过街天桥计算书-secret

目录1.建筑结构说明书——————————————3一、工程背景———————————————————3二、工程概况———————————————————3三、设计依据———————————————————4四、设计理念———————————————————52.结构设计计算书——————————————6一、结构形式选择—————————————————6二、荷载取值———————————————————8三、模型选取———————————————————10四、基本假定———————————————————12五、结构设计计算—————————————————12（1）支座反力————————————————15（2）位移分析————————————————17（3）桥梁内力分析——————————————20（4）在最不利组合下应力分析—————————25（5）地震分析————————————————25（6）验算拉索————————————————27（7）验算斜拱————————————————27（8）验算箱形梁截面—————————————28（9）柱设计—————————————————29六、基础设计—————————————32七、经济分析—————————————36附录一、建筑设计说明书一背景本工程位于xx商业区十字路口，附近有xx商场、xx百货、xx百货等大型商场，人流量特别大。xx商业区作为xx市延续至今具有悠久历史和深厚文化底蕴的商贾云集之地，与xx大街，xx，并称三大传统商业区。在广大消费者心目中是商业经营的黄金地段，更是首都经济繁荣的象征。而本工程所设计的人行天桥是一座景观天桥，建成后将是xx具有代表性的一个建筑，可供中外游客观赏。选址地势平坦，桥体东西长40m,包括机动车道16m以及两边的人行道和绿化带各12m，南北20m。二工程概况1设计要求该桥为城市景观桥，天桥的建筑艺术应与周围建筑景观协调。主体结构的造型要简洁明快通透，附属结构（栏杆、照明等）要兼具美观与实用性。桥面净宽5m；桥面横坡：横坡为向外双向横坡2％；地震烈度八度；要求天桥东西向40m跨越机动车道及人行道，地面标高50.0m。年平均气温以15℃计；极端最高气温以45℃计；极端最低气温以-15℃计；天桥上部结构竖向自振频率不应小于3Hz；天桥、梯道（坡道净空均应满足规范要求。）2编写建筑设计说明书3绘制建筑方案图，包括桥的总平面图,平面图，立面图，侧立面图,桥面布置图，楼梯细部图等。4绘制效果图，根据拟定设计的背景资料，制作效果图。三设计依据设计参考书：《结构设计原理》叶见曙主编，人民交通出版社《桥梁工程》白宝玉主编，高等教育出版社《钢结构基本原理》沈祖炎等主编，中国建筑工业出版社《建筑结构抗震设计》李国强等编，中国建筑工业出版社《基础工程设计原理》袁聚云等编著，同济大学出版社现行结构设计国家有关规范及标准，xx地方标准:《CJJ69-95城市人行天桥与人行地道技术规范》《建筑结构荷载规范》GB50009-2001《建筑抗震设计规范》GB50011-2001《公路工程抗震设计规范》《钢结构设计规范》GB50017-2003《建筑地基基础设计规范》《建筑桩基技术规范》国家及xx市各部门颁布的有关规定技术规程，以及大赛主办方提供的相关文件。四设计理念轻盈、动态、美丽，是蝶的身影。勤劳、坚持、飞舞，是蝶的灵魂。xx的繁华神圣，xx的车水马龙，在这一方不息的流动中，侧目、驻足似乎都不易，因为眼前的美景应接不暇、顾此失彼，要想锁住那一汪清谭的眼神，需要的是无可复制的美、内外兼修的美。所以有了“蝶·舞”的概念与诞生。“黄四娘家花满蹊，千朵万朵压枝低。留连戏蝶时时舞，自在娇莺恰恰啼。”“蝶·舞”姿态潇洒可爱，不免使漫步的人也流连忘返，在xx这样一个车水马龙的商业中心坐落着一只舞动的“蝴蝶”，不免能吸引更多的中外游客、商旅、投资商驻足停留，从而带动中国的经济展翅腾飞，“乘风飞去急，映日舞来徐。”相信不久的将来，祖国一定会以迅雷之势走向繁荣富强。“穿花蛱蝶深深见，点水蜻蜓款款飞，传语风光共流转，暂时相伴莫相违。”蝴蝶的美丽妙不可言，而xx的美，xx的美，xx人的淳朴美，更是不言而喻，xx这个现代文明孕育的润土，配合上大自然舞动的精灵，正是人与社会和谐发展的体现。舞动的蝴蝶、别致的美丽、精致的生活、文化的膨胀、繁华的商业，悠久的历史，一切的一切似乎都在述说着祖国的繁荣昌盛、首都的和谐美好，奥运的魅力！第一章结构设计计算书一、结构形式选择本工程位于繁华的xx大型商业区，考虑满足行人交通需要的建筑功能和建筑审美要求，又因为位于xx中心十字路口处，故考虑在该十字路口采用“蝶形”拱式斜拉桥，桥面采用钢箱梁结构，由于卵石层承载力高、埋深稳定、厚度大，所以采用钻孔灌注桩基础。设有两道电梯，楼梯采用悬臂式，考虑到楼梯与柱的连接，将楼梯梁搁置在两个钢骨混凝土柱，踏面、踢面采用钢板焊接。在建筑结构科学使用及与周围环境协调的原则下，优先经济的选用该结构形式，采用拉索减少桥面梁的截面弯矩，由于采用对称结构形式有更好整体性及空间刚度，钢结构便于制造，运输，安装，施工速度快，很好的解决了因施工给交通带来的不便。整个桥体美观，通行量大。栏杆采用玻璃板式，体现了现代建筑发展的方向，与环境融洽，且安全性高。桥东西向跨度40m,南北向20m,桥面呈弧形。桥底面机动车道最高净空高5.1m，两端最低净空高4.5m满足最低净空4.5m的规范要求。拉索钢束直径d=４0mm，采用Q345钢，预应力值为300KN，采用防腐油脂＋发泡剂＋保护罩的防腐体系。拱截面采用钢管式，采用Q345钢，直径500mm，壁厚40mm,两端实心，提高端部受力性能。拉索与拱采用一般锚固连接，与钢箱梁采用锚箱连接，拱与地面采用栓焊结合。拱采用圆弧形式，宽度40米，高13.88m。钢箱梁高９00mm,上部宽5m,下部宽3.7m,截面形式如图，桥面和踏面面层均采用如下形式：钢管混凝土柱，便于与钢箱梁及楼梯的连接，其截面：二、荷载取值1恒荷载：桥面弧长S=43.53m，宽度B=5m。钢箱梁：1q=mg/2SB=136624.08×9.8/(2×43.53×5)=3.082/mKN其中质量m在施工图中已统计。桥面混凝土厚t=40mm，密度由《城市人行天桥与人行地道技术规范》查得，混凝土面层重：94.08.9102404.022gtq2/mKN斜拱自重：斜拱最高点标高13.88m，与水平面呈60度，计算弧长为55.08m,截面直径500mm,壁厚40mm。q3=π（R2-r2）×ρ=3.14х（0.25х0.25-0.21х0.21）х78.2=1.417KN/m2活荷载a.基本可变荷载——人群荷载：桥跨21mL=43.53m100m，由《城市人行天桥与人行地道技术规范》第３．１．３．２条得：单位面积上的人群荷载,2/53.3]20/)20[(]80/)20(25[mKNBLW其中：L--加载长度，43.53m;B--半桥宽度，大于4m取4m;换算成线荷载为17.65KN/mb.风荷载：按《城市人行天桥与人行地道技术规范》第３．１．９条得：由《建筑结构荷载规范GB50009—2001》附录D基本雪压和风压的确定方法得基本风压为0.45风压标准值:204321/40.045.080.000.130.185.0mKNWKKKKW①桥面风荷载为：箱型截面与玻璃护栏截面总高2m，横向风荷载mKNW/8.024.01根据《城市人行天桥与人行地道技术规范》３．１．９．２：纵向风荷载0.16KN/m140%0.4W2②斜拱的风荷载：横向风荷载mKNW/16.04.04.03纵向风荷载mKNW/16.04.0%404.04c雪载：按《城市人行天桥与人行地道技术规范》３．１．１４查《建筑结构荷载规范GB50009—2001》6.2屋面积雪分布系数,取拱形屋面积雪分布系数flMr8且0.1M0.4r，其中l为跨度,f为拱高。本工程中l=40m,f=1.5m，计算得M=3.331，取1。由《建筑结构荷载规范GB50009—2001》附录D基本雪压和风压的确定方法得基本雪压：20/4.00.40.1mKNSSrk其中：r—屋面积雪分布系数0S—基本雪压3偶然荷载a汽车撞击荷载：由于柱子布置在人行道外缘，不存在汽车撞击的可能。b地震荷载：按《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，xx设计地震分组为第一组，（卵石层作为桥基持力层，覆盖层厚度d=1.0+1.0+2.0+0.6+1.5=6.1m)场地类型为Ⅱ类，场地卓越周期取0.4s，设计基本加速度为0.2g，基本地震烈度8度，阻尼比0.02。重力荷载代表值为100%恒荷载（不考虑雪荷载），一般不考虑桥面活荷载。《建筑抗震设计规范》GB50011-2001，第5.1.1规定8、9度时的大跨度和长悬臂结构及9度时的高层建筑，应计算竖向地震作用。计算地震反应的常用方法有振型分解反应谱法和时程分析法。设计中由Midas\Civil2006用反应谱分析法计算。地震作用按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）规定的α反应谱曲线由软件计算。三、计算模型选取桥面上的荷载全部由钢箱梁承担，一部分传递到两端的钢管混凝土柱→基础→地基，另一部传递到拉索→斜拱→基础→地基。利用Midas\Civil2006软件建立计算模型：将每个桥面划分为40个梁单元，每个拱划分为为10个单元，拉索共14条，每条拉索为一单元；模型中桥面与柱的连接方式为铰接，拱与地面的连接方式为刚接。下面是不同角度所看到的计算模型：三维视图为：图3-1侧立面视图为图3-2平面视图为图3-3根据经验选取箱梁、拱的尺寸以及拉索的预拉力，利用Midas建模并运行，观察拱的竖向挠度以及桥的自振频率，我们发现：增大拉索的预拉力，桥面下沉减少，拱挠度增大（向上）；减小拱的质量，拱的挠度增大，桥的自振频率增大；增大拱的截面直径，刚度增大，其变形愈小。最终，通过反复的调节各构件尺寸及拉索的预拉力，我们得出了如下数据：钢箱梁截面：高度９００ｍｍ，钢板厚度１０ｍｍ，布置６道连接上下桥面的加劲勒，分为７个箱室。斜拱截面：截面形式为管形，截面直径５００ｍｍ，壁厚４０ｍｍ。拉索：采用多股圆形截面钢丝绞制而成，总截面面积为１２５６平方米毫米，预拉力为１６０ＫＮ。四、基本假定1、构件符合小变形、小应变的假定；2、材料为各向同性的线弹性材料；3、荷载仅作用节点上。五、结构设计计算a承载能力极限状态：按《建筑结构荷载规范》：式中γG—永久荷载的分项系数；γQi—第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数;SGK—按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；SQik—按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值,其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；Ψci—可变荷载Qi的组合值系数；n—参与组合的可变荷载数。b正常使用极限状态：按《建筑结构荷载规范》GB50009-2001按照《城市人行天桥与人行地道技术规范》3.1.1计算分析过程中考了基本荷载工况的组合：组合Ⅰ：基本可变荷载与永久荷载的一种或几种相组合。①承载能力极限状态1.2×恒载+1.4×基本可变荷载②正常使用极限状态1.0×恒载+1.0×基本可变荷载组合Ⅱ：基本可变荷载与永久荷载的一种或几种与其他可变荷载的一种或几种相组合。③承载能力极限状态1.2×恒载+1.4×基本可变荷载+1.4×0.6×风荷载+1.4×0.7×雪荷载④正常使用极限状态1.0×恒载+1.0×基本可变荷载+1.0×0.7×风荷载+1.0×0.7×雪荷载组合Ⅲ：结构重力、１ｋＮ/ｍ２人群荷载、预应力中的一种或几种与地震力相组合。⑤1.2×恒载+1.4×基本可变荷载+1.3×水平地震荷载+0.5×竖向地震荷载⑴支座反力组合③为最不利组合。1.2×恒载+1.4×基本可变荷载+1.4×0.6×风荷载+1.4×0.7×雪荷载节点F