人行天桥装配式桥墩计算

人行天桥装配式桥墩计算

摘要：装配式桥墩设计时通过对钢结构构件刚度、强度、稳定性及连接的计算分析来确定合理的截面及螺栓布置。

abstract: the assembly type bridge pier design of steel structure member stiffness, strength, stability and connecting the calculation analysis to determine the reasonable section and arrangement of bolt.

关键词：钢桥墩、刚度验算、强度验算、稳定验算、柱脚螺栓群验算

keywords: steel bridge pier, stiffness calculation, strength calculation, stability checking, checking the column bolt group

中图分类号：u443.22文献标识码：a 文章编号：

引言

随着沈阳市被住房城乡建设部授予国家现代建筑产业化试点城市，沈阳市推进现代建筑产业化发展工作也进入了一个崭新的发展阶段。现代建筑产业是以装配式结构为基础，机械化施工为主要特征的现代建造方式。装配式结构是用预制的构件在工地装配而成的建筑。它的优点是把大量的高空作业、露天作业尽量在地面、工厂里完成。建造速度快，受气候条件制约小，施工时交通干扰小，节约劳动力并可提高建筑质量，确保安全施工。大力发展现代建筑产业对降低能耗成本、提高建筑结构质量和建设效率具有重要作用。

其施工方式也密切贴合了“以人为本，绿色环保”的建设理念，最大限度的节约资源与减少对环境的影响，实现了节能、节地、节水、节材和环境保护的绿色施工方式。

2011年开始，沈阳市在城市基础设施建设过程中全面推广使用装配式建筑技术，在此期间建设的一批人行过街天桥就采用了这一技术。现通过这一项目其中一座人行天桥工程来介绍一下人行天桥装配式桥墩的计算。

结构概况：

本工程为跨越城市快速主干道的一座行人过街天桥，天桥平面呈工字型布置，主梁全长为60.1m，采用钢桁架结构，天桥主梁支点位于桁架内侧端部竖杆处节点下方，主梁计算跨径为54.4m，主桥桥墩采用钢桥墩，桥墩上设置盖梁。为节省工期、方便拆装，桥墩与基础采用螺栓连接。主梁及桥梯均搭设于盖梁上，由于主梁及桥梯上的偏载作用使桥墩处于压弯状态，针对此种情况，按最不利工况对桥墩进行验算。

主要材料及其参数：

钢结构：桥墩采用a3钢，各参数如下：

（1）容重：7850kg/m3

（2）抗压弹性模量：21×104mpa；

（3）抗弯弹性模量：21×104mpa

（4）抗剪弹性模量：8.1×104mpa；

（5）线膨胀系数：1.2×10-5；

a3钢应力控制指标：

轴向应力140 mpa，弯曲应力145mpa，剪应力85mpa；

计算方法：

主桥桥墩（按钢结构压弯构件计算）

刚度验算

主桥桥墩尺寸如右图所示。

主桥桥墩全高5.4m，按一端固结一端自由计算，则有：

结论：截面刚度满足设计要求。

墩底反力

沿墩底x轴方向偏载最不利工况时的墩底反力

考虑主梁及桥梯上的人群均产生偏载为最不利，桥墩受力如下图所示。n1、n2为上部结构支反力，n为墩底竖向力力（含桥墩及盖梁自重），m为墩底弯矩。

此种工况下

沿墩底y轴方向偏载最不利工况时的墩底反力

考虑主梁满载，桥梯上不考虑人群荷载时为最不利，桥墩受力如下图所示。n1为上部结构支反力，n为墩底反力（含桥墩及盖梁自重），m为墩底弯矩。

此种工况下

结构强度验算

按公式或进行验算。

其中>1.15,实际取c=1.15

结论：结构强度满足要求。

整体稳定性

弯矩作用平面内（y轴）的稳定性

弯矩作用平面为绕y轴，按公式或进行验算。

经查表得：

因，因此取

结论：结构在弯矩作用平面（y轴）整体稳定性满足要求。

弯矩作用平面外（x轴）的稳定性

按公式或进行验算。

取1.0。

结论：结构在弯矩作用平面外（x轴）稳定性满足要求。

局部稳定

按公式进行验算。由于翼缘板设置纵向加劲肋，如右图所示。所以取腹板与纵向加劲肋之间的翼缘板无支承宽度。按《结构设计原理》附表4-10查得：

即：

结论：箱型截面在设置纵向加劲肋后局部稳定满足要求。

柱脚计算

桥墩与基础之间采用普通螺栓连接，选用m22普通螺栓，按如右

图所示布置。

按公式进行验算。

其中(一个螺栓抗拉承载力设计值)

（1）弯矩作用方向绕x轴：

（2）弯矩作用方向绕y轴：

结论：柱脚螺栓群在各种工况下设计满足要求。

结语

本工程天桥的桥墩采用钢结构，与基础采用普通螺栓连接，这种连接方式的优点是安装方便，特别适用于工地安装连接，也便于拆卸，采用此种连接方式可实现构件的装配式设计及施工，设计时需通过对钢结构构件刚度、强度、稳定性及连接的计算分析来确定合理的截面及螺栓布置。

参考资料

［1］叶见曙.结构设计原理.人民交通出版社.

［2］jtj d60-2004.公路桥涵设计通用规范.

［3］jtj d62-2004.公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范.

［4］jtj 025-86.公路桥涵钢结构及木结构设计规范.