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摘要：对某大桥附属梯道结构进行设计和分析，该梯道结构由于受到空间和规划的影响，设计为梁式楼梯结构，与传统板式楼梯不同，梁式楼梯荷载由斜梁承担，其构造和受力都相对复杂，但是能够减少支撑的设置。本文通过对该梯道结构进行有限元计算，并对其受力进行分析，旨在为往后类似的工程提供设计参考和实践经验。
关键词：梁式楼梯；板式楼梯；有限元计算；斜梁
0、引言
梁式楼梯梯段踏步板直接搁置在斜梁上，斜梁搁置在梯段两端和平台梁形成一道折梁，折梁同框架柱形成固结，梁式楼梯纵向荷载由斜梁承担，当踏步板出现破损时，不会影响整段梯道结构，只会对局部产生影响。该楼梯形式由于施工较为复杂，因此在当前建筑结构重很少见，但是由于本项目的特殊性，该附属梯道结构采用了此形式楼梯，并同整体建筑固结成整体。
1、工程概况
该大桥总长531m，主桥采用63.5+100+63.5m变截面连续刚构，引桥采用30m预制桥面连续小箱梁。箱梁采用C55混凝土，按全预应力混凝土设计，桥宽21m，采用单箱双室断面，顶板宽21m，底板宽14m，两侧悬臂翼缘板宽3.5m；箱梁根部中心梁高6m，跨中及边跨现浇段中心梁高2.6m，箱梁梁高变化采用2次抛物线。引桥主梁单跨由7片后张法预制预应力混凝土小箱梁拼装而成，梁高1.6米，中梁宽2.4米，边梁宽2.85米，箱梁间采用后浇湿接缝，跨中断面顶板厚18cm，腹板厚20cm，底板厚18cm，支点断面顶板厚18cm，腹板厚30cm，底板厚30cm。小箱梁顶板倾斜以形成2.0%的双向横坡。该大桥附属梯道位于主桥和引桥相接处，共两处，左右对称布置，一共4座梯道结构。
2、梯道结构设计方案介绍
桥两侧梯道的设置可以方便桥下行人上下桥，地面和人行道顺接，梯道顶面接桥梁人行道。在梯道结构上方设置景观亭，景观亭采用传统砖瓦结构，除靠桥梁侧外，其余侧均设置挑檐。其中小里程侧梯道结构高9.9m，大里程侧梯道结构高10.65m。梯道标准层高3.5m，由11级阶梯组成，每一级阶梯高15cm，宽30cm，长2.14m。
3、结构特点
整个梯道结构由梁式楼梯以及框架柱和框架梁组成，梁式楼梯与传统板式楼梯不同，梁式楼梯荷载由斜梁承担，其构造和受力都相对复杂，但是能够减少支撑的设置，其中梁式楼梯的斜折梁，即是梁式楼梯的承重构件，又是整个梯道框架结构的组成部分。梁式楼梯结构的梁承担着纵向的重力，其传力路线依次是踏步板、斜梁、框架柱、基础。由于梁式楼梯的斜梁同框架柱之间固结，整个结构为高次超静定结构，因此会产生较大的温度以及收缩徐变次内力，为了保证梯道结构的安全，需要对其进行精确的计算。
4、计算
结构采用MIDAS/Civil有限元分析软件进行结构分析，由于大小里程侧梯道结构基本相同，因此取小里程侧梯道进行验算，构件以梁单元进行模拟。楼梯活载及楼梯板自重以荷载形式均匀分配到左右两根楼梯梁上。边界的模拟：桩基础以土弹簧进行模拟。
永久作用包含一期恒载、二期恒载以及收缩徐变作用。可变作用包含人群荷载和整体温度作用。
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图1梯道结构模型图
5、计算结果
基本组合下，楼梯梁（KL1）最大负弯矩为71.8KN•m，最大正弯矩为112.7KN•m，基本组合下，楼梯梁（KL1）最大剪力为82.2KN。楼梯梁（KL1）在正弯矩截面设置4根d25主筋，负弯矩最大截面设置4根d25主筋，抗剪截面采用箍筋直径12mm，间距为10cm（加密区）。楼梯梁按受弯构件进行考虑，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362 -2018)计算，得到楼梯梁抗弯承载力为176.1KNm，抗剪承载力为293KN，裂缝宽度为0.17mm，均满足规范要求。
基本组合下，框架柱最大弯矩为339.2KN•m，对应的轴力为1667.6KN，框架柱（KZ1）最大轴力为1789.7KN，对应弯矩为293.2KN•m。框架柱配了20根直径25mm主筋，箍筋直径12mm，加密区间距100mm，非加密区间距200mm。框架柱按偏心受压构件进行考虑，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)计算，框架柱的承载能力为4870.8KN，裂缝宽度为0.028mm，均满足规范要求。
基本组合下，基础梁最大负弯矩为492.86KN•m，最大正弯矩为417.26KN•m，基本组合下，基础梁最大剪力为349.2KN。基础梁在正弯矩截面设置8根d25主筋，负弯矩最大截面设置8根d25主筋，抗剪截面采用箍筋直径12mm，间距为10cm（加密区）。基础梁按受弯构件进行考虑，按《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)计算，抗弯承载能力为899.5KN，抗剪承载能力为1760KN，裂缝宽度为0.194mm，均满足规范要求。
将各构件结果汇总如下表所示：
表1梯道结构各构件计算结果汇总表
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6、结论
通过对梯道结构进行midas/civil建模计算，然后提取内力结果，按照规范相应公式，以各构件的实际受力特点，确定受力构件的类型，然后按照规范相应公式，对其进行计算。通过计算，梯道结构在各个荷载作用下，各构件在基本组合和频遇/准永久组合作用下，满足承载能力要求，因此，结构是安全可靠的。