人行天桥结构设计与有限元仿真分析毕业论文

人行天桥结构设计与有限元仿真分析毕

业论文

目录

第1章绪论 (1)

1.1研究的背景及意义 (1)

1.2国研究现状 (1)

1.3发展趋势 (1)

1.4桥梁的几种主要分类 (2)

1.5钢结构桥梁的优势 (3)

1.6钢材的选择 (3)

1.7本章小结 (4)

2.1地形概况 (5)

2.2主要技术指标 (5)

2.3净高设计 (5)

2.3.1桥下净高 (5)

2.3.2桥面净高 (5)

2.4桥面净宽 (5)

2.5跨度设计 (6)

2.6钢材选择 (6)

2.7挠度允许值 (6)

2.8荷载 (6)

2.8.1天桥设计荷载分类 (6)

2.8.2人群荷载 (7)

2.9本章小结 (7)

3.1桁架桥的总体设计 (8)

3.2主桁的结构形式、基本尺寸及总体布置方案 (9)

3.2.1主桁结构形式 (9)

3.2.2主桁的基本尺寸 (10)

3.2.3桁架方案布置图 (11)

3.3主桁力计算 (11)

3.3.1荷载 (11)

3.3.2杆件截面选择 (11)

3.4.1整体有限元模型 (13)

3.4.2桁架部分模型 (13)

3.4.3桥面布置图 (13)

3.4.4主桁布置图 (14)

3.4.5约束图 (14)

3.4.6荷载图 (14)

3.5分析结果 (15)

3.5.1挠度 (15)

3.5.2梁单元应力 (15)

3.5.3板单元应力 (16)

3.6本章小结 (16)

4.1钢箱梁的分类 (17)

4.2钢箱梁桥的构造 (17)

4.3钢箱梁的主要设计参数 (17)

4.3.1顶板和底板的厚度 (17)

4.3.2箱室数目 (18)

4.3.3梁高 (19)

4.3.4横隔板 (20)

4.3.5加劲肋设计 (21)

4.4方案设计 (21)

4.5有限元建模 (21)

4.5.1梁单元布置图 (21)

4.5.2边界布置 (22)

4.5.3荷载布置 (22)

4.6有限元分析结果 (23)

4.6.1挠度值 (23)

4.6.2梁单元应力 (23)

4.6.3板单元应力 (24)

4.6.3纵隔板应力 (24)

4.6.4横隔板应力 (25)

4.7本章小结 (25)

5.1钢板梁桥的结构形式 (26)

5.2刚板梁桥的分类 (26)

5.2.1根据支承条件和受力特点分类 (26)

5.3主梁桥面尺寸选择原则及相关公式 (27)

5.4截面设计 (28)

5.5.1梁单元建模 (29)

5.5.2板单元建模 (29)

5.5.3边界条件 (29)

5.5.4荷载条件 (30)

5.6有限元分析结果 (30)

5.6.1挠度值 (30)

5.6.2板单元应力 (31)

5.6.3梁单元应力 (31)

5.7本章小结 (31)

6.1方案比选的主要标准 (32)

6.2相关参数统计 (32)

6.3方案比选 (32)

6.4方案选择 (33)

6.5本章小结 (33)

7.1桥墩形式 (34)

7.2有限元模型 (34)

7.3有限元结果 (35)

7.4本章小结 (35)

8.1梯道布置方案 (36)

8.2有限元模型 (36)

8.3有限元结果 (37)

8.4本章小结 (38)

第9章结论 (39)

9.1关于如何减小桥梁跨中挠度 (39)

9.2关于设计过程 (39)

参考文献 (40)

附录 (41)

桁架截面的选择过程 (41)

1.力计算简图 (41)

2.力计算表 (41)

3.杆件截面选择 (42)

致谢 (45)

第1章绪论

本文拟对理工大学理工一桥原址处进行城市钢结构人行天桥方案设计与计算，改善雄楚大道省出版车处人车合理分流，提高交通安全性。同时，对理工一桥钢结构人行天桥进行有限元仿真分析，根据计算结果修改设计方案，达到优化设计的目的。

1.1研究的背景及意义

人行天桥（又名过街天桥, 步道桥）是城市道路工程中的重要组成部分, 是在交通密集的地区, 为解决路人过街, 满足人车分流, 方便建筑物之间联系而建设的过街桥梁[1]。

自改革开放以来，人们的出行方式日趋丰富，城市交通迅速发展。随着人口及交通工具的不断增多，交通拥堵及安全问题日益严重，这已成为我国当前的一大热点问题。人行天桥作为城市交通的重要一环，对解决此类问题起着至关重要的作用，但其相对于非步行空间，如车行道、高速公路、地铁站、立交桥等交通空间来说，还处于缓慢发展的不完善阶段。因此，我们积极开展人行天桥的研究，对于改善城市交通状况具有什么重要的意义。

1.2国研究现状

我国的人行天桥建设始于20世纪70年代, 多为钢筋混凝土梁柱结构, 以满足行人过街通行的需求。在80年代后期, 国曾经展开过关于天桥与地道建设优缺点比较的大讨论。由于当时的人行天桥大多讲求实用性, 忽略美观性, 普遍存在影响市容等原因, 天桥建设一度销声匿迹, 取而代之的是大量人行地道的实施。实践经验表明, 人行地道本身受地下管线、地下水位的影响,有些地方并不适合；并且人行地道建造成本是人行天桥的 1.5至2倍以上, 且日常运营维护费用比天桥要高出很多[2]。

随着我国交通建设的发展, 人民大众审美意识的提高, 天桥的建设再次成为人们关注的焦点。人们已经不再从纯粹的工程学角度来研究天桥, 而是结合时代的背景特点、生态环境和可持续发展的观点, 运用现代城市设计的理念, 来研究新城市化进程中的天桥建设。

1.3发展趋势

综观近几年的人行天桥的发展建设, 呈现出以下几个趋向。

（1）成为塑造城市景观的重要元素

城市景观是社会公众对城市的整体印象、感受与评价, 是对城市综合环境的集中反映。随着时代的进步, 传统的城市空间注人了现代涵, 城市空间的开发向立体化三维发展, 人行天桥成为新型城市空间的重要组成部分。通过运用景观设计手法, 合理布置景观要素,