鋼結構以其在造型美觀(guān)、安全性高的優(yōu)勢越來(lái)越多的被應用到橋梁與房屋建造上，尤其是在條件有限、跨度大的情況下，只能考慮鋼結構。鋼結構的特點(diǎn)是重量輕，強度高，并且具備其抗壓以及抗拉等相關(guān)優(yōu)點(diǎn)，相對于鋼筋混凝土結構而言，其外觀(guān)更為直觀(guān)，強度等級更高。
在以往的人行天橋中，常常使用的材料是鋼筋混凝土，鋼結構的應用相對較少。本文將從設計要點(diǎn)與應用優(yōu)勢來(lái)說(shuō)明鋼結構在人行天橋的應用。
一、設計要點(diǎn)
1.結構設計
對于鋼結構的人行天橋，通常采用應用廣泛的簡(jiǎn)支梁、連續梁結構，中間承載式桁架，而對于受力的桿件一般在鑄鐵材料的Q345三角鋼，而橋面板則采用預制板，整個(gè)橋面采用花崗石等輕型材質(zhì)進(jìn)行鋪層。
對于人行天橋結構通常采用行業(yè)內公認的Midas軟件進(jìn)行模擬計算，進(jìn)行模型簡(jiǎn)化，分節計算，節與節之間采用焊接剛性連接，對于受力桿件，采用beam單元進(jìn)行模擬，而梁端約束釋放，一些次要的桿件則采用桁架單元。通過(guò)加上自重，對人行天橋鋼結構進(jìn)行分析，加上載荷。通常載荷為動(dòng)載荷，將行走在人群上的載荷進(jìn)行均布加載，這和橋梁的長(cháng)度有關(guān)系。再加上自重，則為該橋梁的設計載荷。通過(guò)Midas軟件計算后，和標準進(jìn)行對比，查看桿件位移及結構穩定性是否滿(mǎn)足要求，另外還要查看天橋的垂直方向的自振頻率，看是否達到標準。
當進(jìn)行完上述結構結算后，下一步則是對鋼結構的節點(diǎn)焊接強度進(jìn)行計算，包括主桁豎桿，主絎斜桿，橫聯(lián)斜桿，橫聯(lián)豎桿。對其軸向力，截面應力按照規范進(jìn)行求解，得出其各邊的焊縫長(cháng)度。
此外還要進(jìn)行鋼結構的螺栓連接強度計算，計算其在剪應力與壓應力情況下的容許載荷。最優(yōu)化得出所需的螺栓數以及螺栓分布情況。
2.振動(dòng)設計
鋼結構人性天橋的振動(dòng)源主要來(lái)自?xún)煞矫?，一個(gè)是行走的行人對天橋的振動(dòng)；另外是過(guò)往車(chē)輛對天橋的振動(dòng)。通過(guò)對人行天橋的振動(dòng)原因進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，來(lái)校核其是否滿(mǎn)足振動(dòng)設計的要求。
首先第一個(gè)難點(diǎn)是如何處理行人所施加的動(dòng)載荷，因為行人的重心隨著(zhù)行走移動(dòng)，這樣，行人對天橋就施加了一個(gè)周期性的雙向載荷。當橋上行人很多時(shí)，動(dòng)載荷勢必會(huì )隨之增大，因此通過(guò)動(dòng)力學(xué)分析來(lái)計算人施加的載荷對天橋的振動(dòng)響應的大小。
而對于地面行駛的車(chē)輛，需要通過(guò)安裝傳感器，通過(guò)測量的數據來(lái)計算地面車(chē)輛對天橋的雙向振動(dòng)的響應。
在綜合人和車(chē)輛對于橋梁的振動(dòng)數據后，計算模擬橋梁的自振頻率和max位移，來(lái)檢測橋梁是否能夠滿(mǎn)足設計要求與應用，是否會(huì )引起共振和滿(mǎn)足行人行走的要求。通過(guò)采用模態(tài)分析，查看其第一振型頻率是否符合規范。
3.防腐要求
對于鋼結構來(lái)說(shuō)，暴露在空氣中容易氧化生銹。因此需要進(jìn)行防腐處理，可以進(jìn)行外包石材或者其他防腐材料，使鋼結構處于封閉和干燥的環(huán)境中。另外若有暴露外面的位置，可以取刷漆，鍍鋅等防腐措施，在采取這類(lèi)措施之前，需要進(jìn)行除銹前處理，工藝要求須達到要求，目前應用較廣泛的有噴鋅，噴鋁等防護措施，這可以使整個(gè)鋼結構達到20年左右的防腐壽命。
綜上，對于人性天橋的鋼結構進(jìn)行結構設計，需要進(jìn)行整體結構強度計算，焊接強度計算；另外很關(guān)鍵的是對人行天橋進(jìn)行動(dòng)力設計分析。
二、應用優(yōu)勢
2.1優(yōu)越的加工與力學(xué)性能
鋼結構相比混凝土結構，鋼具有更強的強度，因此使用于大跨度，高載荷的建筑。而鋼結構的塑性性能更好，善于吸收各種外加靜載荷，而不會(huì )突然增大變形。而且鋼材因其韌性在動(dòng)力設計中具有得天獨厚的優(yōu)勢。
2.2 施工周期短、工業(yè)化程度高
由于鋼結構的廣泛應用，市場(chǎng)上可以快速買(mǎi)到各種所需要的型材，而且鋼結構生產(chǎn)廠(chǎng)家專(zhuān)業(yè)化程度高，加工精度和質(zhì)量控制都達到了很高的水平。由于鋼結構重量較輕，方便運輸。其簡(jiǎn)易的安裝形式適合采用機械化安裝，能夠減少施工周期。而且鋼結構采用的是螺栓連接或者焊接，易于拆卸安裝，并可不斷重復利用，相比混凝土其他結構有不可比擬的好處。
2.3 設計簡(jiǎn)單，計算可行性強
因為鋼鐵原材料的生產(chǎn)較好的控制了生產(chǎn)質(zhì)量，使得鋼結構的材料性能接近均勻，因此對于模擬計算結果和實(shí)際的情況差別不大。在設計中可以廣泛采用經(jīng)驗公式或者模擬軟件，
結算結果更加可信。
2.4 經(jīng)濟優(yōu)勢
對于大跨度和重載荷天橋，采用鋼結構可以節約2/5自重。由于自重減輕，節省了施工安裝和材料費用，減少基礎造價(jià)。而且鋼結構采用的材料用量也小于混凝土的用量。這就大大節約了成本。
2.5 易于回收
由于社會(huì )發(fā)展周期加快，建筑與結構的更新速度大大增加。因為鋼結構大多數采用螺栓結構，易于拆卸，而且對于環(huán)境的危害小?？梢赃M(jìn)行回收，重復為企業(yè)和社會(huì )創(chuàng )造經(jīng)濟與環(huán)保效益。
3、結語(yǔ)
隨著(zhù)城市的快速發(fā)展和城市人口的急劇膨脹，為了保護行人過(guò)街安全和公共交通的需要，人行天橋在城市建設中被廣泛應用。而鋼結構以其安全性能，設計可靠，施工周期短，經(jīng)濟性強和環(huán)保等特點(diǎn)受到越來(lái)越多城市建設者的青睞，極好的滿(mǎn)足了城市建設者的需要。隨著(zhù)鋼材材料品種的完善，行業(yè)標準化，這些都將會(huì )為鋼結構的進(jìn)一步發(fā)展提供廣闊的空間。
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