國(guó)道205馬鞍山市政化改造工程人行天橋設(shè)計(jì)

王金磊　李勇

【摘要】本文以安徽省國(guó)道205馬鞍山市政化改造工程項(xiàng)目一座人行天橋?yàn)閷?shí)橋背景，對(duì)該天橋整個(gè)設(shè)計(jì)全過(guò)程進(jìn)行分析，同時(shí)對(duì)該人行天橋的應(yīng)力、結(jié)構(gòu)剛度、特征值進(jìn)行了分析，對(duì)以后市政工程中的人行天橋設(shè)計(jì)者提供了主動(dòng)性參考。

【關(guān)鍵詞】人行天橋 鋼箱梁 特征值 結(jié)構(gòu)變形

1 工程概況

該人行天橋位于國(guó)道205市政改造工程馬鞍山段K8+826處，該天橋設(shè)置主要是便于客運(yùn)公司旅客進(jìn)出車站。因小樁號(hào)側(cè)因車站出口阻隔本人行天橋僅在大樁號(hào)側(cè)設(shè)置了梯道。

2 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 人群荷載：按《城市人行天橋與人行地道技術(shù)規(guī)范》（CJJ69-95）規(guī)定取值；

2.2 欄桿推力：?jiǎn)蝹?cè)欄桿豎向荷載取2.5KN/m；

2.3 天橋橋下凈空：5.2m；

2.4 主橋縱坡：3%；

2.5 橋面全寬：4.5m；

2.6 鋼箱梁高度：1.1m；

2.7 梯道全寬：3.0m；

2.8 剛度：人群荷載產(chǎn)生撓度≤l/600，自振頻率≥3HZ；

2.9 設(shè)計(jì)地震烈度：6度。

3 主要材料

3.1 鋼材：Q345D；

3.2 混凝土：

立柱混凝土：強(qiáng)度等級(jí)C30；

樁基礎(chǔ)：強(qiáng)度等級(jí)C25（水下）；

3.3 鋼筋：HPB235鋼筋、HRB335鋼筋。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主梁采用（2x29）m連續(xù)鋼箱梁結(jié)構(gòu)，梁高1.1m；梯道梁采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，雙箱單室斷面，梁高0.35m。主橋橋墩基礎(chǔ)采用Φ1.5m鉆孔灌注樁，梯道橋墩基礎(chǔ)采用Φ1.2m鉆孔灌注樁，橋臺(tái)處基礎(chǔ)采用擴(kuò)大基礎(chǔ)。

因單側(cè)設(shè)置梯道，梯道設(shè)置的不對(duì)稱導(dǎo)致主梁受不平衡扭矩作用，為了平衡這種不利作用，在鋼箱梁底部采用C20混凝土配重。

本橋?yàn)轳R鞍山市市政天橋，對(duì)景觀設(shè)計(jì)要求較高，因此在天橋上增加了天橋走廊的設(shè)計(jì)，并采用仿漢代建筑風(fēng)格，展現(xiàn)出馬鞍山的特色歷史文化，走在天橋上仿佛給人帶入那段歷史的回憶；欄桿采用漢白玉材料并配以“詩(shī)仙”李白的詩(shī)句，展現(xiàn)出翠螺山麓并有著“長(zhǎng)江三大名磯”之首美譽(yù)的采石磯的風(fēng)貌和“詩(shī)城”馬鞍山的文化底蘊(yùn)。

5 結(jié)構(gòu)計(jì)算

對(duì)上部整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行空間靜力計(jì)算及動(dòng)力特性分析，以獲得結(jié)構(gòu)在各種荷載組合工況下的應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變形及結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的信息。

5.1 材料性能

天橋主梁采用Q345D。Q345D鋼材需滿足如下物理、力學(xué)指標(biāo)：抗拉彈性模量2.1×105MPa；剪切模量0.81×105MPa；軸向容許應(yīng)力200MPa；剪切容許應(yīng)力120MPa；熱脹系數(shù)1.2×10-5/℃；比重78.5kN/m3。

5.2 荷載及其組合

（1）恒載：包括主體結(jié)構(gòu)自重及所有二期荷載。其中：主要結(jié)構(gòu)自重由程序自動(dòng)計(jì)算（結(jié)合選用材料密度及單元截面和長(zhǎng)度信息；考慮到橫隔板對(duì)重量的影響，主梁截面特性中自重乘以系數(shù)1.15）；單側(cè)人行欄桿自重2.5kN/m。

（2）人群荷載：5.0kN/m2。

（3）雪荷載：按1.0kN/m2。

（4）上部建筑荷載：每根柱豎向力35KN。

（5）荷載組合：分別考慮承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)的荷載組合以乘以不同的荷載組合系數(shù)；對(duì)于某種極限狀態(tài)的荷載組合，其中組合I包括結(jié)構(gòu)自重、人群活載、雪荷載組合系數(shù)按照承載能力極限狀態(tài)取值；組合II組合系數(shù)按照正常使用極限狀態(tài)取值。

5.3 計(jì)算的基本假設(shè)

（1）材料在荷載作用下處于小變形和線彈性階段。

（2）各種荷載對(duì)結(jié)構(gòu)的作用符合線形疊加原理的條件。

5.4 結(jié)構(gòu)模型

采用橋梁設(shè)計(jì)國(guó)際通用結(jié)構(gòu)計(jì)算程序MIDAS CIVIL 2010軟件，采用空間梁?jiǎn)卧M。

5.5 靜力計(jì)算結(jié)果及結(jié)論

（1）應(yīng)力結(jié)果

（2）變形結(jié)果

由以下變形計(jì)算結(jié)果，在自重荷載下縱梁最大豎向變形0.80cm（下?lián)希?、組合I荷載作用下縱梁最大豎向變形3.403cm（下?lián)希⒔M合II荷載作用下縱梁最大豎向變形7.33cm（下?lián)希?，人群活載撓度滿足規(guī)范有關(guān)要求。

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)國(guó)道205市政化改造工程中一座人行天橋的設(shè)計(jì)全過(guò)程進(jìn)行了分析，對(duì)不對(duì)稱梯道提出了處理措施，并進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)；利用有限元軟件對(duì)其結(jié)構(gòu)應(yīng)力、剛度及動(dòng)力特性進(jìn)行了分析，結(jié)果表明該天橋結(jié)構(gòu)可靠，且剛度及自振頻率均滿足規(guī)范要求，以期為以后市政人行天橋設(shè)計(jì)計(jì)算提供相關(guān)參考。

參考文獻(xiàn)：

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[6]《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》JTG D60-2004

[7]《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D62-2004