水上栈桥的安全检算

张裕超，牛丽娟，郭 博

（陕西铁路工程职业技术学院，陕西渭南 714099）

栈桥作为涉水桥梁施工中为了方便工程物资的运输、车辆通行，修建的临时性跨越水的桥梁，其重要性不言而喻[1-4]。随着国内桥梁涉水工程的不断增加，出现了具有代表性的钢栈桥工程：如黄舣长江大桥栈桥[5]、青龙湾大桥跨海栈桥[6]等。本文以H 河特大桥施工为例，设计了主栈桥、支栈桥与钻孔钢平台。结合实际工程情况，对栈桥进行详细的结构设计，并充分考虑工程荷载组合原则，进行强度、刚度及稳定性验算，以确保大桥在施工中的顺利与安全。

1 工程概况

H 河特大桥线路东西走向，地跨H 河两岸，其中大桥20#墩在河东岸，经水域扫描后，局部地区水深达49m。为保证工程涉水施工的质量与进度，搭设钢栈桥与钻孔平台保证20#墩尽快完成施工。经结合实际情况，设置主栈桥标准断面如图1 所示。

2 荷载工况与模型建立

2.1 荷载工况

2.1.1 恒载

本设计采用Midas/Civil 2017 分析软件建模分析，自重恒载由Midas/Civil 2017 软件根据结构有限元模型设定的截面和尺寸进行计算施加，考虑到连接限位装置的重量，计算栈桥自重时考虑1.2 的放大系数。

2.1.2 主栈桥活荷载

（1）车辆荷载

利用Miads 软件分析时，汽车活载将视为移动荷载进行分析，采用车道面加载。汽车限速5km/h，车道面宽度取值6m，桥面单侧预留1m，通行中的冲击系数由Miads 软件根据设定参数自动计算。在“移动荷载分析控制”中，结构基频取值1.1Hz。

①混凝土罐车

混凝土罐车采用10m3混凝土罐车，满载总重为40t，空载总重为15t。

②履带吊

图1 主栈桥标准断面（单位：mm）

履带吊采用三一重工液压履带式起重机，履带吊自重80t，同时假定主栈桥上仅打设钢管桩使用，考虑到振动锤自重5.8t，钢管桩12m 一节，履带吊满载考虑重量为95t，履带中轴接地长5400mm，两履带间距为3300mm。

（2）主栈桥水流荷载

水流荷载通过计算直接以集中力的方式加在钢管桩上，取水流速度为1m/s。作用于栈桥结构上的水流力标准值应按式（1）计算：

式中：FW——水流力标准值（kN）；

CW——水流阻力系数；圆钢管桩去0.73；

ρ——水密度（t/m3），淡水取1.0，海水取1.025；

V——水流设计流速，取1m/s；

A——计算构件在流向垂直平面上的投影面积（m2）；

水深取24m 计算，因此820 钢管桩面积为19.7m2；

考虑上有钢管桩对下游钢管桩遮流影响，后墩水流力为：

F后1=0.6×14.38=8.63kN

F后2=0.6×8.63=5.18kN

作用点位于水面以下1/3 水深处。

表1 栈桥荷载工况组合类型

2.2 模型建立

图2 为标准钢栈桥主桥Midas 分析模型图。其中，贝雷架上下弦及腹杆采用梁单元建模，贝雷片材质为16Mn，桥面分配横梁以及钢管桩之间的分配横梁以及钢管桩采用梁单元建模，材质为Q235，贝雷架剪刀撑及钢管桩间剪刀撑采用梁单元建模，材质为Q235，桥面板采用板单元建模，材质为Q235 级钢。

主栈桥桩基础采用直径为630mm×8mm 的钢管桩，水深处采用直径820mm×12mm 钢管桩，钢管桩之间采用273mm×6mm 钢管进行水平连接，钢管桩上纵向与横向均放置45a 双拼工字钢，横向承重45a 双拼工字钢上部放置8 组贝雷片，贝雷片上部横向位于腹杆位置铺设20a 工字钢，其上铺设10mm 厚花纹钢板。主墩支栈桥桩基钢管桩上纵向与横向均放置45a 双拼工字钢，横向承重45a 双拼工字钢上部放置15 组贝雷片，贝雷片上部横向位于腹杆位置铺设20a 工字钢，其上铺设10mm 厚花纹钢板，如图2 所示。

3 结果分析

通过Mdias 有限元软件分析可得出，主栈各构件计算结果汇总见表2。

总结得出本工程水上栈桥贝雷桁梁、分配梁结果分析中以强度、刚度均满足要求进行控制，为同类工程的水中栈桥的搭设提供经验。

图2 栈桥Midas 分析模型

表2 主栈各构件计算结果汇总