80m大跨度栈桥桁架通廊的设计解析

本文分享的是80m栈桥通廊的设计简介。

1栈桥通廊的组成：

1.1 承重桁架：

承重桁架由左右两片平面桁架或者立体桁架组成，主要承受栈桥竖向荷载。承重桁架腹杆体系主要有交叉式、人字式和单斜式。栈桥桁架纵向节间尺寸根据楼板和屋面板安装的合理性及腹杆与弦杆夹角限值确定，另外为了皮带机传力直接，一般取3m左右。栈桥纵向节间数一般为偶数，若不能满足，则中间节间应采用交叉式腹杆体系。为了腹杆杆件受力的合理性，桁架腹杆与弦杆之间的夹角一般为30~60度。栈桥桁架的宽度用根据皮带机数量及通行检修通道跨度来进行确定。栈桥桁架的高度一般与外部荷载大小及结构跨度有关，一般非预应力桁架高度取结构跨度的1/12-1/10。

在本例中，选择了第1种形式。

2和1类似，但靠近端部的腹杆轴力较大，2为压杆，1为拉杆，宜选1。

3和1、2相比，腹杆均为拉杆，但竖杆轴力较大，导致用钢量反而增加；且竖杆断面大小不同，增加封墙节点大样。

1.2 上下弦水平支撑:

栈桥桁架的上下弦支撑的作用是用来承受水平荷载，并将水平荷载传递给端部门架，进而传递给支座。同时上下弦支撑也可以起到增大结构整体刚度，减小弦杆平面外计算长度的作用。水平支撑一般采用交叉支撑体系或K形支撑体系，K形支撑体系在风荷载和地震作用等交变荷载作用下横梁和檩条受力比较均匀。

1.3 端部门架:

栈桥的端部门架是桁架上下弦水平支撑形成的水平桁架的支点，桁架支撑将栈桥的水平力通过两端门架传向支座。端部门架为栈桥桁架提供端部约束，防止桁架发生扭转，所以在端部门架设计时，要保证梁柱连接点刚接。另外为了不影响通廊内部自由通行，设置横向门架还可以对桁架起到横向垂直支撑的作用，以

替代一般钢屋架平面外垂直支撑。

在本例中，因桁架高度较高，在桁架的每个节间也设置了横向垂直支撑。

1.4 栈桥桁架支座:

栈桥桁架支座由端部门架下端连接有加劲肋和底部平行于地面底板的固定长度区段构成。为了可以释放桁架温度应力，一般斜栈桥低端支座节点为固定铰支座，高端支座节点为滑动铰支座。

2计算模型:

2.1 桁架尺寸：

桁架长度80m，节间长度5m，16个节间，5mX16=80m。

桁架高度5.5m。约为桁架长度的1/15。

桁架横向宽度4.0m。为桁架长度的1/20。

2.2 桁架构件：

端部门架柱、梁选用的是H型钢。

上弦杆、下弦杆、腹杆、水平支撑、垂直支撑等均选用方钢管。

折合用钢量约为365kg/m2。

2.3 桁架铰接节点的判断：

《钢结构规范》10.1.4：当节间长度（杆件长度）与杆件高度之比不小于12（主管）和24（支管）时可将节点视为铰接。

主管为□400X350X16,节点长度为5000，5000/400=12.5>12，满足节点铰接的要求。

支管最大为□250X10，杆件长度为6816，6816/250=27.3>24，满足节点铰接的要求。

2.4 两种模型的比较：

采用Midas空间模型和PKPM平面模型相互校核的方法，经比较，两者结果基本吻合：

Midas空间模型：

PKPM平面模型：

2.5 竖向荷载对水平支撑的影响：

在Midas空间模型中发现，不仅风荷载会对水平支撑产生轴力，恒、活载作用下，水平支撑也会产生轴力。原因为：桁架节间的位移差，导致了水平支撑和横梁受力。当桁架跨度变大时，这种效应较为明显：

3荷载取值：

3.1 恒载：

廊道面恒载（包含5厚走道板，栏杆，次梁，支撑）：1.0KN/M2。

屋面恒载（包含压型钢板，次梁，檩条，支撑）：0.50KN/M2。

3.2 活载：

廊道面活载（按走人活载满铺，可以包络工艺胶带支架荷载）：2.0KN/M2。

屋面活载（0.5积灰+0.5不上人活）：1.0KN/M2。

3.3 风载：

风荷载（考虑高度变化系数后，对应公司图集b类）：0.75KN/M2。

风荷载体型系数：侧面封闭时为1.3，侧面不封闭为0.8。

3.4 地震荷载：

水平地震----桁架的弦杆、腹杆等不需要进行抗水平地震验算。但需要考虑水平地震作用下桁架对支座产生的水平力，即支座反力需要考虑水平地震组合。

《构筑物抗震规范》：

竖向地震----当8度或9度时，桁架的弦杆、腹杆等需要进行抗竖向地震验算，即弦杆、腹杆需要考虑竖向地震组合，但不需要考虑竖向地震作用下桁架对支座产生的竖向力。

《构筑物抗震规范》：

地震组合采用的是重力荷载代表值，经计算后，一般都小于基本组合的内力，所以大部分情况下可以不考虑。

4支座设计:

4.1 依据为《钢结构规范》：

4.2 允许支座位移：

Midas模型中，1.2恒+1.4活+0.6*1.4风作用下支座最大竖向反力设计值：918KN。

恒载作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为15mm。

活载作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为11mm。

±50°温差作用下，支座处沿桁架方向的最大位移为27mm。

在恒+活+温度作用下，最大位移为15+11+27=53mm，下图为发生

60mm、90mm位移后的支座变位：

4.3 滚轴计算：

允许承受的最大支座反力

R<=40*n*D*L*f*f/E=40*2*250*356*190*190/206000=1247KN。

n=2：两个支座

D=250mm：滚轴直径

L=400-22*2=356：平板与滚轴接触长度

f=190N/mm2：Q235钢材厚度在60~100之间时的抗压强度E=206000N/mm2：弹性模量

R=1247KN>F=918KN，滚轴满足要求

4.4 50厚底板计算：