某异型钢桁架人行桥设计

鄢余文

1 工程概况

四川省都江堰“壹街区”是上海对口援建都江堰市的成街区开发项目。为满足蒲阳河两岸人流通行，新建蒲阳河 1号桥，桥梁位置重要，景观要求较高。

通过方案比选，桥梁最终采用单跨异型钢桁架结构。钢桁架又分为主桁架及附属桁架，共长 43.2m。桥面桁架旋转的空间形成了一个独特而富有动态的结构，使行人拥有了持续变化的视觉体验。钢桁架造型新颖独特，配以红色亮丽涂装，美不胜收。桥梁建成后效果如图 1所示。

2 结构特点

普通断面钢桁架桥在我国应用较广，该类型钢桁架桥结构简单，受力明确，施工方便。而断面扭转的异型钢桁架桥相比各方面就要复杂得多，表 1对此进行了对比。

表1 普通钢桁架桥与异型钢桁架桥的对比

异型钢桁架桥的复杂特点，对桥梁的设计以及加工制作提出了更高的要求。

3 主要技术标准及指标

1)设计安全等级:二级，结构重要性系数为 1.0。

3)设计荷载:a.恒载。主桁架采用Q 345B钢材，桥面系支撑桁架采用Q235B型钢，钢材重度取 78.5 kN/m3。桥面系木板重度为6.0 kN/m3。栏杆按3.5 kN/m计。b.活载。人群荷载取4.0 kN/m2。c.温度荷载。整体升温 26℃，整体降温29℃。

4)抗震标准:抗震设防烈度为 8度，地震动峰加速度值为 0.2g。

5)设计水位:为698.005 m(1956年黄海高程系)，桥下无通航要求。

4 结构布置

桥位处河口宽38m，桥梁计算跨径39.6m，加上桥头3.6m，桁架桥总长43.2m，其中附属桁架长度14.4m。梁底高出设计水位1.67m。

桥梁按正交布置，桥面不设纵、横坡，桥头设人行踏步及坡道与地面接顺。

桥梁主体结构采用异型断面钢桁架，桥面系为型钢支撑加木地板。下部结构采用直壁式桥台，基础为扩大基础(见图 2)。

4根通长主桁杆截面为边长 0.5m的正方形，为适应整体截面扭转，有 3根主桁杆正方形截面四边绕杆轴扭转渐变。

主桁杆之间设边长为0.2m，0.3 m的两种正方形斜撑杆。下弦杆之间设边长 0.3m正方形底横杆。桁架节点间距 1.8m，节点及各杆端内部设加劲板。

1.教学的简约化是时代的需要。简约化已经是具有时代气息的价值理念，人类的认识总是经历简单——复杂——简约的过程，而简约决不是回到从前，而是超越与进步，力避繁琐、崇尚简约作为一种新的时代精神要求，已经渗透到生活的各个领域，课堂教学作为教师向学生传播人类价值理念的平台，理应发现、发扬、崇尚这一真正以学生为本的基本理念，教师和学生应该过一种简约轻松而深刻自由的教学生活。

桥头附属桁架为普通矩形断面钢桁架，桁架各杆件截面同主桁架。附属桁架与主桁架焊接固定，长度 14.4m，为主桁架增加稳定。

桥梁上部钢桁架均采用Q 345B全焊钢结构，钢桁架在工厂部分预制，现场拼装，最后整体吊装就位。整体吊装重量约 178 t。钢桁架就位后焊桥面型钢和栏杆，铺人行道木板。

5 计算分析

1)静力分析。

整体结构分析程序采用MIDAS/Civil 2006。钢桁架桥各杆件均采用梁单元模拟。成桥阶段及使用阶段的钢桁架内力、应力状态按初等理论进行有限元计算。

结构自重及人群活载按程序加载，桥面系、栏杆等按外荷载作用在结构上。

桥梁计算模型如图3所示。

通过计算，在恒载 +活载的基本荷载组合下，异型桁架上弦杆最大压应力为70.3MPa，下弦杆最大拉应力为60.0MPa。底横杆最大压应力为60.6MPa，最大拉应力为52.2MPa。

斜撑杆最大压应力为138.5MPa，最大拉应力为109.6MPa。斜撑杆最大应力仅发生于桁架东侧未扭转梁端，可见桁架整体受扭转动趋势。

附属桁架最大压应力为72.4MPa，最大拉应力为81.7MPa。

恒载+活载下，桁架跨中最大位移为3.2 cm=L/1 237.5＜L/800，桁架结构刚度较好，满足规范要求。

2)稳定分析。

稳定计算模型活载按照对桁架压力最大原则加载布置，结构一阶屈曲失稳安全系数为 106，计算结果表明结构具有良好的稳定性能。

3)特征值分析。

桁架自振频率计算采用有限元计算，结构第一阶自振频率为3.27 Hz，自振周期为0.305 s，满足规范要求。

6 结语

随着我国经济的迅速发展，桥梁的景观要求受到越来越高的重视。本文所介绍的异型钢桁架桥造型独特，新颖美观，极富创意。

相比普通断面钢桁架桥，异型钢桁架桥杆件构造，节点连接，结构受力均较复杂，加工制作难度也较高。由于桥梁断面往一侧扭转，桁架整体也是扭转受力，未扭转梁端部分斜撑杆受力较大。异型钢桁架的上下弦杆、其他部分斜撑杆以及其他杆件受力不大。同时为增加桁架整体稳定，需要在异型端增设附属桁架。通过计算分析，该异型钢桁架桥强度、刚度、稳定与自振频率均满足规范要求，结构安全可靠。

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