轩辕湖公园人行木栈道设计说明
1. 基本资料
1.1主要技术指标
桥跨布置：标准跨径 4.0m，设计选择计算跨径 4.0m；
设计荷载：人群荷载据《城市桥梁设计荷载标准》 取5.0 kN/m 2，栏杆水平荷载2.5kN/m2； 桥面宽度：净 1.6m+2X 0.10m护栏； 桥面净高：最小净高为 2.81m。 1.2材料规格及布置
a. 挑梁
焊接工字钢截面，梁长 1.8m，截面尺寸为 200 X 250 X 10 x 10mm，悬挑方式：在焊接 工字钢挑梁的一端焊接 420 X 410 X 12mm的钢板，采用化学定型锚栓工字钢挑梁固定在观景 平台翼墙和中华路桥桥台上，以此作为承担木纵梁荷载的下部结构。
b. 木纵梁
矩形截面，标准梁长 4.0m,斜梯梁长5.5m，截面尺寸为200 x 200mm，采用欧洲赤松， 强度等级TC17，每个跨径布置3根木梁。与挑梁的连接方式为：在工字钢挑梁上翼缘板上 面焊接角钢，采用铁木螺栓连接，将木纵梁固定在工字钢挑梁上翼缘上。
c. 栏杆
桥面横向两侧设防腐木栏杆，栏杆高度 距2.0m，用欧洲赤松，强度等级
d. 铺装
铺装采用5cm厚的防腐木条，强度等级TC13的俄罗斯樟子松，采用螺钉将铺装固定在 木木纵梁上。
e. 化学定型锚栓及螺栓
本栈道挑梁的锚固采用喜利得化学定型锚栓，规格为
M16 x 250mm，其材料应符合喜
1.2m，栏杆立柱截面尺寸为
150 x 150mm，间
TC17，采用角钢和螺栓将栏杆立柱固定在木纵梁上。
利得公司所出的官方性能标准；木纵梁和焊接工字钢挑梁连接采用十字槽半沉头木螺钉 GB952-86 8 X 80mm，栏杆立柱与木纵梁连接采用半圆头方颈螺栓
GB12-88 M16 X 200mm。
2. 结构验算
2.1荷载计算
a. 自重
栏杆：[(0.15 X 0.15X 1.2 X 3+0.08 X 0.1X 5 X 4)X 7.5] - 5=0.36kN/m 铺装木条：0.05X 1.8 X 7.5=0.68kN/m
木纵梁：0.2 X 0.2X 3 X 7.5=0.9 kN/m 焊接工字钢挑梁： 0.0063 X 78.5= 0.50 kN/m b. 活载
人群：5.0X 1.6=8.0 kN/m
2.2木纵梁
木纵梁按简支梁计算， 其中中梁相当于两个边梁受荷面积之和， 木材强度设计值调整系数：
选取中梁为设计木纵梁。
1.1X 0.9 X 1.0=0.99 ,木材弹性模量调整系数：0.85 X 1.05=0.8925 ;
防腐木 TC17 :抗弯 fm=0.99 X 17=16.83 N/mm2,抗剪 fv=0.99 X 1.6=1.58 N/mm2,弹性模量 E=0.85 X 1.05 X 10000=8925 N/mm 2。
a.抗弯验算
跨中弯矩设计值 M={[1.2 X( 0.36+0.68+0.9) +1.4 X 8.0] - 2 X 4X 4} - 8=13.6kN • m
M
一
13.6 106 6
Wn
b.抗剪验算
200 200 200
10.2 N/mm2< 16.83 N/mm 2 1.6。
满足要求，此处未考虑栈道上铺板的有利作用，最小安全系数为
最大支点剪力设计值 V=[1.2 X( 0.36+0.68+0.9) +1.4 X 8.0] - 2 X 4=27.1kN
“ 〜 2 —c “ 2 VS 27.1 103 100 200 50 12 d nd M/mm 2< 1 58 N/mm 2 i .u i N/mmi 、 i iwiiii11 lb 200 200 200 200 200 满足要求，此处未考虑栈道上铺板的有利作用，最小安全系数为 1.5。 本设计采用角钢和螺栓将栏杆立柱固定在木纵梁上，栓孔据支座处较近，对木纵梁 抗剪能力有削弱，此处按规范进行木纵梁实际的抗剪承载能力抗剪验算。剪力设计值 V=27.1 X 190 - 200=25.8 kN , M16 螺栓挖孔 18mm。
2.9 2.9 1t)2勺 5.2 图 1.1木梁与栏杆连接构造图 3V / h、 3 25.8 103 200
() (——)1.44 N/mm 2< 1.58 N/mm 2 2bhn hn 2 200 164 164
此处未考虑栈道上铺板的有利作用，满足规范要求。 c.挠度验算
此处未考虑栈道上铺板的有利作用，选取中梁为设计木纵梁。
5ql4 5 (0.36 0.68 0.9 8.0) 2 103 40004 12 w ----------- ----------------------------------------------
384EI 384 8925 2004
4
13.9mm
规范要求挠度限值[w]=l/250=4000/250=16mm，满足规范要求,
2.3焊接工字钢挑梁
焊接工字钢梁按悬臂梁计算, 弹性模量 E=206000 N/mm 2。
采用 Q345B 钢材，抗弯 f=310 N/mm2 ,抗剪 fv=180N/mm 2
— 滋
————J
q
Fj. BO
图1.2挑梁构造图
a.抗弯强度验算
悬臂端弯矩设计值 M=[1.2 X( 0.36+0.68+0.9+0.5 ) +1.4 X 8.0] X 4 X 0.9=50.9kN • m
Mx
x
50.9 106 1.05 542180
Wnx
89.5 N/mm 2< 310 N/mm 2 满足要求。
b.抗剪强度验算
最大剪力设计值 V=[1.2 X( (0.36+0.68+0.9+0.5 ) +1.4 X 8.0) ] X 4=56.6kN
VS 56.6 103 3200 100 Itw 67772500 10
26.7N/mm2< 180 N/mm 2 满足要求。
c. 局部承压强度验算
在木纵梁和挑梁连接处，挑梁受集中荷载，按规范验算局部承压强度。
1.0 56.6 103 10 200
39.1 N/mm2< 310 N/mm 2
d. 整体稳定验算
l〃b1=180/20=9，荷载作用在上翼缘，按规范可不计算挑梁的整体稳定性。 e. 挠度验算
ql4 8EI
f. 预拱度设置
56.6 103 18003 8 206000 67772500
3.1 mm，满足规范要求。
按规范恒载加1/2活载的计算挑梁端部挠度。
(0.36 0.68 0.9 0.5 0.5 8.0) 4 103 18003
ql4 w 8EI
变形较小，经考虑可不设置预拱度
8 206000 67772500
1.4 mm
2.4栏杆
栏杆立柱截面尺寸为 150X 150m m,间距按最大2.5m计，高度1.2m，防腐木材强度等 级TC17，栏杆水平荷载为 2.5kN/m 2，立柱可看作和木纵梁固结，按悬臂梁考虑。 悬臂端最大弯矩设计值 M=2.5 X 2.5X 1.05=6.6 kN • m
M Wn
6.6 106 6 150 1502
1.44。
11.7N/mm2 < 16.83N/mm2
满足要求，最小安全系数为
2.5化学定型锚栓连接
本栈道挑梁的锚固采用喜利得
HVA化学定型锚栓，规格为 M16，据喜利得公司官方公
布锚栓性能可得 M16基本设计参数：拉力N设计值34.7kN ,剪力设计值 V设计值34.6 kN。
El
图1.3挑梁锚栓布置图图
挑梁悬臂端最大弯矩设计值为 46.35 kN • m,为安全考虑，此弯矩设计值连接板中性轴
N则:
以上锚栓受拉承担，设每根锚栓受拉力为
M d 5 0.31
满足要求，最小安全系数为 b.抗剪验算
56.6 4 0.21
1.6 。
21.8 kN < N 设=34.7kN
挑梁最大剪力设计值仅为 56.6kN ,每根锚栓剪力设计值 V设计值34.6 kN ,故抗剪强度 远远满足，锚栓对连接板的冲切力较小，故不需要对连接板作冲切验算。 2.5木纵梁与挑梁连接
1.4木纵梁与挑梁连接图
为防止木纵梁的伸缩变形， 木纵梁之间设10mm的伸缩缝，与挑梁的连接方式： 在工字 钢挑梁上翼缘板上面焊接角钢， 采用铁木螺栓连接。木纵梁承受栏杆的水平荷载，现就木纵 梁的水平抗推作验算， 查相关规范，十字槽半沉头木螺钉 GB952-86 8 x 80mm的抗拉强度设 计值可取100 N/mm2,则每根螺钉抗拉力 N设计值为3.14X 8X 8- 4X 100=5024N=5.024kN。
水平抗推承载力设计值为
4 x 5.024=20.1 kN > 2.5 x 5=12.5 kN ,
建议在栈道两
木纵梁的水平抗推力满足要求，但考虑随着木螺钉会在荷载作用下松动， 侧的焊接工字钢挑梁和木纵梁交界处加焊钢板， 梁上，以抵抗水平推力。
此处木纵梁适当开槽， 最终将木纵梁卡在挑
2.7栏杆立柱和木纵梁连接
为抵抗栏杆的水平推力，栏杆立柱与木纵梁连接采用半圆头方颈螺栓
GB12-88 M16 x
200mm，在木纵梁的下部适当开槽， 安装螺栓配套的的螺母， 一侧螺栓受拉，具体连接如下。 图查相关规范，C级M16螺栓抗拉设计值ftb=170 N/mm 2,抗剪设计值fvb=140 N/mm 2 °
凸科単严
a.抗拉验算
栏杆立柱悬臂端最大弯矩设计值
15
追餐M=2.5 x 2.5 x 1.05=6.6 kN • m,每个螺栓抗拉力
F,
4 0.086 19呗 * 3^ X 16X 心 4X 170宁 1000=34-2 kN，
满足要求，最小安全系数为 1.78。 3. 结论
对全桥进行承载能力极限状态和正常使用极限状态计算，
包括：挑梁及连接处强度、
梁变形、木纵梁自身及连接处强度、木纵梁变形、栏杆立柱强度等，经计算，上述各项内容 均满足要求，设计安全储备较高，设计满足要求。
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