25m钢结构人行天桥计算书.doc

坂澜大道市政工程主线天桥
计算书
（道路桩号K0+331.223）

计算：
复核：
审核：

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2009年06月

一、 概述
拟建的坂澜大道市政工程主线天桥（道路桩号K0+331.223）主桥全长25.45米。自西向东跨径布置为：1.75米（悬臂）+23.3米+0.4米（悬臂）。主桥采用单箱单室薄壁闭合钢箱梁，梁高1.00米。
二、主要设计规范
1.《城市人行天桥与人行地道技术规范》CJJ69-95；
2.《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG D62-2004；
3.《公路桥涵设计通用规范》JTG D60-2004；
4.《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG D63-2004；
三、计算方法
采用桥梁博士程序3.1版本，采用平面杆系有限元，主梁离散为平面梁单元。计算按桥梁施工流程划分计算阶段，对施工阶段及运营阶段均进行内力、应力、结构刚度的计算。并根据桥梁的实际施工过程和施工方案划分施工阶段，进行荷载组合，求得结构在施工阶段和运营阶段时的应力、内力和位移，按规范中所规定的各项容许指标，验算主梁是否满足要求。
四、主要材料及设计参数
混凝土、钢材等材料的弹性模量、设计抗压（拉）强度参数等基本参数均按规范取值。
1． 混凝土现浇层容重、标号
钢筋混凝土容重：26kN/m3
混凝土标号：C40
2. 钢材
Q345B钢材设计参数
屈服强度
抗拉、抗压设计值
抗剪设计值
抗拉抗压允许应力
抗剪允许应力
fy
fd
fvd
f
fv
345
310
180
263
150

3．人群荷载：4.5kPa
4．恒载
一期恒载：钢箱梁容重ρ＝7.85X103 kg/m3
　　二期恒载：包括7cm桥面铺装、栏杆等共计为：15kN/m
5．温度梯度
温度变化按升温20℃和降温20℃计算。
正温度梯度计算按照《公路桥涵设计通用规范》（JGJD60-2004）中4.3.10中规定取值，负温度梯度按照正温度梯度的50%计算。

图1 温度梯度计算简图
其中T1＝25℃，T2＝6.7℃
6. 风载：基本风压0.75kPa
五、验算过程
1、荷载组合
按钢结构受弯构件进行设计，计算情况包括：标准值组合验算；整体、局部稳定计算。
2、计算方法概述
根据荷载组合要求验算各项内容是否符合规范要求。验算部分主要有：应力、整体稳定、局部稳定、挠度。
3、计算模型
结构计算、施工模拟分析以设计图纸所示跨度、跨数、断面尺寸及支承形式为基础，主梁中的各横隔板及加劲板采用集中荷载形式加在相应节点位置，其余有关计算参数和假定以现行国家有关设计规范规程为依据。采用的计算软件是桥梁博士3.0。
钢箱梁横断面及计算图式见下图所示。

图2 标准断面图
相应的计算图式为：

图3 计算图式
计算模型共分19个单元，支承支点为3、19号节点。
4、支承反力

5、应力验算
正常使用极限状态组合III（标准值效应组合）应力验算：
表1
单元号
节点号
上缘正应力
下缘正应力
单元号
节点号
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
1
1
9.61
263
是
-4.8
-263
是
8.39
263
是
-4.2
-263
是

2
9.4
263
是
-5.19
-263
是
8.93
263
是
-3.91
-263
是
2
2
9.4
263
是
-5.19
-263
是
8.93
263
是
-3.91
-263
是

3
8.81
263
是
-6.31
-263
是
10.5
263
是
-3.08
-263
是
3
3
8.81
263
是
-6.31
-263
是
10.5
263
是
-3.08
-263
是

4
24.5
263
是
2.13
-263
是
-1.2
263
是
-24.8
-263
是
4
4
24.5
263
是
2.13
-263
是
-1.2
263
是
-24.8
-263
是

5
38.1
263
是
9.45
-263
是
-11.3
263
是
-43.6
-263
是
5
5
38.1
263
是
9.45
-263
是
-11.3
263
是
-43.6
-263
是

6
49.6
263
是
15.7
-263
是
-19.9
263
是
-59.5
-263
是
6
6
49.6
263
是
15.7
-263
是
-19.9
263
是
-59.5
-263
是

7
59
263
是
20.8
-263
是
-27
263
是
-72.6
-263
是
7
7
59
263
是
20.8
-263
是
-27
263
是
-72.6
-263
是

8
66.4
263
是
24.7
-263
是
-32.5
263
是
-82.7
-263
是
8
8
66.4
263
是
24.7
-263
是
-32.5
263
是
-82.7
-263
是

9
71.6
263
是
27.6
-263
是
-36.5
263
是
-90
-263
是
9
9
71.6
263
是
27.6
-263
是
-36.5
263
是
-90
-263
是

10
74.8
263
是
29.4
-263
是
-38.9
263
是
-94.4
-263
是
10
10
74.8
263
是
29.4
-263
是
-38.9
263
是
-94.4
-263
是

11
75.9
263
是
30
-263
是
-39.8
263
是
-95.9
-263
是
11
11
75.9
263
是
30
-263
是
-39.8
263
是
-95.9
-263
是

12
74.9
263
是
29.5
-263
是
-39.1
263
是
-94.5
-263
是
12
12
74.9
263
是
29.5
-263
是
-39.1
263
是
-94.5
-263
是

13
71.8
263
是
28
-263
是
-36.9
263
是
-90.3
-263
是
13
13
71.8
263
是
28
-263
是
-36.9
263
是
-90.3
-263
是

14
66.7
263
是
25.3
-263
是
-33.2
263
是
-83.1
-263
是
14
14
66.7
263
是
25.3
-263
是
-33.2
263
是
-83.1
-263
是

15
59.4
263
是
21.5
-263
是
-28
263
是
-73.1
-263
是
15
15
59.4
263
是
21.5
-263
是
-28
263
是
-73.1
-263
是

16
50.1
263
是
16.5
-263
是
-21.1
263
是
-60.2
-263
是
16
16
50.1
263
是
16.5
-263
是
-21.1
263
是
-60.2
-263
是

17
38.6
263
是
10.5
-263
是
-12.8
263
是
-44.4
-263
是
17
17
38.6
263
是
10.5
-263
是
-12.8
263
是
-44.4
-263
是

18
25.1
263
是
3.37
-263
是
-2.92
263
是
-25.7
-263
是
18
18
25.1
263
是
3.37
-263
是
-2.92
263
是
-25.7
-263
是

19
9.57
263
是
-4.88
-263
是
8.5
263
是
-4.14
-263
是
19
19
9.57
263
是
-4.88
-263
是
8.5
263
是
-4.14
-263
是

20
9.61
263
是
-4.8
-263
是
8.39
263
是
-4.2
-263
是

表2
单元号
节点号
主应力
剪应力
最大主压
容许值
满足?
最小主拉
容许值
满足?
最大值
容许值
满足?
最小值
容许值
满足?
1
1
11.5
263
是
-23
-263
是
0
150
是
0
-150
是

2
11.5
263
是
-23.2
-263
是
1.09
150
是
0
-150
是
2
2
11.5
263
是
-23.2
-263
是
0
150
是
-1.09
-150
是

3
11.3
263
是
-23.8
-263
是
2.16
150
是
0
-150
是
3
3
20.8
263
是
-30.4
-263
是
14.3
150
是
0
-150
是

4
24.5
263
是
-24.8
-263
是
0
150
是
-12.7
-150
是
4
4
24.5
263
是
-24.8
-263
是
12.7
150
是
0
-150
是

5
38.1
263
是
-43.6
-263
是
0
150
是
-10.9
-150
是
5
5
38.1
263
是
-43.6
-263
是
10.9
150
是
0
-150
是

6
49.6
263
是
-59.5
-263
是
0
150
是
-9.18
-150
是
6
6
49.6
263
是
-59.5
-263
是
9.18
150
是
0
-150
是

7
59
263
是
-72.6
-263
是
0
150
是
-7.58
-150
是
7
7
59
263
是
-72.6
-263
是
7.58
150
是
0
-150
是

8
66.4
263
是
-82.7
-263
是
0
150
是
-6.03
-150
是
8
8
66.4
263
是
-82.7
-263
是
6.02
150
是
0
-150
是

9
71.6
263
是
-90
-263
是
0
150
是
-4.53
-150
是
9
9
71.6
263
是
-90
-263
是
4.53
150
是
0
-150
是

10
74.8
263
是
-94.4
-263
是
0.22
150
是
-3.08
-150
是
10
10
74.8
263
是
-94.4
-263
是
3.08
150
是
-0.22
-150
是

11
75.9
263
是
-95.9
-263
是
1.6
150
是
-1.68
-150
是
11
11
75.9
263
是
-95.9
-263
是
1.68
150
是
-1.6
-150
是

12
74.9
263
是
-94.5
-263
是
3.03
150
是
-0.339
-150
是
12
12
74.9
263
是
-94.5
-263
是
0.339
150
是
-3.03
-150
是

13
71.8
263
是
-90.3
-263
是
4.51
150
是
0
-150
是
13
13
71.8
263
是
-90.3
-263
是
0
150
是
-4.51
-150
是

14
66.7
263
是
-83.1
-263
是
6.06
150
是
0
-150
是
14
14
66.7
263
是
-83.1
-263
是
0
150
是
-6.06
-150
是

15
59.4
263
是
-73.1
-263
是
7.43
150
是
0
-150
是
15
15
59.4
263
是
-73.1
-263
是
0
150
是
-7.43
-150
是

16
50.1
263
是
-60.2
-263
是
9.07
150
是
0
-150
是
16
16
50.1
263
是
-60.2
-263
是
0
150
是
-9.07
-150
是

17
38.6
263
是
-44.4
-263
是
10.8
150
是
0
-150
是
17
17
38.6
263
是
-44.4
-263
是
0
150
是
-10.8
-150
是

18
25.1
263
是
-25.7
-263
是
12.5
150
是
0
-150
是
18
18
25.1
263
是
-25.7
-263
是
0
150
是
-12.5
-150
是

19
21.2
263
是
-29.9
-263
是
14.3
150
是
0
-150
是
19
19
11.5
263
是
-23.1
-263
是
0.494
150
是
0
-150
是

20
11.5
263
是
-23
-263
是
0
150
是
0
-150
是

6、整体稳定验算
根据《钢结构设计规范》第4.2.1和第4.2.4条，h/b0＝1.0/2.2＝0.45＜6，且l1/b0＝23.3/2.2=10.6＜95(235/fy)=65，故可不计算整体稳定性，根据规范的构造要求满足整体稳定性。

7、局部稳定验算
根据《钢结构设计规范》第4.3.1和4.3.2条， h0/tw＝0.98/0.01＝98>80√235/fy＝66，需按构造配置横向加劲肋。h0/tw＝0.98/0.01＝98<150√235/fy，只需按构造布置适当纵向加劲肋。纵横向加劲肋布置详见图纸。

8、挠度计算
根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》对结构和构件的变形控制，天桥上部由人群荷载计算的最大竖向挠度容许值[vT]＝l/600。
根据计算人群荷载挠度为1.66cm＝16.6mm＜23300/600＝38.8mm，故结构挠度验算满足要求。
9、自振频率估算
根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）条文说明第4.3.2条式4-3、4-4计算简支箱梁竖向自振频率：

其中，E＝2.06x105N/mm2＝2.06x1011N/m2，
Ic＝0.0253m4，mc＝1730kg/m
代入计算可得＝5.02＞3，故箱梁自振频率满足规范要求。

由以上计算可以得出，该钢箱梁计算通过，满足规范要求。