浅析码头运输栈桥设计

曾杰

摘 要：本文主要介绍栈桥的发展及应用情况，浅析钢桁架栈桥的结构特点，设计原则。通过一个实际的水运工程中采用的大跨度钢桁架栈桥结构简要介绍钢桁架栈桥的设计方法。关键词：钢桁架栈桥 水运工程 结构设计方法

1.栈桥的发展与应用

栈桥是指运送物料的架空桥梁结构，是水运码头，矿区及工业厂区物料传输，装卸工艺连接的重要构筑物之一。根据承重形式的不同可以采用砌体结构，钢筋混凝土结构或钢结构等形式，根据使用需要及运载物料的不同分别有封闭式和敞开式两种。在国内一些大型港区内大型栈桥运输距离可以达数千米，输送量每秒可以高达数千吨，所以作为一种特殊的工业建筑，栈桥的重要性对于码头运输，水运工程的社会工业价值是不言而喻的。

随着运输载重额的增加和建设标准的提高，水运工程中的栈桥类型经历了从简易的砌体结构栈桥、混凝土结构栈桥和钢结构封闭栈桥等几个过程，栈桥建设标准越来越高。

砌体结构栈桥适用于栈桥面距地面不高，跨度不大，栈桥面载重荷载不大的情况钢筋混凝土结构栈桥的跨度略为有所增加，最大可以达到15米左右。如果是采用预应力钢筋混凝土结构的栈桥跨度可以达到30米。而采用钢结构栈桥可以选择钢桁架，空间网架等结构形式，国内有超过60米以上跨度的钢结构栈桥设计先例。

2.栈桥的设计方法

2 . 1栈桥的结构选型

栈桥从概念设计开始，应该根据装卸工艺方案结合拟建场地的具体情况，综合不同结构形式的优缺点，确定栈桥的结构形式并设计大体走向，平面位置布置及坡度。如果跨度，坡度及载重均不大时可考虑采用砌体结构或普通钢筋混凝光结构栈桥，如遇到特殊地形，跨度较大，优先考虑预应力钢筋混凝土结构或钢结构栈桥。

采用钢结构栈桥时，选择钢桁架栈桥具有可实现跨度较大，自重轻，抗震性能良好，施工快捷同时造型美观等优点，大量使用在国内外的水运工程中。

2 . 2钢桁架栈桥的结构特点

主要构件采用焊接H型钢、工字钢、角钢等构件组合，自重轻便，安装便捷，定位准确。栈桥面通常采用压型钢板作为底模，浇注混凝土后形成栈桥面。施工方便，技术成熟，同时节省了建筑模板和施工工作量。钢结构栈桥承重较大，杆件形成空间体系，传力明确，整体性好，有利于结构抗震。栈桥支座采用钢桁架梁-混凝土框架柱的两端支承结构形式技术成熟，安全适用，国内积累了很多设计和施工经验，在使用中也有比较良好的经济性。

3.钢结构栈桥的设计方法

3 . 1杆件设计

设计中常采用平行于栈桥横向两侧的钢桁架梁作为钢结构栈桥的侧面骨架，该体系的桁架受力杆件可以采用通常连续的双角钢或者焊接H型钢。斜腹杆和竖向腹杆通过节点板与弦杆连接，上下弦杆之间按设计要求设置连接次梁，一般在下弦杆之间的次梁上设置组合楼板形成栈桥面层。上弦杆之间的次梁上按需要设置屋面檩条和屋面板。上下弦杆间次梁见设置水平撑杆，水平撑杆按拉杆形式设计。则上，下弦杆，竖向腹杆，斜腹杆及弦杆次梁等形成一个整体的空间桁架体系。如果为封闭式栈桥则，沿栈桥高度布置墙面檩条和顶部布置屋面檩条，采用彩钢板作为墙面等侧面维护构件及屋面。钢桁架梁两端支架可以支承在钢筋混凝土立柱牛腿作为支座或采用门型刚架。

3 . 2支撑系统及支座设计

在上下弦杆平面内设置水平支撑，设置支撑主要承受水平的风荷载和横向地震作用对桁架产生的侧向力。合理设置水平支撑一方面能为弦杆提供侧向支撑。另一方面也增加了桁架的空间刚度。水平支撑通常采用交叉式或者K型支撑体系，在风荷载和地震作用等变化荷载作用下交叉支撑体系的受力更为合理。

钢桁架两端设置端部门型刚架，主要作用是将弦杆和水平支撑的内力传递至桁架两端支座。端部门型刚架的能满足栈桥的整体稳定性和提高横向刚度。

大跨度的钢桁架栈桥支柱主要采用型钢桁架-钢筋混凝土框架柱，也可采用钢骨构筑或型钢混凝土柱。地震荷载，风荷载，栈桥桁架的竖向及横向荷载都通过两端支柱承受，并由支柱传递到基础，支柱与基础采用刚接，当平面内刚度较弱还需要在柱间设置钢管或型钢的柱间支撑。

3 . 3栈桥支架的抗震设计

端部支架是钢桁架栈桥主要抵抗风荷载和地震作用下抗侧移的重要之处，也是设计钢桁架栈桥的重点。桁架梁将弦杆和水平支撑传递来的内力通过连接支座传导到端部支架，保证栈桥的横向刚度和整体稳定性。通过统计分析表明栈桥的基础反力主要由地震作用产生，栈桥支架的合理布置，支架刚度越大地震作用也就越大，所以设计中在满足变形的前提下尽量减小整体的刚度以减小地震作用。

4.钢桁架栈桥的工程实例

4 . 1设计依据

《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2001 2006版）；《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002）；《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）；《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）；《钢结构设计规范》GB50017-2003。

4 . 2工程概况

4.3.4螺栓

栈桥跨度：38米，栈桥面宽12.2米，栈桥面高8.5米；栈桥面恒载：1.5k N/m2（标准值）；栈桥面活载：3.5k N/m2（标准值）；设计软件采用同济大学3D3S 结构空间设计软件10.0版（见表）。

栈桥在竖向荷载作用下上弦杆受压，下弦杆受拉，斜腹杆及竖向腹杆大部分承受压应力。在通常设计中考虑杆件

5.结论

工程就是采用连续桁架梁，空间刚度大，对比分段桁架梁有较高的抗震能力。国内大跨度栈桥的结构形式一般采用钢桁架梁栈桥，这种结构形式有很成熟的设计和施工经验。

参考文献：

[1]GB50017-2003.钢结构设计规范.

[2]GB 5009-2001.建筑结构荷载规范.

[3]陈重，刘平.钢栈桥施工方法研究.公路交通科技.2007（07）.

[4]于良科.钢栈桥设计与施工.山西建筑2007.

摘 要：本文主要介绍栈桥的发展及应用情况，浅析钢桁架栈桥的结构特点，设计原则。通过一个实际的水运工程中采用的大跨度钢桁架栈桥结构简要介绍钢桁架栈桥的设计方法。关键词：钢桁架栈桥 水运工程 结构设计方法

1.栈桥的发展与应用

栈桥是指运送物料的架空桥梁结构，是水运码头，矿区及工业厂区物料传输，装卸工艺连接的重要构筑物之一。根据承重形式的不同可以采用砌体结构，钢筋混凝土结构或钢结构等形式，根据使用需要及运载物料的不同分别有封闭式和敞开式两种。在国内一些大型港区内大型栈桥运输距离可以达数千米，输送量每秒可以高达数千吨，所以作为一种特殊的工业建筑，栈桥的重要性对于码头运输，水运工程的社会工业价值是不言而喻的。

随着运输载重额的增加和建设标准的提高，水运工程中的栈桥类型经历了从简易的砌体结构栈桥、混凝土结构栈桥和钢结构封闭栈桥等几个过程，栈桥建设标准越来越高。

砌体结构栈桥适用于栈桥面距地面不高，跨度不大，栈桥面载重荷载不大的情况钢筋混凝土结构栈桥的跨度略为有所增加，最大可以达到15米左右。如果是采用预应力钢筋混凝土结构的栈桥跨度可以达到30米。而采用钢结构栈桥可以选择钢桁架，空间网架等结构形式，国内有超过60米以上跨度的钢结构栈桥设计先例。

2.栈桥的设计方法

2 . 1栈桥的结构选型

栈桥从概念设计开始，应该根据装卸工艺方案结合拟建场地的具体情况，综合不同结构形式的优缺点，确定栈桥的结构形式并设计大体走向，平面位置布置及坡度。如果跨度，坡度及载重均不大时可考虑采用砌体结构或普通钢筋混凝光结构栈桥，如遇到特殊地形，跨度较大，优先考虑预应力钢筋混凝土结构或钢结构栈桥。

采用钢结构栈桥时，选择钢桁架栈桥具有可实现跨度较大，自重轻，抗震性能良好，施工快捷同时造型美观等优点，大量使用在国内外的水运工程中。

2 . 2钢桁架栈桥的结构特点

主要构件采用焊接H型钢、工字钢、角钢等构件组合，自重轻便，安装便捷，定位准确。栈桥面通常采用压型钢板作为底模，浇注混凝土后形成栈桥面。施工方便，技术成熟，同时节省了建筑模板和施工工作量。钢结构栈桥承重较大，杆件形成空间体系，传力明确，整体性好，有利于结构抗震。栈桥支座采用钢桁架梁-混凝土框架柱的两端支承结构形式技术成熟，安全适用，国内积累了很多设计和施工经验，在使用中也有比较良好的经济性。

3.钢结构栈桥的设计方法

3 . 1杆件设计

设计中常采用平行于栈桥横向两侧的钢桁架梁作为钢结构栈桥的侧面骨架，该体系的桁架受力杆件可以采用通常连续的双角钢或者焊接H型钢。斜腹杆和竖向腹杆通过节点板与弦杆连接，上下弦杆之间按设计要求设置连接次梁，一般在下弦杆之间的次梁上设置组合楼板形成栈桥面层。上弦杆之间的次梁上按需要设置屋面檩条和屋面板。上下弦杆间次梁见设置水平撑杆，水平撑杆按拉杆形式设计。则上，下弦杆，竖向腹杆，斜腹杆及弦杆次梁等形成一个整体的空间桁架体系。如果为封闭式栈桥则，沿栈桥高度布置墙面檩条和顶部布置屋面檩条，采用彩钢板作为墙面等侧面维护构件及屋面。钢桁架梁两端支架可以支承在钢筋混凝土立柱牛腿作为支座或采用门型刚架。

3 . 2支撑系统及支座设计

在上下弦杆平面内设置水平支撑，设置支撑主要承受水平的风荷载和横向地震作用对桁架产生的侧向力。合理设置水平支撑一方面能为弦杆提供侧向支撑。另一方面也增加了桁架的空间刚度。水平支撑通常采用交叉式或者K型支撑体系，在风荷载和地震作用等变化荷载作用下交叉支撑体系的受力更为合理。

钢桁架两端设置端部门型刚架，主要作用是将弦杆和水平支撑的内力传递至桁架两端支座。端部门型刚架的能满足栈桥的整体稳定性和提高横向刚度。

大跨度的钢桁架栈桥支柱主要采用型钢桁架-钢筋混凝土框架柱，也可采用钢骨构筑或型钢混凝土柱。地震荷载，风荷载，栈桥桁架的竖向及横向荷载都通过两端支柱承受，并由支柱传递到基础，支柱与基础采用刚接，当平面内刚度较弱还需要在柱间设置钢管或型钢的柱间支撑。

3 . 3栈桥支架的抗震设计

端部支架是钢桁架栈桥主要抵抗风荷载和地震作用下抗侧移的重要之处，也是设计钢桁架栈桥的重点。桁架梁将弦杆和水平支撑传递来的内力通过连接支座传导到端部支架，保证栈桥的横向刚度和整体稳定性。通过统计分析表明栈桥的基础反力主要由地震作用产生，栈桥支架的合理布置，支架刚度越大地震作用也就越大，所以设计中在满足变形的前提下尽量减小整体的刚度以减小地震作用。

4.钢桁架栈桥的工程实例

4 . 1设计依据

《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2001 2006版）；《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002）；《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）；《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）；《钢结构设计规范》GB50017-2003。

4 . 2工程概况

4.3.4螺栓

栈桥跨度：38米，栈桥面宽12.2米，栈桥面高8.5米；栈桥面恒载：1.5k N/m2（标准值）；栈桥面活载：3.5k N/m2（标准值）；设计软件采用同济大学3D3S 结构空间设计软件10.0版（见表）。

栈桥在竖向荷载作用下上弦杆受压，下弦杆受拉，斜腹杆及竖向腹杆大部分承受压应力。在通常设计中考虑杆件

5.结论

工程就是采用连续桁架梁，空间刚度大，对比分段桁架梁有较高的抗震能力。国内大跨度栈桥的结构形式一般采用钢桁架梁栈桥，这种结构形式有很成熟的设计和施工经验。

参考文献：

[1]GB50017-2003.钢结构设计规范.

[2]GB 5009-2001.建筑结构荷载规范.

[3]陈重，刘平.钢栈桥施工方法研究.公路交通科技.2007（07）.

[4]于良科.钢栈桥设计与施工.山西建筑2007.

摘 要：本文主要介绍栈桥的发展及应用情况，浅析钢桁架栈桥的结构特点，设计原则。通过一个实际的水运工程中采用的大跨度钢桁架栈桥结构简要介绍钢桁架栈桥的设计方法。关键词：钢桁架栈桥 水运工程 结构设计方法

1.栈桥的发展与应用

栈桥是指运送物料的架空桥梁结构，是水运码头，矿区及工业厂区物料传输，装卸工艺连接的重要构筑物之一。根据承重形式的不同可以采用砌体结构，钢筋混凝土结构或钢结构等形式，根据使用需要及运载物料的不同分别有封闭式和敞开式两种。在国内一些大型港区内大型栈桥运输距离可以达数千米，输送量每秒可以高达数千吨，所以作为一种特殊的工业建筑，栈桥的重要性对于码头运输，水运工程的社会工业价值是不言而喻的。

随着运输载重额的增加和建设标准的提高，水运工程中的栈桥类型经历了从简易的砌体结构栈桥、混凝土结构栈桥和钢结构封闭栈桥等几个过程，栈桥建设标准越来越高。

砌体结构栈桥适用于栈桥面距地面不高，跨度不大，栈桥面载重荷载不大的情况钢筋混凝土结构栈桥的跨度略为有所增加，最大可以达到15米左右。如果是采用预应力钢筋混凝土结构的栈桥跨度可以达到30米。而采用钢结构栈桥可以选择钢桁架，空间网架等结构形式，国内有超过60米以上跨度的钢结构栈桥设计先例。

2.栈桥的设计方法

2 . 1栈桥的结构选型

栈桥从概念设计开始，应该根据装卸工艺方案结合拟建场地的具体情况，综合不同结构形式的优缺点，确定栈桥的结构形式并设计大体走向，平面位置布置及坡度。如果跨度，坡度及载重均不大时可考虑采用砌体结构或普通钢筋混凝光结构栈桥，如遇到特殊地形，跨度较大，优先考虑预应力钢筋混凝土结构或钢结构栈桥。

采用钢结构栈桥时，选择钢桁架栈桥具有可实现跨度较大，自重轻，抗震性能良好，施工快捷同时造型美观等优点，大量使用在国内外的水运工程中。

2 . 2钢桁架栈桥的结构特点

主要构件采用焊接H型钢、工字钢、角钢等构件组合，自重轻便，安装便捷，定位准确。栈桥面通常采用压型钢板作为底模，浇注混凝土后形成栈桥面。施工方便，技术成熟，同时节省了建筑模板和施工工作量。钢结构栈桥承重较大，杆件形成空间体系，传力明确，整体性好，有利于结构抗震。栈桥支座采用钢桁架梁-混凝土框架柱的两端支承结构形式技术成熟，安全适用，国内积累了很多设计和施工经验，在使用中也有比较良好的经济性。

3.钢结构栈桥的设计方法

3 . 1杆件设计

设计中常采用平行于栈桥横向两侧的钢桁架梁作为钢结构栈桥的侧面骨架，该体系的桁架受力杆件可以采用通常连续的双角钢或者焊接H型钢。斜腹杆和竖向腹杆通过节点板与弦杆连接，上下弦杆之间按设计要求设置连接次梁，一般在下弦杆之间的次梁上设置组合楼板形成栈桥面层。上弦杆之间的次梁上按需要设置屋面檩条和屋面板。上下弦杆间次梁见设置水平撑杆，水平撑杆按拉杆形式设计。则上，下弦杆，竖向腹杆，斜腹杆及弦杆次梁等形成一个整体的空间桁架体系。如果为封闭式栈桥则，沿栈桥高度布置墙面檩条和顶部布置屋面檩条，采用彩钢板作为墙面等侧面维护构件及屋面。钢桁架梁两端支架可以支承在钢筋混凝土立柱牛腿作为支座或采用门型刚架。

3 . 2支撑系统及支座设计

在上下弦杆平面内设置水平支撑，设置支撑主要承受水平的风荷载和横向地震作用对桁架产生的侧向力。合理设置水平支撑一方面能为弦杆提供侧向支撑。另一方面也增加了桁架的空间刚度。水平支撑通常采用交叉式或者K型支撑体系，在风荷载和地震作用等变化荷载作用下交叉支撑体系的受力更为合理。

钢桁架两端设置端部门型刚架，主要作用是将弦杆和水平支撑的内力传递至桁架两端支座。端部门型刚架的能满足栈桥的整体稳定性和提高横向刚度。

大跨度的钢桁架栈桥支柱主要采用型钢桁架-钢筋混凝土框架柱，也可采用钢骨构筑或型钢混凝土柱。地震荷载，风荷载，栈桥桁架的竖向及横向荷载都通过两端支柱承受，并由支柱传递到基础，支柱与基础采用刚接，当平面内刚度较弱还需要在柱间设置钢管或型钢的柱间支撑。

3 . 3栈桥支架的抗震设计

端部支架是钢桁架栈桥主要抵抗风荷载和地震作用下抗侧移的重要之处，也是设计钢桁架栈桥的重点。桁架梁将弦杆和水平支撑传递来的内力通过连接支座传导到端部支架，保证栈桥的横向刚度和整体稳定性。通过统计分析表明栈桥的基础反力主要由地震作用产生，栈桥支架的合理布置，支架刚度越大地震作用也就越大，所以设计中在满足变形的前提下尽量减小整体的刚度以减小地震作用。

4.钢桁架栈桥的工程实例

4 . 1设计依据

《建筑结构荷载规范》（GB 5009-2001 2006版）；《建筑地基基础设计规范》（GB 5007-2002）；《混凝土结构设计规范》（GB 50010-2010）；《建筑抗震设计规范》（GB 50011-2010）；《钢结构设计规范》GB50017-2003。

4 . 2工程概况

4.3.4螺栓

栈桥跨度：38米，栈桥面宽12.2米，栈桥面高8.5米；栈桥面恒载：1.5k N/m2（标准值）；栈桥面活载：3.5k N/m2（标准值）；设计软件采用同济大学3D3S 结构空间设计软件10.0版（见表）。

栈桥在竖向荷载作用下上弦杆受压，下弦杆受拉，斜腹杆及竖向腹杆大部分承受压应力。在通常设计中考虑杆件

5.结论

工程就是采用连续桁架梁，空间刚度大，对比分段桁架梁有较高的抗震能力。国内大跨度栈桥的结构形式一般采用钢桁架梁栈桥，这种结构形式有很成熟的设计和施工经验。

参考文献：

[1]GB50017-2003.钢结构设计规范.

[2]GB 5009-2001.建筑结构荷载规范.

[3]陈重，刘平.钢栈桥施工方法研究.公路交通科技.2007（07）.

[4]于良科.钢栈桥设计与施工.山西建筑2007.