某人行天橋計算模型對比分析

馬 悅 楊海平 謝圣綱

（重慶市設計院，重慶 400039 ）

1 工程概況

本工程位于江北觀音橋商圈環(huán)道銀鑫菜市場的T字型交叉路口段，設計范圍為該路段的人行過街系統(tǒng)設計，經分析研究后確定為人行天橋。天橋長63.5 m，寬4 m，為鋼箱梁結構人行天橋，橋梁平面布置如圖1所示。

圖1 橋梁平面布置圖

現因景觀改造，該人行天橋擬鏟除原有面層后，采用花崗巖面層重鋪橋面，拆除兩側欄桿后在兩側重新設置玻璃欄桿，并在人行天橋一側安裝路燈，在天橋兩側安裝種植花草裝飾。主要變更的荷載情況為花崗石面層恒載標準值1.55 kN/m2，種植花草裝飾恒載標準值2.31 kN/m2，路燈恒載0.8 kN/個。改造前的人行天橋現狀情況如圖2所示。

圖2 改造前人行天橋現狀示意圖

2 人行天橋的計算結果分析

鋼箱梁橋體和鋼筋混凝土柱是一種成熟的人行天橋設計方案，相關人員對此提供了充足的理論支持和實踐研究[1-5]。但是，橋梁博士V4.0作為一種較新的計算軟件，在過往常用的橋梁博士V3.0的基礎上有較大變化，其建模過程中各參數的取值和計算結果的可靠性仍需要大量實例的驗證。同時，如果在建模過程中對梯道梁等部件采用了簡化處理，將對計算結果產生未知的影響。有鑒于此，本文分別在橋梁博士中建立了無梯道模型、梯道轉換為荷載模型和含梯道模型，在Midas Civil中建立了含梯道模型，對比了不同計算軟件中計算結果的差異，分析了模型簡化程度對計算結果的影響。

2.1 模型簡化對人行天橋計算結果影響的對比分析

典型的無梯道模型和含梯道模型的運營階段標準組合豎彎矩My內力組合包絡圖如圖3所示。

圖3 無梯道模型和含梯道模型運營階段標準組合豎彎矩My內力組合包絡圖

將三種人行天橋模型的標準組合節(jié)點位移包絡值匯總，可以得到無梯道模型、梯道轉換為荷載模型和含梯道模型的運營階段標準組合豎彎矩My內力組合包絡值對比表如表1所示。

表1 運營階段標準組合豎彎矩My內力組合包絡值對比表

同時，在鋼箱梁上取三個應力點，得到三種模型中不同應力點的最大應力值和最小應力值對比表如表2所示。

表2 運營階段標準組合應力包絡值對比表

從上述數據可以看到，無梯道模型的內力包絡值計算結果最大偏差達到了11.2%，梯道轉換為荷載模型的應力值計算結果最大偏差達到了15.9%，說明如果對梯道梁等部件采用了簡化處理，將對計算結果產生明顯影響。

典型的無梯道模型和含梯道模型的標準組合節(jié)點位移包絡圖如圖4所示。

圖4 無梯道模型和含梯道模型標準組合節(jié)點位移包絡圖

將三種人行天橋模型的標準組合節(jié)點位移包絡值匯總，可以得到無梯道模型、梯道轉換為荷載模型和含梯道模型的標準組合節(jié)點位移包絡值對比表如表3所示。

將兩種人行天橋模型的豎向主振型模態(tài)和頻率值匯總，可以得到無梯道模型和含梯道模型的豎向主振型模態(tài)和頻率值對比表如表4所示。

從上述結果可以看出，當將梯道梁簡化為荷載加載在主梁上時，人行天橋的周期和頻率計算結果有較大變化，而頻率是人行天橋設計時的重要指標之一，因此，應在模型中考慮人行天橋梯道梁的影響。

2.2 不同計算軟件的對比分析

為判斷有限元計算模型計算的準確性，采用Midas Civil和橋梁博士4.0分別建立有限元模型，并對計算結果進行了對比，兩種有限元軟件所建立的有限元模型對比圖如圖5所示。

圖5 Midas Civil和橋梁博士V4.0的有限元模型對比圖

兩種有限元模型的自重內力計算結果對比圖如圖6所示。

圖6 Midas和橋梁博士的自重內力計算結果對比圖

上述計算結果表明，兩種有限元模型在自重影響下的內力情況具有足夠的相似性，可以作為后續(xù)分析的依據。

兩種有限元模型的運營階段內力計算結果如表5所示。

表5 運營階段標準組合豎彎矩My內力組合包絡值對比表

上述計算結果表明，因為模型建立、荷載添加等方面的差異，導致Midas Civil和橋梁博士V4.0在計算結果上存在一定的不同。

3 結語

（1） 橋梁博士V4.0與Midas Civil的計算結果對比表明，該軟件對鋼箱梁人行天橋的計算結果比較可靠。

（2） 橋梁博士V4.0與以前常用的橋梁博士V3.0在模型建立、荷載添加等方面均具有較大的差異，為保證建模過程的準確性，建議在前期適應階段采用Midas Civil等軟件進行計算結果的對比驗證。

（3） 在建模時是否考慮梯道梁或者等效荷載，對人行天橋的計算結果具有明顯的影響。