郑州市花园路过街天桥结构分析.pdf

陈 熙等 ：郑州市花园路过街天桥结构分析 59 郑州市花园路过街天桥结构分析 陈 熙， 石晓猛， 王洪龙， 王海涛 (天津大学建筑工程学院。天津 300072) 【摘 要】 为了分析郑州市花园路过街天桥的力学性能，本文采用ANSYS建立了该过街天桥的有限元模 型，通过计算获得过街天桥在自重以及行人荷载作用下的结构变形，分析结构的安全性，并通过修改有限元模型 计算得到该过街天桥在有拱和无拱状态下的结构内力及变形情况，分析了桥拱对优化该桥结构所起的作用，对其 他过街天桥的建设和维护提供了有益的参考。 【关键词】 过街天桥；ANSYS；荷载 结构优化设计 【中图分类号】 TU312 【文献标识码】 B 【文章编号】 1001—6864(2013)02—0059一o3 过街天桥是重要的城市基础设施，也是城市景观 个板，两边各有一个箱形框以增强其刚度 ；除去桥外 的重要组成部分，对改善城市交通、美化市容市貌起 体包层，主梁为箱形框；桥墩为圆柱形结构，与桥面通 到了极大的作用 ，对天桥结构设计的研究也引起了大 过一个方形支撑相连；桥面铺装可以忽略不计 。 家的重视n 。花园路过街天桥位于郑州市金水区花 利用大型通用有限元分析软件ANSYS对建立过 园路南段 ，该桥是单跨下承式钢拱桥，桥墩为圆柱形 街天桥的有限元模型：鉴于实桥的材料全部是钢材 ， 空心结构 ，该桥跨度总长36m，桥面距地面5m，桥面净 因此全桥单元类型选用 SOLIIM5，材料弹性模量为 宽4m，于2001年 1月建成并交付使用。该桥横跨桥 210GPa，泊松比为0．3，密度为7800kg／rn。由于结构 两端的钢拱一种流线型美感 ，也给当地城市景观增色 相对复杂，因此采用 自由剖分方法节点总数 为 不少，但同时也增加了天桥的建设成本 ，天桥外观如 103147。根据该桥实际的情况 ，有限元模型中的主要 图1所示。本文通过 ANSYS建模分析，分析该桥的主 约束是四个步梯底部及两边的桥墩底部全约束，天桥 要力学性能，研究其承载能力和桥拱的作用，为其他 剖分后的有限元模型如图2所示。 过街天桥的建设和维护提供有益的参考。 1 建立有限元模型 随着计算机技术和有限元技术的普及和发展，对 于一些建筑结构的受力分析可以通过计算机有限元 软件模拟进行分析，可以收到比较好的效果，同时也 可以节省大量的人力物力。在建立有限元模型前，对 过街天桥进行一定合理简化 ，以减少不必要 的计算 量：天桥斜梯对整个桥的影响比较弱，可以简化为一 图1天桥外观实景图 一 图2 剖分后的模型 图3 自重作用下藤曲方向位移 图4 自重作用下瑚 方向位移 2 天桥静力分析 加均布荷载5000N／m 表示行人荷载。由计算结果图 静力分析主要考虑过街天桥的自重和运营时行 3一图5可知 ，轴方向最大位移发生在桥拱顶处 ，位 人荷载对其结构的影响。在有限元模型中对桥面施 移值为0．3mm；Y轴方向是重力作用方向，其最大位移 60 低 温 建 筑 技 术 2013年第 2期(总第 176期) 发生在跨中部，位移值为4．083mm；z轴方向最大位移 忽视行人荷载的作用。 在桥拱中部的斜支撑处 ，位移值为 1．242mm。对比可 3 天桥桥拱分析 以发现 、z轴方向的位移对桥面影响并不大，因此在 天桥的拱形设计一方