浅谈单跨24m钢栈桥设计施工与应用

敖炼

（中交四航局第一工程有限公司，广东 广州 510800）

随着我国高速公路建设事业的不断发展，临时性桥梁的宽度和跨径不断增大，从实用性、经济性等方面对临时性桥梁也是一种考验。本文结合工程应用实例，综合考虑基坑场地条件、周边环境要求以及地质水文情况，经过设计、施工和应用等方面说明了单跨24 米钢栈桥的可行性。

1 工程概况

1.1 工程简介

广连高速花从段总承包项目土建一标路线全长6.378km，起讫里程为K1+000～K7+462.2，项目起点位于花都区花东镇四联村，顺接广州新白云国际机场第二高速公路，与珠三角环线高速（机场高速北延线）交叉，设山前枢纽互通，路线往北在七星村设花东互通，终点为花都区花东镇狮前村县道308 跨线桥起点附近。主线采用双向六车道高速公路技术标准，设计速度为120km/h。

本标段钢栈桥长度最长24m，钢栈桥设置在线路与九湾潭西干渠交汇处，如图1所示。

图1 （钢栈桥平面位置示意图（K2+547-K2+587））

1.2 水文地质条件

1.2.1 地形地貌及地质条件

本项目所在区域属南岭山系，沿线山系多呈北东向、北北东向展布，地形复杂，峡谷发育，主要为构造剥蚀、侵蚀华南低山与丘陵地貌区。

1.2.2 水文条件

本工程跨越不同地貌单元和工程地质分区，水文地质条件比较简单，地表水、地下水的形成条件、赋存特征、富集径流排泄及其分布规律，主要受沿线的地形地貌、地层岩性、地质构造及降雨量等因素影响。

2 设计说明

根据本工程实际情况，综合地形地貌、环保水保及使用要求，栈桥设计采用桥台+贝雷纵梁结构。

2.1 设计荷载

100t 旋挖钻通行（非作业）、10m³砼运输车、土方车（56t）

本栈桥为单跨24m 结构，桥面宽度为6m。桥台采用C30 钢筋混凝土立模浇筑；桥台搭设跨径24m 贝雷纵梁，共布设12 榀贝雷梁，每三榀为一组，每组三榀间利用90cm 支撑架连接；分配梁采用I20a 工字钢，纵桥向布设间距为30cm；行车道采用δ=10mm 厚钢板满铺，与分配梁焊接固定；桥面附属设置1.2m 高红白漆栏杆。

2.2 行车标准

本栈桥桥面宽度为6m，设置单车道，设计行车速度为10km/h。施工阶段无荷载要求；使用阶段须满足XR460D 旋挖钻通行。

3 荷载参数

3.1 设计取值

3.1.1 强度标准

根据《装配式钢桥多用途使用手册》，各类贝雷桁架结构容许内力如下表：

3.1.2 刚度标准

表2 贝雷桁架容许内力表

根据《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T 3650-2020），栈桥支架各杆件允许挠度按下列要求执行：

支架受载后挠曲的杆件：允许挠度[f ]≦L/400

3.2 荷载计算

根据《公路桥涵设计通用规范》（JTG D60-2004）与《路桥施工计算手册》进行取值，XR460D 旋挖钻的履带主动轮与从动轮中心距离为5.85m，单侧履带接地宽度为0.8m，拆除钻杆与桅杆后主机行走时履带间距3.6m，最大重量按100t 计，则旋挖钻验算荷载为：Q3=1000000/5850=171 N/mm。

4 结构计算

4.1 建模说明

本栈桥采用Midas-Civil 2012 进行复核验算，结构模拟共采用4500 个节点，4317 个梁单元，1040 个板单元，电算建模细则如下：

单元类型：行车道采用板单元模拟；分配梁与贝雷片采用一般梁单元模拟。

边界条件：行车道与分配梁、分配梁与贝雷纵梁均采用弹性连接方式；贝雷纵梁释放梁端约束；行车道、分配梁及贝雷片边界采用一般支承约束。

4.2 计算工况

根据栈桥使用实际情况分析，车辆无法始终保持居中行驶，可能出现偏载至单侧轮压作用于最外侧单榀贝雷纵梁的最不利工况，因此计算工况包括：

工况一：车辆中心线位于栈桥横桥向中心

工况二：车辆偏载至单侧轮压作用于最外侧单榀贝雷纵梁

各工况计算简图如图2所示：

图2 （栈桥行车道布置（单位：cm））

本栈桥各验算工况模型效果如图3、4、5所示：

图3 （栈桥模型效果图）

图4 （工况一移动荷载（无偏载））

图5 （工况二移动荷载（有偏载））

4.3 强度计算

图6 工况一（无偏载）有效应力等值线图

图7 工况二（有偏载）有效应力等值线图

根据各工况计算结果可知，行车道最大有效应力处于工况二（有偏载）阶段，位于栈桥跨中正下方，则：

σmax=58 N/mm²＜ft=215 N/mm²，强度满足要求。

5 结论

综上所述，本栈桥各构件强度与刚度均满足规范要求，结构安全可靠。

（1）分析了钢栈桥设计及选材，最大程度从施工机械轻便、施工迅速、经济实用等优点，最终确定24米跨钢栈桥施工，为后续同样跨度提供经验。

（2）目前，该钢栈桥已施工完毕，形变监测稳定，满足通行需求，为同类工程提供了借鉴，积累了经验。