人行天橋四跨鋼箱梁橋計算

1、人行天橋四跨鋼箱梁橋設(shè)計計算書2004年4月14日箱梁各構(gòu)件應(yīng)力分析 對人行天橋用空間8節(jié)點薄殼單元進行模擬，結(jié)構(gòu)計算的有限元整體模型和局部板件薄殼模型如圖1所示，去除頂板后的局部節(jié)段模型圖見圖2所示：圖 1 人行天橋靜力分析計算模型圖 2 人行天橋靜力分析去除頂板后局部節(jié)段計算模型計算荷載包括結(jié)構(gòu)自重、二期恒載及欄桿、人群荷載。薄殼單元部分的加勁梁按均布面荷載加載，人群荷載按照均不面荷載加以考慮。加載圖見圖3：圖 3 人行天橋靜力分析加載模型計算結(jié)果根據(jù)兩種工況人群荷載的作用情況，分別考慮人群滿布及人群隔跨布置兩種情況。計算結(jié)果如下：根據(jù)兩種工況的荷載作用情況得到兩組應(yīng)力計算結(jié)果，這里給出了

2、板件在各種工況最大應(yīng)力下的應(yīng)力分布云圖。(1) 頂板的應(yīng)力（a）順橋向應(yīng)力（kPa）（b）橫橋向應(yīng)力（kPa）（c）Mises應(yīng)力（kPa）（d）順橋向應(yīng)力（kPa）（局部放大）（e）橫橋向應(yīng)力（kPa）（局部放大）（f）Mises應(yīng)力（kPa）（局部放大）圖4 頂板應(yīng)力分布圖 由圖4看出：頂板在支座處應(yīng)力較大，最大約-150MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在50 MPa以下。頂板的Mises應(yīng)力大部分在50MPa以下，只有在支座附近的Mises應(yīng)力較大，最大約160Mpa，高應(yīng)力區(qū)域面積較小，應(yīng)力集中。(2) 底板的應(yīng)力（a）順橋向應(yīng)力（kPa）（b）橫橋向應(yīng)力（kPa）

3、（c）豎向應(yīng)力（kPa）（d）Mises應(yīng)力（kPa）（e）順橋向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（f）橫橋向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（g）豎向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（h）Mises應(yīng)力（kPa）(局部放大)圖5 底板應(yīng)力分布圖 由圖5看出：底板在支座處應(yīng)力較大，最大約-130MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在40 MPa以下。底板的Mises應(yīng)力大部分在40MPa以下，只有在支座附近的Mises應(yīng)力較大，最大約130Mpa，高應(yīng)力區(qū)域面積較小，應(yīng)力集中。(3) 腹板的應(yīng)力（a）順橋向應(yīng)力（kPa）（b）豎向應(yīng)力（kPa）（c）Mises應(yīng)力（kPa）（d）順橋向應(yīng)力（局部

4、放大）（kPa）（e）豎向應(yīng)力（局部放大）（kPa）（f）Mises應(yīng)力（局部放大）（kPa）圖6 頂板U肋應(yīng)力分布圖 由圖6看出：腹板在支座處應(yīng)力較大，最大約70MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在30 MPa以下。腹板的Mises應(yīng)力大部分在30MPa以下，只有在支座附近的Mises應(yīng)力較大，最大約70Mpa。(4) I肋應(yīng)力（a）順橋向應(yīng)力（kPa）（b）豎向應(yīng)力（kPa）（c）Mises應(yīng)力（kPa）（d）順橋向應(yīng)力（局部放大）（kPa）（e）豎向應(yīng)力（局部放大）（kPa）（f）Mises應(yīng)力（局部放大）（kPa）圖7 I肋應(yīng)力分布圖 由圖7看出：I肋在支座處應(yīng)力較大

5、，最大約75MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在35 MPa以下。I肋的Mises應(yīng)力大部分在40MPa以下，只有在支座附近的Mises應(yīng)力較大，最大約75Mpa。(5) 橫隔板的應(yīng)力（a）橫橋向應(yīng)力（kPa）（b）豎橋向應(yīng)力（kPa）（c）Mises應(yīng)力（kPa）（d）橫橋向應(yīng)力（kPa）（局部放大）（e）豎橋向應(yīng)力（kPa）（局部放大）（f）Mises應(yīng)力（kPa）（局部放大）圖8 橫隔板應(yīng)力分布圖 由圖8看出：橫隔板在支座處應(yīng)力較大，最大約125MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在70 MPa以下。橫隔板的Mises應(yīng)力大部分在75MPa以下，只有在支

6、座附近的Mises應(yīng)力較大，最大約125Mpa。(6) 支座處局部加強加勁肋應(yīng)力（a）順橋向應(yīng)力（kPa）（b）橫橋向應(yīng)力（kPa）（c）豎橋向應(yīng)力（kPa）（d）Mises應(yīng)力（kPa）（e）順橋向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（f）橫橋向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（g）豎橋向應(yīng)力（kPa）(局部放大)（h）Mises應(yīng)力（kPa）(局部放大)圖9 支座處局部加強加勁肋應(yīng)力分布圖 由圖8看出：支座處局部加強板件在支座處應(yīng)力較大，最大約140MPa，其它部位的要小一些，大部分頂板的順橋向壓應(yīng)力在50 MPa以下。支座處局部加強板件的Mises應(yīng)力大部分在50MPa以下，只有在支座附近的Mises應(yīng)

7、力較大，最大約120Mpa。(6) 應(yīng)力分析結(jié)論 對全橋進行全橋板殼模型進行分析，通過以上的應(yīng)力結(jié)果分析可以看到，頂?shù)装逋馄溆嗖课坏陌寮膽?yīng)力，包括主應(yīng)力及MISES應(yīng)力皆遠小于所選鋼材Q345D的極限強度，小于280Mpa，在頂?shù)装宓木植课恢?，板件的?yīng)力可能達到160 Mpa左右，但是高應(yīng)力區(qū)域的面積非常小，屬于應(yīng)力集中現(xiàn)象。因而應(yīng)力分析的結(jié)果表明在正常使用荷載下該橋的各構(gòu)件的應(yīng)力滿足設(shè)計要求。箱梁整體受力分析 給分析主要包括人行天橋的剛度分析，支座反力分析及在模態(tài)分析。對整體分析采用平面桿系進行。桿系模型如圖10所示，顯示截面模型如圖11所示：圖 10 人行天橋整體分析桿系計算模型圖 11

8、 人行天橋整體分析桿系計算模型支座反力匯總最大支座反力：中墩最大支座反力為466.05KN，邊墩最大支座反力為103.99KN，3號墩最大支座反力為381.13 KN。2剛度分析在自重、二期橫載及人群荷載作用下計算得到主梁的豎向位移如圖12所示，圖 12 箱梁豎向位移圖的最大位移為-0.02727m。滿足要求。2模態(tài)分析人群荷載的頻率是在1.52.3HZ模態(tài)分析分析在人群荷載作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生共振的可能性，發(fā)生震動時，初始幾階頻率的能量較大，因而結(jié)構(gòu)的初始幾階頻率應(yīng)該落在1.52.3HZ之外，模態(tài)分析采用平面桿系進行分析，分析模型如圖12所示：圖 12 人行天橋模態(tài)分析模型分析顯示結(jié)構(gòu)的一階頻率為0.818，二階頻率比為1.188，三階頻率為1.605，四