桁架式人行桥扶手栏杆的平面外稳定性如何计算？

  来源： 非常稳定 公众号

在实际工程中，看到许多造型优美的桁架式人行桥，主要作为横跨马路或者小河的人行桥。比如，在杭州市的庆春路和中河中路十字路口，以及延安路与庆春路的十字路口的人行天桥均采用了类似的结构形式。这类桥梁结构一般跨度不大，可能在 20~30m ，多为简支结构。在进行这种结构及类似结构的设计时，需要特别注意扶手栏杆的平面外稳定性。

可能存在的问题

从结构受力看，桥梁的受力主要依靠两侧的简支桥面梁，两者之间一般有横梁相连。考虑到受力和舒适度要求、减小桥面梁截面的尺寸，在设计时一般将两侧扶手栏杆、桥面梁和两者之间的腹杆作为一个简支桁架结构来验算刚度和承载能力。此时，在竖向荷载的作用下，作为桁架结构上弦杆的扶手栏杆承受压力的作用，需要进行稳定性验算。

在进行整体稳定性验算时，由于腹杆的存在，扶手栏杆的平面内计算长度可以取节间长度，但是由于其平面外无侧向约束，因此 其计算长度需要取很长（大于全长），这样平面外整体稳定性就很难满足要求。

栏杆的平面外稳定性

参考浙江大学童根树教授的《钢结构的平面内稳定性》，这种情况下可以通过考虑桥面横梁和腹杆对于扶手栏杆的平面外约束作用，来减小其平面外计算长度。

如图 3 形结构会通过弯曲变形对扶手栏杆产生平面外的弹性约束作用，此时 C 形截面提供的侧向约束刚度为：

   

其中 i _b 和 i _c 分别为桥面横梁和竖腹杆的线刚度。

这样扶手栏杆的稳定性就可以看作是弹性地基上压杆的稳定问题，求解可知最小临界荷载为：

   

其中 I 为扶手栏杆的平面外抗弯惯性矩。 在获得屈曲荷载后，可以利用下式得到计算长度       ，进行稳定性验算。    

   

当然，在进行扶手栏杆设计时，还应考虑行人对于栏杆的水平推力作用。

当桁架的形式为与上下弦杆刚接的斜腹板时，只需将上面计算中的竖腹杆的长度取为斜长即可按照上面的公式进行计算。

本文小结

本文针对一种桁架人行桥结构，提出了当扶手栏杆作为桁架上弦杆时的平面外稳定性验算方法，通过考虑桥面横梁和腹杆的弹性约束来减小作为桁架上弦的扶手栏杆平面外计算长度。