然湿度度单轴抗抗压强强度标准准值；；C2i据清孔情情况况、岩石石破碎碎程度等等因素素而定的的第i层岩层的的侧侧阻发挥挥系数数，按表5.3..4采用;u各土土土层或各各岩层层部分的的桩身身周长（m）；hi桩桩桩嵌入各各岩层层部分的的厚度度(m)，不包括括强强风化层层和全全风化层层；m岩层层层的层数数不包包括强风风化层层和全风风化层层；ζs覆覆覆盖层土的的侧侧阻力发发挥系系数，根根据桩桩端frk确定：当2MPa≤frk＜15MMPPa时，取0.800;当15MPPa≤frk＜30MMPPa时，取0.500;当frk＞30MMPPa时，取0.20；li各各各土层的的厚度度（m）；qi桩桩桩侧第i层土的侧侧阻阻标准值值（Kpa），宜采采用用单桩摩摩阻力力试验值值，当当无试验验条件件时，对对钻（挖挖）孔桩桩按本本规范表5.3..33-1选用，对对于于沉桩按按本规规范表5.3..33-4选用；n土层层层的层数数，强强风化和和全风风化岩层层按土土层考虑虑.条件C1C2良好0.60.05一般0.50.04较差0.40.03计算得到桩基直径d1.5m端阻发挥系数c10.5岩层的层数mmm1岩层的侧阻发挥挥挥系数c2ic210.04c220.04c230.04桩嵌入各岩层部部部分的厚厚度hih10mh20mh36m桩端岩石饱和单单单轴抗压压强度度标准值frkiifrk10kPafrk26000kPafrk36000kPa土层的层数nnn0土层的侧阻力标标标准值qikq1k0kPaq2k0kPaq3kkPa各土层的厚度lil10ml20ml30m覆盖层土的侧阻阻阻发挥系系数ζs0.8单桩轴向受压承承承载力设设计值值P2043kN计算过程参数桩端截面面积Ap1.8m2各土层或各岩层层层部分桩桩身周周长u4.7m计算结果单桩轴向受压承承承载力容容许值值[Raa]]12081kN承载能力是否满满满足满足八、人行天桥梯梯梯道梁上上部结结构分析析结果果描述8.1应力分析析析组合按照《公路路路桥涵设设计通通用规范范》（JTGDD660-220004），并进进行行构件应应力验验算（所所有组组合系数数取1）。设计计是是按《钢钢结构构设计规规范》（GB5500177-20003）取用Q345钢材。Q345钢，拉、压压设计强度度值为310MMPa。承载能力极限状状状态梁顶顶板应应力包络络图极限承载能力状状状态梁底底板应应力包络络图根据midass有有限元模型型型计算分分析可可知：顶板最大拉应力力力为51..66MPa，最大压压应应力为344..0MPaa底板最大拉应力力力为33..99MPa，最大压压应应力为511..6MPaa从上部结构纵向向向计算几几种组组合的验验算结结果可以以看出出，天桥桥梯道道梁的应力力验验算满足足要求求。8.2模态分分分析模态分析采用mmmidaas2012有限元软软件件进行分分析，用用梁单元元建立立了上部部梯道道梁单元，空空间模型型如下下：质量源选取：主主主梁自重重及桥桥面铺装装等恒恒荷载。经经计计算钢结结构一一阶竖向自振频频率率为6.9977Hz，满足规范范规规定大于3Hz要求，桥梁使用用性性满足要要求。一阶模态振形图图图：（周周期T=0..1143）8.3挠度计算算算结果根据《城市人行行行天桥与与人行行地道技技术规规范》2.5..2条规定，由由由人群荷荷载计计算的最最大竖竖向挠度度为11.4002mmm，小于规规范范要求的的允许许值L/60000=1.2255cm。九、人行天桥梯梯梯道梁下部部结结构分析析结果果描述由于桥梁规模较较较小，引引起水水平荷载载不显显著。故故可近近似的按按轴心心受压构构件计计算.桥墩验算，采用用用桥梁博博士进进行墩身身截面面验算9.1梯道墩截截截面验算算桥梁最大支座反反反力3166..7KNN，梯道道墩自重重为25.00KKN。考虑按矩形截面面面计算取取，最最小截面面0..6mx0.66m，按照JTGDD62--2000455.3..1条计算，由由由：Ψ——控制稳定定定性,与lo(构件计算算长长度)有关;A——构件毛截截面面面积,当钢筋配配筋筋率大于3%时An=AA--A'ss;A's——为全全全部纵向向钢筋筋面积;fcd——混凝凝凝土轴心心抗压压强度设设计值值，C40取18.44MPPa.r0Nd（KN）ΨA（m2）A's（m2）fcd（KN///m2）fsd'（KNNN/m2）1.1341.71.00.250.0062888418400330000左边（KN）右边（KN）是否满足375.96006.3满足9.2桩基础础础验算由[Ra]=C1Apfrrkk+u∑c2ihhii+1//2ζsu∑liqiikk式中:[Ra]单桩轴向向受受压容许许承载载力(kpaa)，桩身自自重重与置换换土重重（当自自重计计入浮力力时，置置换土重重也计计入浮力力）的的差值作作为荷荷载考虑虑；C1据据据清孔情情况、岩岩石破碎碎程度度等因素素而定定的端阻阻发挥挥系数，按按表表5.3..4采用;Ap桩桩桩端截面面面积积（m2）,对于扩底底桩桩，取扩扩底截截面面积;frk桩端截岩岩石石饱和单单轴极极限抗压压强度度(kpaa)，粘土质质岩岩取天然然湿度度单轴抗抗压强强度标准准值；；C2i据清孔情情况况、岩石石破碎碎程度等等因素素而定的的第i层岩层的的侧侧阻发挥挥系数数，按表5.3..4采用;u各土土土层或各各岩层层部分的的桩身身周长（m）；hi桩桩桩嵌入各各岩层层部分的的厚度度(m)，不包括括强强风化层层和全全风化层层；m岩层层层的层数数不包包括强风风化层层和全风风化层层；ζs覆覆覆盖层土的的侧侧阻力发发挥系系数，根根据桩桩端frk确定：