馬 悅 楊海平 謝圣綱

（重慶市設(shè)計院，重慶 400039 ）

1 工程概況

本工程位于江北觀音橋商圈環(huán)道銀鑫菜市場的T字型交叉路口段，設(shè)計范圍為該路段的人行過街系統(tǒng)設(shè)計，經(jīng)分析研究后確定為人行天橋。天橋長63.5 m，寬4 m，為鋼箱梁結(jié)構(gòu)人行天橋，橋梁平面布置如圖1所示。

圖1 橋梁平面布置圖

現(xiàn)因景觀改造，該人行天橋擬鏟除原有面層后，采用花崗巖面層重鋪橋面，拆除兩側(cè)欄桿后在兩側(cè)重新設(shè)置玻璃欄桿，并在人行天橋一側(cè)安裝路燈，在天橋兩側(cè)安裝種植花草裝飾。主要變更的荷載情況為花崗石面層恒載標準值1.55 kN/m2，種植花草裝飾恒載標準值2.31 kN/m2，路燈恒載0.8 kN/個。改造前的人行天橋現(xiàn)狀情況如圖2所示。

圖2 改造前人行天橋現(xiàn)狀示意圖

2 人行天橋的計算結(jié)果分析

鋼箱梁橋體和鋼筋混凝土柱是一種成熟的人行天橋設(shè)計方案，相關(guān)人員對此提供了充足的理論支持和實踐研究[1-5]。但是，橋梁博士V4.0作為一種較新的計算軟件，在過往常用的橋梁博士V3.0的基礎(chǔ)上有較大變化，其建模過程中各參數(shù)的取值和計算結(jié)果的可靠性仍需要大量實例的驗證。同時，如果在建模過程中對梯道梁等部件采用了簡化處理，將對計算結(jié)果產(chǎn)生未知的影響。有鑒于此，本文分別在橋梁博士中建立了無梯道模型、梯道轉(zhuǎn)換為荷載模型和含梯道模型，在Midas Civil中建立了含梯道模型，對比了不同計算軟件中計算結(jié)果的差異，分析了模型簡化程度對計算結(jié)果的影響。

2.1 模型簡化對人行天橋計算結(jié)果影響的對比分析

典型的無梯道模型和含梯道模型的運營階段標準組合豎彎矩My內(nèi)力組合包絡(luò)圖如圖3所示。

圖3 無梯道模型和含梯道模型運營階段標準組合豎彎矩My內(nèi)力組合包絡(luò)圖

將三種人行天橋模型的標準組合節(jié)點位移包絡(luò)值匯總，可以得到無梯道模型、梯道轉(zhuǎn)換為荷載模型和含梯道模型的運營階段標準組合豎彎矩My內(nèi)力組合包絡(luò)值對比表如表1所示。

表1 運營階段標準組合豎彎矩My內(nèi)力組合包絡(luò)值對比表

同時，在鋼箱梁上取三個應(yīng)力點，得到三種模型中不同應(yīng)力點的最大應(yīng)力值和最小應(yīng)力值對比表如表2所示。

表2 運營階段標準組合應(yīng)力包絡(luò)值對比表

從上述數(shù)據(jù)可以看到，無梯道模型的內(nèi)力包絡(luò)值計算結(jié)果最大偏差達到了11.2%，梯道轉(zhuǎn)換為荷載模型的應(yīng)力值計算結(jié)果最大偏差達到了15.9%，說明如果對梯道梁等部件采用了簡化處理，將對計算結(jié)果產(chǎn)生明顯影響。

典型的無梯道模型和含梯道模型的標準組合節(jié)點位移包絡(luò)圖如圖4所示。

圖4 無梯道模型和含梯道模型標準組合節(jié)點位移包絡(luò)圖

將三種人行天橋模型的標準組合節(jié)點位移包絡(luò)值匯總，可以得到無梯道模型、梯道轉(zhuǎn)換為荷載模型和含梯道模型的標準組合節(jié)點位移包絡(luò)值對比表如表3所示。

將兩種人行天橋模型的豎向主振型模態(tài)和頻率值匯總，可以得到無梯道模型和含梯道模型的豎向主振型模態(tài)和頻率值對比表如表4所示。

從上述結(jié)果可以看出，當將梯道梁簡化為荷載加載在主梁上時，人行天橋的周期和頻率計算結(jié)果有較大變化，而頻率是人行天橋設(shè)計時的重要指標之一，因此，應(yīng)在模型中考慮人行天橋梯道梁的影響。

2.2 不同計算軟件的對比分析

為判斷有限元計算模型計算的準確性，采用Midas Civil和橋梁博士4.0分別建立有限元模型，并對計算結(jié)果進行了對比，兩種有限元軟件所建立的有限元模型對比圖如圖5所示。

圖5 Midas Civil和橋梁博士V4.0的有限元模型對比圖

兩種有限元模型的自重內(nèi)力計算結(jié)果對比圖如圖6所示。

圖6 Midas和橋梁博士的自重內(nèi)力計算結(jié)果對比圖

上述計算結(jié)果表明，兩種有限元模型在自重影響下的內(nèi)力情況具有足夠的相似性，可以作為后續(xù)分析的依據(jù)。

兩種有限元模型的運營階段內(nèi)力計算結(jié)果如表5所示。

表5 運營階段標準組合豎彎矩My內(nèi)力組合包絡(luò)值對比表

上述計算結(jié)果表明，因為模型建立、荷載添加等方面的差異，導致Midas Civil和橋梁博士V4.0在計算結(jié)果上存在一定的不同。

3 結(jié)語

（1） 橋梁博士V4.0與Midas Civil的計算結(jié)果對比表明，該軟件對鋼箱梁人行天橋的計算結(jié)果比較可靠。

（2） 橋梁博士V4.0與以前常用的橋梁博士V3.0在模型建立、荷載添加等方面均具有較大的差異，為保證建模過程的準確性，建議在前期適應(yīng)階段采用Midas Civil等軟件進行計算結(jié)果的對比驗證。

（3） 在建模時是否考慮梯道梁或者等效荷載，對人行天橋的計算結(jié)果具有明顯的影響。