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人行天橋
返回列表 來源:廣東力友鋼結構工程有限公司 發布日期:2023-01-12

鋼結構以其在造型美觀、安全性高的優勢越來越多的被應用到橋梁與房屋建造上,尤其是在條件有限、跨度大的情況下,只能考慮鋼結構。鋼結構的特點是重量輕,強度高,并且具備其抗壓以及抗拉等相關優點,相對于鋼筋混凝土結構而言,其外觀更為直觀,強度等級更高。
  在以往的人行天橋中,常常使用的材料是鋼筋混凝土,鋼結構的應用相對較少。本文將從設計要點與應用優勢來說明鋼結構在人行天橋的應用。 

 一、設計要點
  1.結構設計
  對于鋼結構的人行天橋,通常采用應用廣泛的簡支梁、連續梁結構,中間承載式桁架,而對于受力的桿件一般在鑄鐵材料的Q345三角鋼,而橋面板則采用預制板,整個橋面采用花崗石等輕型材質進行鋪層。
  對于人行天橋結構通常采用行業內公認的Midas軟件進行模擬計算,進行模型簡化,分節計算,節與節之間采用焊接剛性連接,對于受力桿件,采用beam單元進行模擬,而梁端約束釋放,一些次要的桿件則采用桁架單元。通過加上自重,對人行天橋鋼結構進行分析,加上載荷。通常載荷為動載荷,將行走在人群上的載荷進行均布加載,這和橋梁的長度有關系。再加上自重,則為該橋梁的設計載荷。通過Midas軟件計算后,和標準進行對比,查看桿件位移及結構穩定性是否滿足要求,另外還要查看天橋的垂直方向的自振頻率,看是否達到標準。
  當進行完上述結構結算后,下一步則是對鋼結構的節點焊接強度進行計算,包括主桁豎桿,主絎斜桿,橫聯斜桿,橫聯豎桿。對其軸向力,截面應力按照規范進行求解,得出其各邊的焊縫長度。
  此外還要進行鋼結構的螺栓連接強度計算,計算其在剪應力與壓應力情況下的容許載荷。最優化得出所需的螺栓數以及螺栓分布情況。
  2.振動設計
  鋼結構人性天橋的振動源主要來自兩方面,一個是行走的行人對天橋的振動;另外是過往車輛對天橋的振動。通過對人行天橋的振動原因進行動力學分析,來校核其是否滿足振動設計的要求。
  首先第一個難點是如何處理行人所施加的動載荷,因為行人的重心隨著行走移動,這樣,行人對天橋就施加了一個周期性的雙向載荷。當橋上行人很多時,動載荷勢必會隨之增大,因此通過動力學分析來計算人施加的載荷對天橋的振動響應的大小。
  而對于地面行駛的車輛,需要通過安裝傳感器,通過測量的數據來計算地面車輛對天橋的雙向振動的響應。
  在綜合人和車輛對于橋梁的振動數據后,計算模擬橋梁的自振頻率和max位移,來檢測橋梁是否能夠滿足設計要求與應用,是否會引起共振和滿足行人行走的要求。通過采用模態分析,查看其第一振型頻率是否符合規范。
  3.防腐要求
  對于鋼結構來說,暴露在空氣中容易氧化生銹。因此需要進行防腐處理,可以進行外包石材或者其他防腐材料,使鋼結構處于封閉和干燥的環境中。另外若有暴露外面的位置,可以取刷漆,鍍鋅等防腐措施,在采取這類措施之前,需要進行除銹前處理,工藝要求須達到要求,目前應用較廣泛的有噴鋅,噴鋁等防護措施,這可以使整個鋼結構達到20年左右的防腐壽命。
  綜上,對于人性天橋的鋼結構進行結構設計,需要進行整體結構強度計算,焊接強度計算;另外很關鍵的是對人行天橋進行動力設計分析。

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 二、應用優勢
  2.1優越的加工與力學性能
  鋼結構相比混凝土結構,鋼具有更強的強度,因此使用于大跨度,高載荷的建筑。而鋼結構的塑性性能更好,善于吸收各種外加靜載荷,而不會突然增大變形。而且鋼材因其韌性在動力設計中具有得天獨厚的優勢。
  2.2 施工周期短、工業化程度高
  由于鋼結構的廣泛應用,市場上可以快速買到各種所需要的型材,而且鋼結構生產廠家專業化程度高,加工精度和質量控制都達到了很高的水平。由于鋼結構重量較輕,方便運輸。其簡易的安裝形式適合采用機械化安裝,能夠減少施工周期。而且鋼結構采用的是螺栓連接或者焊接,易于拆卸安裝,并可不斷重復利用,相比混凝土其他結構有不可比擬的好處。
  2.3 設計簡單,計算可行性強
  因為鋼鐵原材料的生產較好的控制了生產質量,使得鋼結構的材料性能接近均勻,因此對于模擬計算結果和實際的情況差別不大。在設計中可以廣泛采用經驗公式或者模擬軟件,
  結算結果更加可信。
  2.4 經濟優勢
  對于大跨度和重載荷天橋,采用鋼結構可以節約2/5自重。由于自重減輕,節省了施工安裝和材料費用,減少基礎造價。而且鋼結構采用的材料用量也小于混凝土的用量。這就大大節約了成本。
  2.5 易于回收
  由于社會發展周期加快,建筑與結構的更新速度大大增加。因為鋼結構大多數采用螺栓結構,易于拆卸,而且對于環境的危害小??梢赃M行回收,重復為企業和社會創造經濟與環保效益。

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3、結語
  隨著城市的快速發展和城市人口的急劇膨脹,為了保護行人過街安全和公共交通的需要,人行天橋在城市建設中被廣泛應用。而鋼結構以其安全性能,設計可靠,施工周期短,經濟性強和環保等特點受到越來越多城市建設者的青睞,極好的滿足了城市建設者的需要。隨著鋼材材料品種的完善,行業標準化,這些都將會為鋼結構的進一步發展提供廣闊的空間。

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