大跨钢铝混合天桥结构体系与性能分析研究（论文）.pdf

·1555 · 大跨钢铝混合天桥结构体系与性能分析研究 杜德润 1， 杨漫岭 1， 王 胜 2 （1.中国海洋大学工程学院，266000，山东青岛；2. 青建集团股份有限公司，266000，山东青岛） 摘　要： 以某大跨度桁架人行天桥结构体系为案例，按照构件分组的原理提出 3种不同的钢铝混合桁架 人行天桥方案，通过有限元模拟初步对比分析得到最佳的钢铝混合桁架人行天桥结构，并依据该体系提出适 用于大跨度天桥的钢铝混合桁架人行天桥的设计方法。从经济、性能方面对比钢铝混合桁架人行天桥与钢桁 架人行天桥，结果表明：钢铝混合桁架人行天桥可以充分发挥钢材、铝合金的优势，与钢桁架人行天桥相比 具备造价低、承载能力高的特点，同时钢铝混合桁架人行天桥也能满足行人通过时的舒适性，具有较好的综 合优势。 关键词： 大跨度桁架；人行天桥；钢铝混合 中图分类号：TU 398 文献标志码：A 文章编号：1000-4726(2023)13-1555-04 RESEARCH ON STRUCTURAL SYSTEM AND PERFORMANCE ANALYSIS OF LONG-SPAN STEEL ALUMINUM HYBRID OVERPASS DU De-run 1, YANG Man-ling 1, WANG Sheng 2 (1. College of Civil Engineering, Ocean University of China, 266000, Qingdao, Shandong, China; 2. Qingjian Group Co., Ltd., 266000, Qingdao, Shandong, China) Abstract: Taking the structural system of a large-span truss pedestrian overpass as an example, three different steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpass schemes are proposed based on the principle of component grouping. The optimal steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpass structure is obtained through a preliminary comparison and analysis of the finite element simulation, and a design method is proposed accordingly for large-span steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpasses. Large-span steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpasses are compared with steel-truss pedestrian overpasses in terms of economy and performance. Results show that steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpasses, fully integrating the advantages of steel and aluminum alloy, are characterized by low cost and high bearing capacity. Moreover, steel aluminum hybrid-truss pedestrian overpasses have comprehensive advantages for comfort of pedestrians. Keywords: large-span truss; pedestrian overpass; steel aluminum hybrid structure 人行天桥以钢结构形式居多，但钢结构人行天桥 成桥因耐久性问题，其维护成本较高。因此，铝合金 材料得到了发展，铝合金材料具有自重轻、耐腐蚀、 易于加工等优点 [1]，但也有一定缺陷。以此为基础提 出适用于大跨度天桥的钢铝混合桁架结构体系，减少 钢结构天桥的后期养护成本，同时可以减轻结构重量， 提高装配效率，另外也能解决全铝材天桥无法大跨度 使用的问题，发挥钢材和铝合金两种材料的优势。 以某大跨度双层钢桁架人行天桥（跨度 7.5 m+ 75 m+7.5 m）为工程案例，探究分析得出大跨度钢铝 混合桁人行天桥的设计方法。与钢铝混合桥梁相关的 研究较少，其施工难点在于如何保证结构的合理性。 将钢铝混合桁架人行天桥与钢桁架人行天桥进行对 比，为大跨度桁架人行天桥结构体系的项目提供参考。 1 新结构体系 结构体系中不同位置构件的受力有差异，所以在 建立组合结构时可将桁架结构各部分分组，并根据分 组后构件的受力特点选用合适的材料。钢铝混合桁架 人行天桥中使用规范 [2-3]中建议的牌号为 6061–T 6的 铝合金材料。本文建立有限元模型时使用 BEAM188 单元模拟各构件。 1.1 构件分组 按照重要性对各部分构件进行分组，对钢桁架人 行天桥实际承载能力进行分析。钢材本构关系为理想 的双折线随动强化模型，并按照 JGJ 7—2010《空间 网格结构技术规程》 [4]要求考虑初始位移缺陷。 当结构达到极限承载能力，截面部分屈服与完全 屈服的位置为跨中6 m×3.75 m范围内的弦杆、纵梁。 收稿日期： 2023–04–17 作者简介： 杜德润 （1976— ），男，山东 潍坊 人，副教授，博士， e-mail: duderun@163. com. 1\ 54 思1\ 13 O 2023 ? 78 Vol.54 No.13 Jul. 2023 *1? ? _ Architecture Technology ·1556 · 其屈服构件平均应力与未屈服构件平均应力变化如图 1所示，随荷载增加屈服构件应力增长速度远大于未 屈服构件，说明屈服构件在结构中起到的作用更大。 未屈服构件 屈服构件 300 250 200 150 100 500 构件平均应力 /MPa 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 稳定安全系数 图1 平均应力与未屈服构件平均应力变化 文献 [5]得出受力大、响应大的构件重要程度高 的结论，故将屈服构件作