裝配式型鋼橋梁的計(jì)算解析

婁嘉耀

浙江中和建筑設(shè)計(jì)有限公司 浙江 紹興 312000

1 工程概況

本文所探討裝配式鋼橋，是以型鋼作為橋梁主梁受力構(gòu)件的小跨徑簡(jiǎn)支梁橋，型鋼鋼材通過(guò)工廠(chǎng)預(yù)加工后，運(yùn)輸至橋梁橋址處進(jìn)行裝配。該橋型優(yōu)點(diǎn)為，施工方便環(huán)保，無(wú)須河道圍堰。對(duì)于環(huán)境影響要求較高和施工工期較為緊張的情況，具有較大的優(yōu)勢(shì)[1]。

2 技術(shù)參數(shù)

人行橋梁總寬2.5米，跨徑10米， 橋面鋪裝采用3cm柳桉木鋪裝。橋梁欄采用鋼欄桿，欄桿高度為不小于1.1m。

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用3根H型鋼，鋼型號(hào)為HM400×300，為單跨簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)。下部結(jié)構(gòu)為漿砌塊石擋墻（利用現(xiàn)狀河坎擋墻，并注漿加固），其上設(shè)置鋼筋混凝土臺(tái)帽以放置型鋼主梁。人行荷載取3.5KN/m2，采用midas2019有限元計(jì)算軟件計(jì)算[2]。

3 計(jì)算過(guò)程

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃》JTG D64-2015第5.3.1條驗(yàn)算強(qiáng)度，應(yīng)力結(jié)果小于規(guī)范規(guī)定的270MPa。

圖1 基本組合工況下主梁應(yīng)力圖(MPa)

主梁最大拉應(yīng)力：37.8Mpa；

考慮1.1的重要性系數(shù)后，小于270Mpa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求！

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)劃》JTG D64-2015第5.3.1條驗(yàn)算剪應(yīng)力，應(yīng)力結(jié)果小于規(guī)范規(guī)定的155MPa。

圖2 基本組合工況下主梁腹板剪力圖(KN)

最大剪力為30.8KN，最大剪應(yīng)力為8.1MPa。考慮1.1的重要性系數(shù)后，小于270Mpa，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG D64-2015第4.2.3條規(guī)定，汽車(chē)車(chē)道荷載引起的正負(fù)撓度絕對(duì)值之和應(yīng)小于l/500。故本橋的限值為10m/500=0.02m。

圖3 正常使用工況下主梁撓度圖(mm)

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，最大撓度位于跨中位置為10mm，小于20mm的規(guī)范限值要求，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

故從以上計(jì)算數(shù)據(jù)分析可知，型鋼人行橋荷載內(nèi)力比結(jié)構(gòu)抗力限值約為15%，撓度比結(jié)構(gòu)限值約為50%。因此，型鋼橋梁具有比較大的強(qiáng)度優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，往往結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不是制約橋跨的主要因素，反而跨中撓度會(huì)明顯更接近限值界限，制約跨度的增長(zhǎng)。同時(shí)隨著跨度增加，鋼橋還會(huì)出現(xiàn)共振頻率問(wèn)題，出現(xiàn)行走時(shí)的振動(dòng)現(xiàn)象。故型鋼橋梁的設(shè)計(jì)更應(yīng)注意正常使用情況下的各種控制要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

鋼結(jié)構(gòu)人行橋在本次工程中實(shí)際造價(jià)為35萬(wàn)元，相比鋼筋混凝土橋型需造價(jià)約40萬(wàn)元（主要費(fèi)用多在河道圍堰，支架搭設(shè)等費(fèi)用）。在造價(jià)上，直接節(jié)省費(fèi)用15%；在施工范圍上，由于鋼橋不用大開(kāi)挖及圍堰，施工操作過(guò)程的工作面要求較少；具有環(huán)保污染小等特點(diǎn)；在施工工期上，鋼橋相比混凝土橋梁，受氣候影響小，在雨季也可實(shí)施橋上部主梁，施工工期縮短約15%～20%。鋼橋相對(duì)不利的地方，就是橋梁成橋運(yùn)行后，對(duì)鋼材結(jié)構(gòu)的防銹、維護(hù)、保養(yǎng)支出需有一定成本。

綜上所述，在建設(shè)條件受限的情況下，鋼結(jié)構(gòu)人行橋具有美觀(guān)、舒適、可實(shí)施性高等優(yōu)點(diǎn)。