鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)以其(qi)(qi)在造型美觀、安全性高的(de)(de)(de)優勢(shi)越(yue)來越(yue)多的(de)(de)(de)被(bei)應(ying)用(yong)到橋梁(liang)與房(fang)屋建造上(shang)，尤(you)其(qi)(qi)是在條(tiao)件(jian)有限、跨(kua)度大的(de)(de)(de)情況(kuang)下，只能考慮(lv)鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)。鋼(gang)結(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)特點(dian)(dian)是重量(liang)輕(qing)，強度高，并(bing)且具備(bei)其(qi)(qi)抗壓以及抗拉等相(xiang)關(guan)優點(dian)(dian)，相(xiang)對(dui)于鋼(gang)筋混(hun)凝土結(jie)(jie)構(gou)而言，其(qi)(qi)外觀更為直觀，強度等級更高。
在(zai)以往的(de)人(ren)行天橋中，常常使用(yong)(yong)的(de)材料是鋼筋混凝土，鋼結構的(de)應用(yong)(yong)相對較(jiao)少。本(ben)文將從設(she)計(ji)要點(dian)與應用(yong)(yong)優勢來說明鋼結構在(zai)人(ren)行天橋的(de)應用(yong)(yong)。
一、設計要點(dian)
1.結構(gou)設計
對于(yu)鋼結(jie)構的(de)人(ren)行天橋，通(tong)常采用(yong)應(ying)用(yong)廣泛的(de)簡支梁、連(lian)續梁結(jie)構，中(zhong)間承載式桁架，而對于(yu)受力的(de)桿件一般在鑄鐵材料的(de)Q345三角鋼，而橋面板則采用(yong)預制(zhi)板，整個橋面采用(yong)花崗石等輕型(xing)材質進行鋪層。
對(dui)于人(ren)行(xing)(xing)天橋(qiao)(qiao)結構通常(chang)采(cai)用(yong)行(xing)(xing)業內公認的(de)Midas軟件(jian)進(jin)行(xing)(xing)模(mo)(mo)擬(ni)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)，進(jin)行(xing)(xing)模(mo)(mo)型簡(jian)化，分節(jie)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)，節(jie)與節(jie)之間采(cai)用(yong)焊接(jie)剛性連接(jie)，對(dui)于受力桿件(jian)，采(cai)用(yong)beam單元(yuan)(yuan)進(jin)行(xing)(xing)模(mo)(mo)擬(ni)，而(er)梁端約束釋放，一些次要(yao)的(de)桿件(jian)則采(cai)用(yong)桁架(jia)單元(yuan)(yuan)。通過(guo)加上自(zi)重(zhong)，對(dui)人(ren)行(xing)(xing)天橋(qiao)(qiao)鋼結構進(jin)行(xing)(xing)分析，加上載(zai)荷(he)。通常(chang)載(zai)荷(he)為(wei)(wei)動載(zai)荷(he)，將行(xing)(xing)走在人(ren)群上的(de)載(zai)荷(he)進(jin)行(xing)(xing)均布加載(zai)，這和橋(qiao)(qiao)梁的(de)長度有關系。再加上自(zi)重(zhong)，則為(wei)(wei)該橋(qiao)(qiao)梁的(de)設計(ji)(ji)載(zai)荷(he)。通過(guo)Midas軟件(jian)計(ji)(ji)算(suan)(suan)(suan)后，和標準(zhun)進(jin)行(xing)(xing)對(dui)比，查看(kan)(kan)桿件(jian)位移及結構穩定性是否滿足要(yao)求，另外還要(yao)查看(kan)(kan)天橋(qiao)(qiao)的(de)垂(chui)直方(fang)向的(de)自(zi)振頻率(lv)，看(kan)(kan)是否達到標準(zhun)。
當進行(xing)完上述結(jie)(jie)構(gou)結(jie)(jie)算(suan)(suan)后，下一(yi)步(bu)則是對(dui)鋼結(jie)(jie)構(gou)的節(jie)點焊(han)(han)接強度進行(xing)計算(suan)(suan)，包括主桁(heng)豎桿，主絎斜桿，橫(heng)聯斜桿，橫(heng)聯豎桿。對(dui)其軸向(xiang)力，截面應(ying)力按照規范進行(xing)求解(jie)，得出(chu)其各邊的焊(han)(han)縫長度。
此外還(huan)要進行鋼(gang)結構的(de)螺栓連接強度(du)計算，計算其(qi)在剪應(ying)力與壓應(ying)力情(qing)(qing)況下(xia)的(de)容(rong)許(xu)載荷。最(zui)優化得出所(suo)需的(de)螺栓數以及螺栓分布(bu)情(qing)(qing)況。
2.振(zhen)動設計
鋼結構(gou)人性(xing)天橋的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)源主(zhu)要(yao)(yao)來(lai)自兩方面，一個(ge)是(shi)行走(zou)的(de)行人對天橋的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)；另外是(shi)過(guo)往車(che)輛對天橋的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)。通過(guo)對人行天橋的(de)振(zhen)(zhen)動(dong)原因進行動(dong)力學分析，來(lai)校(xiao)核其(qi)是(shi)否滿足振(zhen)(zhen)動(dong)設計(ji)的(de)要(yao)(yao)求。
首先第一個難點是如何處理行(xing)(xing)人(ren)所施(shi)(shi)加的(de)動載荷(he)，因為行(xing)(xing)人(ren)的(de)重(zhong)心隨著行(xing)(xing)走(zou)移動，這樣(yang)，行(xing)(xing)人(ren)對天橋(qiao)就施(shi)(shi)加了一個周期性的(de)雙向載荷(he)。當橋(qiao)上(shang)行(xing)(xing)人(ren)很多時，動載荷(he)勢必會隨之增大(da)，因此通過動力學分析來計算(suan)人(ren)施(shi)(shi)加的(de)載荷(he)對天橋(qiao)的(de)振動響應(ying)的(de)大(da)小。
而對(dui)(dui)于地(di)面行駛的(de)車輛，需要(yao)通(tong)過安(an)裝傳感器，通(tong)過測量的(de)數據來計(ji)算(suan)地(di)面車輛對(dui)(dui)天(tian)橋的(de)雙向振動的(de)響應(ying)。
在綜(zong)合人和(he)車輛對于橋梁的振(zhen)動數(shu)據(ju)后，計(ji)(ji)算模(mo)擬(ni)橋梁的自(zi)振(zhen)頻率和(he)max位移(yi)，來檢測橋梁是(shi)否能夠滿足設計(ji)(ji)要(yao)求與應用，是(shi)否會引起共振(zhen)和(he)滿足行(xing)人行(xing)走的要(yao)求。通過采用模(mo)態分析(xi)，查看其第(di)一振(zhen)型頻率是(shi)否符合規范。
3.防(fang)腐要求
對(dui)于鋼(gang)結構(gou)來(lai)說，暴露在空(kong)氣(qi)中(zhong)容(rong)易氧化生銹(xiu)。因(yin)此(ci)需(xu)要進(jin)行(xing)防(fang)腐(fu)(fu)處理(li)，可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)外(wai)包石材或者(zhe)其他(ta)防(fang)腐(fu)(fu)材料，使(shi)鋼(gang)結構(gou)處于封閉和(he)干(gan)燥的(de)(de)環(huan)境中(zhong)。另外(wai)若有(you)暴露外(wai)面的(de)(de)位置，可(ke)以(yi)取(qu)刷(shua)漆，鍍鋅等防(fang)腐(fu)(fu)措施，在采(cai)取(qu)這類(lei)措施之前，需(xu)要進(jin)行(xing)除銹(xiu)前處理(li)，工(gong)藝要求(qiu)須達(da)到要求(qiu)，目前應用(yong)較廣(guang)泛的(de)(de)有(you)噴(pen)鋅，噴(pen)鋁(lv)等防(fang)護措施，這可(ke)以(yi)使(shi)整個(ge)鋼(gang)結構(gou)達(da)到20年左右的(de)(de)防(fang)腐(fu)(fu)壽命。
綜(zong)上(shang)，對(dui)于人性(xing)天(tian)橋(qiao)的鋼結構(gou)進(jin)行(xing)結構(gou)設計(ji)(ji)，需要進(jin)行(xing)整(zheng)體結構(gou)強(qiang)(qiang)度(du)計(ji)(ji)算(suan)，焊接強(qiang)(qiang)度(du)計(ji)(ji)算(suan)；另外很關鍵(jian)的是(shi)對(dui)人行(xing)天(tian)橋(qiao)進(jin)行(xing)動力設計(ji)(ji)分(fen)析。
二、應用優勢
2.1優越的(de)加工與力學性能(neng)
鋼結構相比混凝土結構，鋼具(ju)有更(geng)強的(de)強度，因(yin)(yin)此(ci)使用于大跨(kua)度，高載荷(he)的(de)建筑。而鋼結構的(de)塑性(xing)性(xing)能(neng)更(geng)好，善于吸收各(ge)種外加靜載荷(he)，而不(bu)會突然增大變形。而且鋼材因(yin)(yin)其韌性(xing)在動力設計中具(ju)有得(de)天獨厚的(de)優勢(shi)。
2.2 施(shi)工(gong)周期短、工(gong)業化程度(du)高(gao)
由(you)于鋼結(jie)構(gou)的(de)廣(guang)泛應用，市場上可以快(kuai)速(su)買(mai)到(dao)各種所需要的(de)型材，而且鋼結(jie)構(gou)生產廠家專(zhuan)業化(hua)程度高，加工精(jing)度和質量(liang)控(kong)制都達到(dao)了很高的(de)水平(ping)。由(you)于鋼結(jie)構(gou)重量(liang)較輕(qing)，方便(bian)運輸。其(qi)簡易的(de)安裝形式適合采用機械化(hua)安裝，能夠(gou)減少施工周期。而且鋼結(jie)構(gou)采用的(de)是螺栓(shuan)連接或者焊(han)接，易于拆卸安裝，并可不(bu)斷重復利用，相比混(hun)凝(ning)土其(qi)他(ta)結(jie)構(gou)有不(bu)可比擬的(de)好(hao)處(chu)。
2.3 設計(ji)簡單，計(ji)算可(ke)行(xing)性強
因為鋼鐵原材(cai)料(liao)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)較好(hao)的(de)控制了(le)生(sheng)(sheng)產(chan)質(zhi)量(liang)，使(shi)得鋼結構的(de)材(cai)料(liao)性能接近均勻，因此對于模擬計算結果和實際的(de)情況(kuang)差別不大。在設計中可以廣泛采用經驗公式或者(zhe)模擬軟件(jian)，
結算結果更加可信。
2.4 經濟優勢
對于(yu)大跨(kua)度和重(zhong)載荷天(tian)橋，采用(yong)鋼(gang)結構可以節約2/5自重(zhong)。由于(yu)自重(zhong)減(jian)(jian)輕(qing)，節省了(le)施(shi)工安裝和材料費用(yong)，減(jian)(jian)少基礎(chu)造價(jia)。而(er)且鋼(gang)結構采用(yong)的材料用(yong)量也(ye)小于(yu)混(hun)凝土(tu)的用(yong)量。這就大大節約了(le)成本。
2.5 易于回收
由于社會發展周(zhou)期(qi)加快，建筑與結構(gou)的(de)更(geng)新(xin)速度大(da)大(da)增加。因為鋼結構(gou)大(da)多數采用螺栓結構(gou)，易(yi)于拆(chai)卸(xie)，而且對于環境的(de)危害(hai)小。可(ke)以進行(xing)回收，重復為企業和社會創(chuang)造經濟與環保效益(yi)。
3、結(jie)語
隨著(zhu)城(cheng)市(shi)的(de)(de)(de)快速(su)發展(zhan)和城(cheng)市(shi)人(ren)(ren)口的(de)(de)(de)急劇膨脹，為了保護行(xing)(xing)人(ren)(ren)過街安全(quan)和公共交通的(de)(de)(de)需要，人(ren)(ren)行(xing)(xing)天橋在城(cheng)市(shi)建設(she)(she)中被廣(guang)泛應用。而鋼(gang)結構(gou)(gou)以(yi)其安全(quan)性能，設(she)(she)計(ji)可(ke)靠，施工周期短，經濟性強和環保等特點受到越來越多城(cheng)市(shi)建設(she)(she)者(zhe)的(de)(de)(de)青(qing)睞，極好的(de)(de)(de)滿足了城(cheng)市(shi)建設(she)(she)者(zhe)的(de)(de)(de)需要。隨著(zhu)鋼(gang)材材料品種的(de)(de)(de)完善，行(xing)(xing)業標準化，這些都將會(hui)為鋼(gang)結構(gou)(gou)的(de)(de)(de)進一步發展(zhan)提(ti)供廣(guang)闊的(de)(de)(de)空間。
