浅谈某电厂钢结构天桥设计

张小乐+李鑫荣

摘 要：某电厂主厂房与综合办公楼之间设置一人行天桥，采用钢管桁架结构，通过有限元计算模型进行分析，结果表明：该天桥应力、变形、基频等各项指标都满足规范要求，外形满足电厂“去工业化”设计理念；同时介绍了支座节点设计，可供技术人员作同类设计时参考。

关键词：天桥；钢桁架；结构设计；节点设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.189

1 工程概况

某电厂主厂房和综合办公楼之间设置一道人行天桥，经过多方案比选，结构体系采用焊接钢管桁架结构。钢管桁架结构线条流畅，体型优美，易于实现建筑设计的艺术追求，满足电厂“去工业化”理念。天桥外围护采用全透明钢化玻璃，钢结构表面均需防腐除锈，面漆颜色采用乳白色，与厂区整体色调一致。钢桁架由两排钢管双柱支撑，钢管柱基础采用现浇钢筋混凝土双柱杯口基础。天桥跨度32m，两端各悬挑5.3m，桥面高、宽均为4m，高度12.30m，桥面采用钢梁一压型钢板混凝土组合结构。

2 结构设计特点

结构布置及构件截面形式。该桥桥面采用钢梁-现浇钢筋混凝土板组合结构，压型钢板做底模，采用压型钢板后，一方面可以取消浇注桥面混凝土的支模工序，加快施工进度，同时也可以代替混凝土板的下层横向受力钢筋。与相同截面尺寸的钢梁相比，组合梁结构刚度较大，有利于减少在荷裁作用下的挠度，减少振动，提高行人通过时的舒适度。桥面主梁HM390X300X10X16，次梁HM294x200x8x12，次梁间距2m，材料Q235B；为增强天桥立面效果，立面采用斜腹杆布置形式，与弦杆夹角为63～64°，截面Φ159X8；顶面斜竖腹杆交替布置，间距4m，看起来像一个个三棱锥紧密相连，腹杆截面Φ140X6，弦杆截面Φ273X8，钢管柱截面Φ630X16，钢管柱横梁截面Φ426X12，材料均为Q235B无缝钢管。

3 静力计算与分析

3.1 荷载取值（自重由程序自动考虑）

3.2 荷载组合

计算时主要考虑以下荷载组合：（1）1.20恒载+1.40活载工况；（2）1.20恒载+1.40活载+1.40X0.6X风荷载工况；（3）1.20恒载+1.40风荷载工况；（4）1.20（恒载+0.5X雪荷载+0.5X桥面活荷载）+1.3X水平地震作用。

4 计算结果及验算

（1）构件强度计算。通过计算分析，构件在各种荷载组合工况下，最不利内力设计值和验算均满足规范要求。构件在最不利荷载组合工况下，，应力比均小于0.85，满足规范规定的强度要求。（2）位移计算。桥面最大竖向挠度为：37mm

5 节点设计介绍

钢管杆件在节点处采用相贯直接焊接，支管与主管节点为有间隙T、K形相贯焊。支管与主管之间的连接沿全周用角焊缝或部分对接焊缝、部分角焊缝，沿全周焊接并平滑过渡。支管管壁与主管管壁之间的夹角大于或等于120°时的区域采用对接焊缝或采用带坡口的角焊缝。支管端部要求采用数控放样自动切管机切割，提高相贯线精度。钢管桁架结构的最大难点就在于对相贯线切割的控制上，相贯线精度的把握直接关系到焊缝的焊接质量。

钢管柱与桥面H型钢弦杆通过4个M30螺栓连接，以实现刚接。钢管柱上先焊接一块20厚盖板，周圈均匀布置8块加劲板，H型钢翼缘和盖板相应位置开4Φ32孔，用M30双螺帽螺栓固定连接。为了保证支座节点的稳定性，H型钢在节点中心间距200mm布置正反6块加劲板，立面腹杆与H型钢之间布置3块加劲板，如图1所示。

6 结束语

该天桥采用钢管桁架结构体系，腹杆与弦杆采用有间隙相贯焊，用钢量约为45t，结构轻巧，造型新颖、受力合理，作为电厂人行天桥有很好的景观效果。根据有限元结构分析，结构的应力、变形、基频等均能满足规范要求；同时，用钢量也相对较为节省。本天桥的设计思路及选型可为同类工程提供设计参考，推进钢结构天桥的推广应用。

参考文献：

[1]俞莹，徐俊健，沈春燕.华能长兴电厂去工业化设计与构思[J].浙江建筑，2013.

[2]刘宪生，马鹏举，郭永明，胡毅.钢管桁架结构的施工工艺[J].市政技术，2006.

[3]连建平.乡宁县文化中心网架结构设计与施工[D].太原理工大学， 2009.