淺談某電廠鋼結(jié)構(gòu)天橋設(shè)計(jì)

張小樂(lè)+李鑫榮

摘 要：某電廠主廠房與綜合辦公樓之間設(shè)置一人行天橋，采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)，通過(guò)有限元計(jì)算模型進(jìn)行分析，結(jié)果表明：該天橋應(yīng)力、變形、基頻等各項(xiàng)指標(biāo)都滿(mǎn)足規(guī)范要求，外形滿(mǎn)足電廠“去工業(yè)化”設(shè)計(jì)理念；同時(shí)介紹了支座節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，可供技術(shù)人員作同類(lèi)設(shè)計(jì)時(shí)參考。

關(guān)鍵詞：天橋；鋼桁架；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.189

1 工程概況

某電廠主廠房和綜合辦公樓之間設(shè)置一道人行天橋，經(jīng)過(guò)多方案比選，結(jié)構(gòu)體系采用焊接鋼管桁架結(jié)構(gòu)。鋼管桁架結(jié)構(gòu)線條流暢，體型優(yōu)美，易于實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的藝術(shù)追求，滿(mǎn)足電廠“去工業(yè)化”理念。天橋外圍護(hù)采用全透明鋼化玻璃，鋼結(jié)構(gòu)表面均需防腐除銹，面漆顏色采用乳白色，與廠區(qū)整體色調(diào)一致。鋼桁架由兩排鋼管雙柱支撐，鋼管柱基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土雙柱杯口基礎(chǔ)。天橋跨度32m，兩端各懸挑5.3m，橋面高、寬均為4m，高度12.30m，橋面采用鋼梁一壓型鋼板混凝土組合結(jié)構(gòu)。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)

結(jié)構(gòu)布置及構(gòu)件截面形式。該橋橋面采用鋼梁-現(xiàn)澆鋼筋混凝土板組合結(jié)構(gòu)，壓型鋼板做底模，采用壓型鋼板后，一方面可以取消澆注橋面混凝土的支模工序，加快施工進(jìn)度，同時(shí)也可以代替混凝土板的下層橫向受力鋼筋。與相同截面尺寸的鋼梁相比，組合梁結(jié)構(gòu)剛度較大，有利于減少在荷裁作用下的撓度，減少振動(dòng)，提高行人通過(guò)時(shí)的舒適度。橋面主梁HM390X300X10X16，次梁HM294x200x8x12，次梁間距2m，材料Q235B；為增強(qiáng)天橋立面效果，立面采用斜腹桿布置形式，與弦桿夾角為63～64°，截面Φ159X8；頂面斜豎腹桿交替布置，間距4m，看起來(lái)像一個(gè)個(gè)三棱錐緊密相連，腹桿截面Φ140X6，弦桿截面Φ273X8，鋼管柱截面Φ630X16，鋼管柱橫梁截面Φ426X12，材料均為Q235B無(wú)縫鋼管。

3 靜力計(jì)算與分析

3.1 荷載取值（自重由程序自動(dòng)考慮）

3.2 荷載組合

計(jì)算時(shí)主要考慮以下荷載組合：（1）1.20恒載+1.40活載工況；（2）1.20恒載+1.40活載+1.40X0.6X風(fēng)荷載工況；（3）1.20恒載+1.40風(fēng)荷載工況；（4）1.20（恒載+0.5X雪荷載+0.5X橋面活荷載）+1.3X水平地震作用。

4 計(jì)算結(jié)果及驗(yàn)算

（1）構(gòu)件強(qiáng)度計(jì)算。通過(guò)計(jì)算分析，構(gòu)件在各種荷載組合工況下，最不利內(nèi)力設(shè)計(jì)值和驗(yàn)算均滿(mǎn)足規(guī)范要求。構(gòu)件在最不利荷載組合工況下，，應(yīng)力比均小于0.85，滿(mǎn)足規(guī)范規(guī)定的強(qiáng)度要求。（2）位移計(jì)算。橋面最大豎向撓度為：37mm

5 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)介紹

鋼管桿件在節(jié)點(diǎn)處采用相貫直接焊接，支管與主管節(jié)點(diǎn)為有間隙T、K形相貫焊。支管與主管之間的連接沿全周用角焊縫或部分對(duì)接焊縫、部分角焊縫，沿全周焊接并平滑過(guò)渡。支管管壁與主管管壁之間的夾角大于或等于120°時(shí)的區(qū)域采用對(duì)接焊縫或采用帶坡口的角焊縫。支管端部要求采用數(shù)控放樣自動(dòng)切管機(jī)切割，提高相貫線精度。鋼管桁架結(jié)構(gòu)的最大難點(diǎn)就在于對(duì)相貫線切割的控制上，相貫線精度的把握直接關(guān)系到焊縫的焊接質(zhì)量。

鋼管柱與橋面H型鋼弦桿通過(guò)4個(gè)M30螺栓連接，以實(shí)現(xiàn)剛接。鋼管柱上先焊接一塊20厚蓋板，周圈均勻布置8塊加勁板，H型鋼翼緣和蓋板相應(yīng)位置開(kāi)4Φ32孔，用M30雙螺帽螺栓固定連接。為了保證支座節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，H型鋼在節(jié)點(diǎn)中心間距200mm布置正反6塊加勁板，立面腹桿與H型鋼之間布置3塊加勁板，如圖1所示。

6 結(jié)束語(yǔ)

該天橋采用鋼管桁架結(jié)構(gòu)體系，腹桿與弦桿采用有間隙相貫焊，用鋼量約為45t，結(jié)構(gòu)輕巧，造型新穎、受力合理，作為電廠人行天橋有很好的景觀效果。根據(jù)有限元結(jié)構(gòu)分析，結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、變形、基頻等均能滿(mǎn)足規(guī)范要求；同時(shí)，用鋼量也相對(duì)較為節(jié)省。本天橋的設(shè)計(jì)思路及選型可為同類(lèi)工程提供設(shè)計(jì)參考，推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)天橋的推廣應(yīng)用。

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