装配式型钢桥梁的计算解析

娄嘉耀

浙江中和建筑设计有限公司 浙江 绍兴 312000

1 工程概况

本文所探讨装配式钢桥，是以型钢作为桥梁主梁受力构件的小跨径简支梁桥，型钢钢材通过工厂预加工后，运输至桥梁桥址处进行装配。该桥型优点为，施工方便环保，无须河道围堰。对于环境影响要求较高和施工工期较为紧张的情况，具有较大的优势[1]。

2 技术参数

人行桥梁总宽2.5米，跨径10米， 桥面铺装采用3cm柳桉木铺装。桥梁栏采用钢栏杆，栏杆高度为不小于1.1m。

桥梁上部结构采用3根H型钢，钢型号为HM400×300，为单跨简支结构。下部结构为浆砌块石挡墙（利用现状河坎挡墙，并注浆加固），其上设置钢筋混凝土台帽以放置型钢主梁。人行荷载取3.5KN/m2，采用midas2019有限元计算软件计算[2]。

3 计算过程

根据《公路钢结构桥梁设计规划》JTG D64-2015第5.3.1条验算强度，应力结果小于规范规定的270MPa。

图1 基本组合工况下主梁应力图(MPa)

主梁最大拉应力：37.8Mpa；

考虑1.1的重要性系数后，小于270Mpa，满足设计要求！

根据《公路钢结构桥梁设计规划》JTG D64-2015第5.3.1条验算剪应力，应力结果小于规范规定的155MPa。

图2 基本组合工况下主梁腹板剪力图(KN)

最大剪力为30.8KN，最大剪应力为8.1MPa。考虑1.1的重要性系数后，小于270Mpa，满足设计要求。

根据《公路钢结构桥梁设计规范》JTG D64-2015第4.2.3条规定，汽车车道荷载引起的正负挠度绝对值之和应小于l/500。故本桥的限值为10m/500=0.02m。

图3 正常使用工况下主梁挠度图(mm)

根据计算结果，最大挠度位于跨中位置为10mm，小于20mm的规范限值要求，满足设计要求。

故从以上计算数据分析可知，型钢人行桥荷载内力比结构抗力限值约为15%，挠度比结构限值约为50%。因此，型钢桥梁具有比较大的强度优势，在实际应用中，往往结构强度不是制约桥跨的主要因素，反而跨中挠度会明显更接近限值界限，制约跨度的增长。同时随着跨度增加，钢桥还会出现共振频率问题，出现行走时的振动现象。故型钢桥梁的设计更应注意正常使用情况下的各种控制要求。

4 结束语

钢结构人行桥在本次工程中实际造价为35万元，相比钢筋混凝土桥型需造价约40万元（主要费用多在河道围堰，支架搭设等费用）。在造价上，直接节省费用15%；在施工范围上，由于钢桥不用大开挖及围堰，施工操作过程的工作面要求较少；具有环保污染小等特点；在施工工期上，钢桥相比混凝土桥梁，受气候影响小，在雨季也可实施桥上部主梁，施工工期缩短约15%～20%。钢桥相对不利的地方，就是桥梁成桥运行后，对钢材结构的防锈、维护、保养支出需有一定成本。

综上所述，在建设条件受限的情况下，钢结构人行桥具有美观、舒适、可实施性高等优点。