钢箱梁与钢桁架人行天桥力学性能对比分析
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箱梁人行天桥具 有轻质高强 、 结构设计简 单 、 施工 方便等优势 ， 厚度为 ８ ｍｍ， 所用材料为 Ａ ３钢 ， 上 弦杆 、 下 弦杆及下 弦杆 的横 向 然而钢桁架人行天桥较钢箱梁 人行天桥 的承载能 力更强 ， 且在结 连接杆为 ３ ０ ０ ｍｍ× ３ ０ ０ ｍｍ× ２ ０ ｍｍ的方钢 管 ， 腹 杆及 上弦杆 的
架 人行天桥的承载力更大 ， 通过 动力特性 分析 ， 钢桁架人行天桥较 钢箱梁人 行天桥更 易产生扭转 ， 且钢 箱梁 的 自振频 率较钢桁 架
的 自振频率要大。 关键词 ： 钢 箱梁 ， 钢桁架 ， 人行天桥 ， 力学性能 中图分类号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识码 ： Ａ
近年来 ， 随着城市 交通 系统 的逐渐 完善 ， 人行 天桥 的建 设 十 １ ． ２ 钢桁 架人 行 天桥计 算模 型 分迅速 ， 我 国人 行天桥 多 以钢箱梁 和钢桁 架人 行天 桥为 主 ， 钢 钢桁架人行 天桥计算模 型单跨 ４ ０ ｍ， 桥面宽为 ３ ． ３ ｍ， 桥面板
钢 箱 梁 与 钢 桁 架 人 行 天 桥 力学 性 能 对 比分 析★
申杨凡 续琦峰
摘
杨 斌
王绍全
郭 凯强 王艳 琪 贾艳敏
１ ５ ０ ０ ４ ０ ）
（ 东北林业大学土木学院 ， 黑龙江 哈尔滨
要： 为 了分析并对 比钢 箱梁 与钢 桁架人行天桥 的力学性能 ， 建 立 了两者 的 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有限元计 算模 型 ， 通 过静 力分析 ， 得 出钢 桁
学性 能的对 比研究 中有所欠缺 。
本文wenku.baidu.com过对等跨度钢箱梁 和钢桁架 人行 天桥建 立 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有
限元模型 ， 并通 过静力 分析 和动 力特性 分析 ， 对 比研究 钢箱 梁 与
钢桁架人行天桥 的力学性 能 ， 所得结论 可为人行 天桥 的相关 标准 的制定提供参考依据 。
构 的施工过程 中也 突显出了加 工质量易 于控制 、 施工 吊装方便 等 横 向连接杆 为 ＋１ ８ ０×１ ２ ｍ ｍ 圆钢管 ｊ ， 图 ３为钢桁架人行 天桥 横 诸多优点 Ｊ 。此外 ， 钢桁架人行天桥 的用 钢量较钢箱 梁人行 天桥 断面 ， 在钢桁架人行天桥有 限元模型 中 ， 杆件采用 Ｂ ｅ ａ ｍ１ ８ ８单元 ， 有较 明显 的优势 Ｊ ， 但对钢桁架人行天桥 竖向频率 的控制需要 受 桥面板采用 Ｓ ｈ ｅ Ｈ １ ８ １ 单元 ， 边 界条件按简支约束处理并施加 自重 ， 到设计者 的特别 注意 Ｊ 。上述诸 多研 究表 明钢箱 梁人 行天桥 与 图 ４为钢桁架人行天桥计 算模 型。 钢桁架 人行 天桥具有一定 的可对 比性 ， 但 国内诸多学 者对两 者力
第４ １卷 第 １ ２期
・
１ ７ ２・
２ ０ １ ５ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎ ｏ ． １ ２ Ａｐ ｒ ． ２０１ ５
・
桥 梁
・隧 道
・
文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ５） １ ２ — ０ １ ７ ２ — ０ ３
值为 ６ ０ ． ２ ｋ Ｎ・ ｉ ｎ ， 最大应力为 ６ ４ ＭＰ ａ ， 最大应变 为 ０ ． ２ ９ ９×１ ０ ～。
钢箱梁人行 天桥的最大竖向挠度与跨径 之 比为 １ ／ ２ ２ ８ ６ ， Ｃ Ｊ Ｊ ６ ９ —
图 ２ 钢箱 梁人行 天桥计算模型
９ ５城 市人行天桥与人行地 道技 术规范规 定 ， 在静 力作 用下 ， 梁板
图 １ 钢 箱 梁 人 行 天 桥 横 断面
钢桁架人行 天桥计算模型施加人群荷载 ， 求解得到静力分析数据 。
２ ． １ 钢 箱 梁人行 天桥 静 力分析
钢箱梁人行天桥 的最大竖向挠度 为 ２ １ ． ６ ｍ ｍ， 出现在跨 中附 近， 最大弯矩 、 最大应力及应变均 出现在跨 中附近 ， 所 受最 大弯矩
１ 计 算模 型
１ ． １ 钢 箱 梁人行 天桥 计 算模 型
钢箱梁 人行 天桥 单 跨 ４ ０ １ ２ １ ， 箱梁高度为 １ ． １ ｍ， 桥 面 宽 为 ３ ． ３ ｎ ｌ ， 所 用材料为 Ａ ３钢 ， 图１ 为钢箱梁人行 天桥横 断面 ， 钢箱 梁
的有 限元模 型采用 Ｂ ｅ ａ ｍ １ ８ ８ 单元 ， 边 界条件按简支 约束处理并 对
式主梁的最大竖 向挠度 与跨径 之 比要求 不应超 过跨 径 的 １ ／ ６ ０ ０ ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ２ — ０ ８ ★： 国家大学生创新训练计划项 目（ 项 目编号 ： ２ ０ １ ４ １ ０ ２ ２ ５ ０ ４ １ ） 作者简介 ： 申杨凡 （ １ ９ ９ ３ ・） ， 男， 在读本 科生 ； 续琦峰 （ １ ９ ９ ４ ．） ， 男， 在读本科生 ； 杨 斌 （ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 在读本科生 王绍全 （ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 在读本科生 ； 郭凯强 （ １ ９ ９ ２ ．） ， 男， 在读本科生 ； 王艳琪 （ １ ９ ９ ２ 一） ， 男， 在读本科生 通 讯作 者 ： 贾艳敏 （ １ ９ ６ ２ ・） ， 女， 博士 ， 博 士生 导 师 ， 教 授
桥梁施 加 自重 ， 图 ２为钢箱梁人行天桥计算模 型。
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“
０
圈 ４ 钢桁架人行天桥计算模型
＼ ＼ １ ｌ ｒ Ｊ ０
Ｉ ｌ 『
一
２ 静 力分 析
Ｃ Ｊ Ｊ ６ ９ —９ ５城 市人行天桥 与人行地 道技术规 范中对梁 、 桁架
等大跨结构的人群荷载是根据不 同加 载长 度所规定 的 ， 经 上述规 范 中所给 出的公式计算 得人 群荷 载为 ４ ． １ ｋ Ｎ ／ ｍ ［ ５ ３ ， 对钢箱梁 及
架 人行天桥的承载力更大 ， 通过 动力特性 分析 ， 钢桁架人行天桥较 钢箱梁人 行天桥更 易产生扭转 ， 且钢 箱梁 的 自振频 率较钢桁 架
的 自振频率要大。 关键词 ： 钢 箱梁 ， 钢桁架 ， 人行天桥 ， 力学性能 中图分类号 ： Ｕ ４ ４ １ 文献标识码 ： Ａ
近年来 ， 随着城市 交通 系统 的逐渐 完善 ， 人行 天桥 的建 设 十 １ ． ２ 钢桁 架人 行 天桥计 算模 型 分迅速 ， 我 国人 行天桥 多 以钢箱梁 和钢桁 架人 行天 桥为 主 ， 钢 钢桁架人行 天桥计算模 型单跨 ４ ０ ｍ， 桥面宽为 ３ ． ３ ｍ， 桥面板
钢 箱 梁 与 钢 桁 架 人 行 天 桥 力学 性 能 对 比分 析★
申杨凡 续琦峰
摘
杨 斌
王绍全
郭 凯强 王艳 琪 贾艳敏
１ ５ ０ ０ ４ ０ ）
（ 东北林业大学土木学院 ， 黑龙江 哈尔滨
要： 为 了分析并对 比钢 箱梁 与钢 桁架人行天桥 的力学性能 ， 建 立 了两者 的 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有限元计 算模 型 ， 通 过静 力分析 ， 得 出钢 桁
学性 能的对 比研究 中有所欠缺 。
本文wenku.baidu.com过对等跨度钢箱梁 和钢桁架 人行 天桥建 立 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ有
限元模型 ， 并通 过静力 分析 和动 力特性 分析 ， 对 比研究 钢箱 梁 与
钢桁架人行天桥 的力学性 能 ， 所得结论 可为人行 天桥 的相关 标准 的制定提供参考依据 。
构 的施工过程 中也 突显出了加 工质量易 于控制 、 施工 吊装方便 等 横 向连接杆 为 ＋１ ８ ０×１ ２ ｍ ｍ 圆钢管 ｊ ， 图 ３为钢桁架人行 天桥 横 诸多优点 Ｊ 。此外 ， 钢桁架人行天桥 的用 钢量较钢箱 梁人行 天桥 断面 ， 在钢桁架人行天桥有 限元模型 中 ， 杆件采用 Ｂ ｅ ａ ｍ１ ８ ８单元 ， 有较 明显 的优势 Ｊ ， 但对钢桁架人行天桥 竖向频率 的控制需要 受 桥面板采用 Ｓ ｈ ｅ Ｈ １ ８ １ 单元 ， 边 界条件按简支约束处理并施加 自重 ， 到设计者 的特别 注意 Ｊ 。上述诸 多研 究表 明钢箱 梁人 行天桥 与 图 ４为钢桁架人行天桥计 算模 型。 钢桁架 人行 天桥具有一定 的可对 比性 ， 但 国内诸多学 者对两 者力
第４ １卷 第 １ ２期
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１ ７ ２・
２ ０ １ ５ 年 ４ 月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮ ＸＩ ＡＲＣＨＩ Ｔ ＥＣ Ｔ ＵＲ Ｅ
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎ ｏ ． １ ２ Ａｐ ｒ ． ２０１ ５
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桥 梁
・隧 道
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文章编号 ： １ ０ ０ ９ － ６ ８ ２ ５（ ２ ０ １ ５） １ ２ — ０ １ ７ ２ — ０ ３
值为 ６ ０ ． ２ ｋ Ｎ・ ｉ ｎ ， 最大应力为 ６ ４ ＭＰ ａ ， 最大应变 为 ０ ． ２ ９ ９×１ ０ ～。
钢箱梁人行 天桥的最大竖向挠度与跨径 之 比为 １ ／ ２ ２ ８ ６ ， Ｃ Ｊ Ｊ ６ ９ —
图 ２ 钢箱 梁人行 天桥计算模型
９ ５城 市人行天桥与人行地 道技 术规范规 定 ， 在静 力作 用下 ， 梁板
图 １ 钢 箱 梁 人 行 天 桥 横 断面
钢桁架人行 天桥计算模型施加人群荷载 ， 求解得到静力分析数据 。
２ ． １ 钢 箱 梁人行 天桥 静 力分析
钢箱梁人行天桥 的最大竖向挠度 为 ２ １ ． ６ ｍ ｍ， 出现在跨 中附 近， 最大弯矩 、 最大应力及应变均 出现在跨 中附近 ， 所 受最 大弯矩
１ 计 算模 型
１ ． １ 钢 箱 梁人行 天桥 计 算模 型
钢箱梁 人行 天桥 单 跨 ４ ０ １ ２ １ ， 箱梁高度为 １ ． １ ｍ， 桥 面 宽 为 ３ ． ３ ｎ ｌ ， 所 用材料为 Ａ ３钢 ， 图１ 为钢箱梁人行 天桥横 断面 ， 钢箱 梁
的有 限元模 型采用 Ｂ ｅ ａ ｍ １ ８ ８ 单元 ， 边 界条件按简支 约束处理并 对
式主梁的最大竖 向挠度 与跨径 之 比要求 不应超 过跨 径 的 １ ／ ６ ０ ０ ，
收稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ２ — ０ ８ ★： 国家大学生创新训练计划项 目（ 项 目编号 ： ２ ０ １ ４ １ ０ ２ ２ ５ ０ ４ １ ） 作者简介 ： 申杨凡 （ １ ９ ９ ３ ・） ， 男， 在读本 科生 ； 续琦峰 （ １ ９ ９ ４ ．） ， 男， 在读本科生 ； 杨 斌 （ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 在读本科生 王绍全 （ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 在读本科生 ； 郭凯强 （ １ ９ ９ ２ ．） ， 男， 在读本科生 ； 王艳琪 （ １ ９ ９ ２ 一） ， 男， 在读本科生 通 讯作 者 ： 贾艳敏 （ １ ９ ６ ２ ・） ， 女， 博士 ， 博 士生 导 师 ， 教 授
桥梁施 加 自重 ， 图 ２为钢箱梁人行天桥计算模 型。
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圈 ４ 钢桁架人行天桥计算模型
＼ ＼ １ ｌ ｒ Ｊ ０
Ｉ ｌ 『
一
２ 静 力分 析
Ｃ Ｊ Ｊ ６ ９ —９ ５城 市人行天桥 与人行地 道技术规 范中对梁 、 桁架
等大跨结构的人群荷载是根据不 同加 载长 度所规定 的 ， 经 上述规 范 中所给 出的公式计算 得人 群荷 载为 ４ ． １ ｋ Ｎ ／ ｍ ［ ５ ３ ， 对钢箱梁 及