全焊接无节点板钢桁架人行桥设计与计算

徐建军王蔚

中图分类号：TU2文献标识码： A 文章编号：

摘要：本文介绍了某上承式拱形钢桁架梁人行桥的结构设计、结构有限元分析、防腐蚀设计，对人行桥的设计具有一定的参考作用。

关键字：全焊接 ，钢桁架 ， 人行桥

Abstract: this paper introduces a bearing steel truss arch type on pedestrian bridge beams of the structure design, structure finite element analysis, and anti-corrosion design, the design of the pedestrian bridge to have the certain reference function.

Key word: all the welding, steel truss, pedestrian bridge

前言

随着中国经济的发展，人民生活水平的提高，人们对居住环境的要求越来越高，以至于现在的居住社区里面更多的使用河流、人工湖等水景来提升整个社区的景观，同样对于连接两岸的跨河、跨湖桥梁的景观也有很高的要求，桥梁的型式也越来越新颖、独特，本文就来介绍一座以桁架结构为主体，通过桁架线形的变化来达到新颖、独特的效果的人行桥。

桥梁结构设计

本桥位于辽宁省抚顺市，一商住用地地块将詹家河其中一部分包含在内，其两岸为该地块的民建楼，该社区景观设计幽美，更有亲水景观部分，因此对跨越该河流的桥梁景观效果要求极高，经过方案比选，最终采用上承式拱形钢桁架梁结构，特别是采用无节点板焊接的型式，消除了以往钢桁架梁桥笨重、粗糙的缺点，有了一种轻灵明快的节奏感。另外为节省造价，本桥斜杆和竖向斜撑均采用型钢来降低成本。

本设计桥梁跨径为15.5m+38m+15.5m，桁架结构中心高为：中跨跨中1m、中墩支点3.43m，天桥全宽3.8m，上下弦杆在桥头采用整体钢箱进行连接，钢箱内填充铁屑砼进行梁端压重处理；斜杆倾斜角度随桥面线形的变化而不同，上下弦杆采用箱型截面，上下弦杆、横联及下弦杆斜撑均采用工字型截面，斜杆和竖向斜撑采用圆形截面型钢；主桥钢材除型钢采用Q235B以外，其余部分采用Q345qD钢；桥面铺设3cm橡胶铺装；桥台采用扩大基础，中墩采用承台接钻孔灌注桩基础。

图2.1 桥梁立面图（单位： m）

图2.2 桥梁横断面图（单位： m）

桥梁结构有限元分析

3.1、计算基本假定

（1）材料在荷载作用下处于小变形和线弹性阶段。

（2）各种荷载对结构的作用符合线性迭加原理的条件。

3.2、主要材料

主桥钢板采用Q345qD，型钢采用Q235B，梁端压重采用铁屑砼；下部结构砼采用C30。

3.3、设计荷载及其组合

（1）永久荷载：钢材容重78.5kN/m3，橡胶铺装容重10kN/m3 ，铁屑混凝土55kN/m3。

（2）人群荷载：3kN/m2。

（3）风荷载：重现期100年的基本风速28.7m/s。

（4）温度荷载：整体温度荷载：体系温度设计施工温度为0℃，整体升温40℃、整体降温-30℃；局部温度荷载：梁单元温度升温15℃、降温-15℃。

（5）基础变位影响力：中墩墩位不均匀沉降6mm，边墩墩位不均匀沉降3mm。

3.4、计算模型

本桥计算采用大型有限元分析软件 Midas Civil 进行计算分析（如图3.1）。

3.5、计算结果(由于桥梁为对称布置，因此计算结果只用半桥表示)

图3.2标准组合支承反力(单位：t)

图3 .1计算模型

图3.3标准组合应力（单位：MPa） 图3.4标准组合变形（单位：mm）

由以上结果看，所有计算结果均在规范要求范围内。

桥梁防腐蚀设计

由于本桥梁贴近水面，受水汽腐蚀比较严重，因此对桥梁防腐蚀涂装提出了比较高的要求，详细涂装见下表：

表4.1钢结构防腐涂层配套体系

结语

通过对本桥的设计，得出以下体会：

（1）由于人行桥荷载较小，因此桁架杆件截面可取得较小，节间距离可取得较大，增加了天桥轻巧感和通透性，减少了烦琐和累赘感。

（2）取消节点板在同类桥梁设计中是一项新的技术。没有节点板，天桥看起来更加简洁大方。无节点板桁架节点构造处应力集中较大，设计中应该充分考虑。这种形式节点构造只能适用于人行天桥之类活荷载较小的情况。

（3）关于腹杆的设置及截面尺寸的确定，应注意在支座处设置竖腹杆，且该处截面及板厚应较其它处腹杆大、厚。这样设置，一是因为支座处受力较大，杆件截面需要加强；二是设置竖腹杆更加符合力的传递路径。

参考文献：

〔1〕官润荣，《箱型截面杆件无节点板全焊接钢桁架人行天桥设计》[期刊论文]-城市道桥与防洪，2009年8月第8期；

〔2〕王定文、刘爱荣、赖泉水，《三角形箱形截面无节点板全焊接钢桁架人行天桥》[期刊论文]-桥梁建设，2002年第4期

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看