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【钢结构·技术】下承式桁架天桥上弦的平面外稳定性算例

【钢结构·技术】下承式桁架天桥上弦的平面外稳定性算例 金腾螺丝宁波臻力钢结构
2024-09-08
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导读:在“桁架式人行桥扶手栏杆的平面外稳定性如何计算?

本文基于童根树教授《钢结构的平面内稳定性》中提出的方法,结合广东某地实际人行天桥工程案例,分析桁架式人行桥扶手栏杆在考虑桥面横梁与竖腹杆约束作用下的平面外稳定性计算方法,并对原理论公式中的笔误进行修正。

工程概况

该人行天桥为两端简支结构,跨度25.6m,桥面宽3.5m,栏杆高度2.75m。主要构件截面如下:

  • S1:B300×200×14×14(横放)
  • S2:B300×300×14×14
  • S3:B300×200×14×14(横放)
  • S4:B150×150×12×12

桥面横梁S4与S2刚接,腹杆S3与上下弦杆均采用刚接连接。桥面纵梁间的次梁不影响稳定性计算,未在图示中体现。

计算过程

各构件关键参数如下:

  • 桥面横梁S4:惯性矩 Ib = 21,183,600 mm⁴,长度 hb = 3,500 mm
  • 腹杆S3:因单根横梁对应两根斜腹杆,取双倍惯性矩,Ic = 2 × 161,561,000 mm⁴,斜长 hc = 4,219 mm
  • 上弦杆平面外惯性矩 I = 161,561,000 mm⁴
  • 横梁间距 l = 6,400 mm

根据修正后的公式,桁架上弦单位长度所受平面外侧向约束刚度为:

   

代入上述参数计算得侧向约束刚度 k = 0.020794 N/mm²。由此可得平面外计算长度为:

   

结果表明,考虑桥面横梁与腹杆的约束作用后,上弦杆的平面外计算长度显著减小。

设计建议

1. 计算长度下限控制

由于公式基于均匀化假定,建议实际工程中上弦杆平面外计算长度不应小于节间间距的1.3倍。本例中节间间距为6.4m,故计算长度不宜小于8.32m。

2. 平面内稳定性验算

上弦杆通常为横放箱型截面,除进行平面外稳定验算外,还需按节间长度或规范折减后的长度进行平面内稳定性校核。

结论总结

1. 考虑桥面横梁和腹杆的约束作用,可有效降低桁架上弦杆的平面外计算长度;
2. 实际应用中,平面外计算长度建议不小于节间距离的1.3倍;
3. 上弦杆需同时进行平面内外稳定性验算,确保整体安全。
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