淺談某電廠鋼結構天橋設計

張小樂+李鑫榮

摘 要：某電廠主廠房與綜合辦公樓之間設置一人行天橋，采用鋼管桁架結構，通過有限元計算模型進行分析，結果表明：該天橋應力、變形、基頻等各項指標都滿足規范要求，外形滿足電廠“去工業化”設計理念；同時介紹了支座節點設計，可供技術人員作同類設計時參考。

關鍵詞：天橋；鋼桁架；結構設計；節點設計

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置一道人行天橋，經過多方案比選，結構體系采用焊接鋼管桁架結構。鋼管桁架結構線條流暢，體型優美，易于實現建筑設計的藝術追求，滿足電廠“去工業化”理念。天橋外圍護采用全透明鋼化玻璃，鋼結構表面均需防腐除銹，面漆顏色采用乳白色，與廠區整體色調一致。鋼桁架由兩排鋼管雙柱支撐，鋼管柱基礎采用現澆鋼筋混凝土雙柱杯口基礎。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構。

2 結構設計特點

結構布置及構件截面形式。該橋橋面采用鋼梁-現澆鋼筋混凝土板組合結構，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，加快施工進度，同時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，組合梁結構剛度較大，有利于減少在荷裁作用下的撓度，減少振動，提高行人通過時的舒適度。橋面主梁HM390X300X10X16，次梁HM294x200x8x12，次梁間距2m，材料Q235B；為增強天橋立面效果，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，看起來像一個個三棱錐緊密相連，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無縫鋼管。

3 靜力計算與分析

3.1 荷載取值（自重由程序自動考慮）

3.2 荷載組合

計算時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風荷載工況；（3）1.20恒載+1.40風荷載工況；（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 計算結果及驗算

（1）構件強度計算。通過計算分析，構件在各種荷載組合工況下，最不利內力設計值和驗算均滿足規范要求。構件在最不利荷載組合工況下，，應力比均小于0.85，滿足規范規定的強度要求。（2）位移計算。橋面最大豎向撓度為：37mm

5 節點設計介紹

鋼管桿件在節點處采用相貫直接焊接，支管與主管節點為有間隙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接焊縫、部分角焊縫，沿全周焊接并平滑過渡。支管管壁與主管管壁之間的夾角大于或等于120°時的區域采用對接焊縫或采用帶坡口的角焊縫。支管端部要求采用數控放樣自動切管機切割，提高相貫線精度。鋼管桁架結構的最大難點就在于對相貫線切割的控制上，相貫線精度的把握直接關系到焊縫的焊接質量。

鋼管柱與橋面H型鋼弦桿通過4個M30螺栓連接，以實現剛接。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位置開4Φ32孔，用M30雙螺帽螺栓固定連接。為了保證支座節點的穩定性，H型鋼在節點中心間距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 結束語

該天橋采用鋼管桁架結構體系，腹桿與弦桿采用有間隙相貫焊，用鋼量約為45t，結構輕巧，造型新穎、受力合理，作為電廠人行天橋有很好的景觀效果。根據有限元結構分析，結構的應力、變形、基頻等均能滿足規范要求；同時，用鋼量也相對較為節省。本天橋的設計思路及選型可為同類工程提供設計參考，推進鋼結構天橋的推廣應用。

參考文獻：

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