鋼結構棧橋設計要點探析

王成云

摘 要：現階段鋼桁架棧橋結構已經逐漸實現在運輸系統中的廣泛是應用，這不僅對運輸行業的健康發展有直接影響，同時對社會以及經濟發展有極大的促進作用。本文主要對鋼桁架棧橋設計的思路以及方法進行分析，并結合實際工程中的設計經驗促使設計的經濟性與安全性得到保障。

關鍵詞：鋼桁架；棧橋設計；支承結構

加工制造簡單、安裝方便以及施工工期短等鋼結構棧橋的顯著優勢與特征，現階段已經逐漸實現在各行各業運輸系統中的廣泛應用。大跨度不僅可實現對支承結構的有效減少，同時可實現對投資的有效節省，這為廠區規劃工作的順利進行打下堅實基礎。同時可幫助相關企業實現經濟效益最大化，幫助企業在競爭激烈的社會環境中實現優勢的獲取。

一、鋼桁架結構布置類別

支承結構以及跨間結構是棧橋航結構的重要組成部分，本文涉及的鋼結構主要是指跨間結構。鋼結構主要分為以下三種形式，分布為簡支結構、帶懸臂簡支結構以及連續結構，下面我們對這三種結構進行仔細分析。

（1）簡支結構在鋼架架構中可以說是最為常見的形式，不僅可獨立布置，也可對多個簡支卡跨進行布置。25-36m是一種較為經濟的跨度。布置靈活以及多跨時可標準化設計是簡支結構的顯著優勢與特征。弦桿內力不均，跨中大兩端小，且跨中撓度較大是鋼架結構的明顯缺陷。因此在設計對其使用時我們需要實現對其優勢的使用與對缺陷的避免。

（2）棧橋在兩個相鄰建筑上無法避免不可以支承的現象，因此可將鋼架結構做在一斷端或者兩端。懸臂的長度主要由鋼桁架的一個或兩個節間長度來決定，支承結構的基礎與相鄰建筑之間互不干擾是懸臂結構的主要優點，同時獨立抗震單元的要求也可在這一過程中實現有效的滿足。

（3）變形是小、應力分布合理以及整體性好等都是連續鋼架結構的特征與優勢，大跨度以及設防烈度較高的地區都可結合實際情況實現對上述結構的合理應用。該項結構對支承結構的變形以及地基沉降要求有較高要求，因此相對于其他結構來說該結構使用較少。

二、鋼桁架棧橋組成

鋼架結構棧橋主要是由主桁架、上下弦水平支撐以及水平橫梁組成，同時需要注意的是兩端門架、支座及圍護也在上述范圍涵蓋之內。

（1）主桁架可以說是主要的承重結構，直腹桿和斜腹桿是腹桿的兩種主要形式，“N”字形單向斜腹桿是斜腹桿一般采用的形式，靠近支座的斜腹桿應該指向支座。棧橋的跨度以及荷載對桁架高度有直接影響，一般需要將距離控制在2.7-3.3m之間。最小距離為2.5m，最大不可以超過3.5m。桁架的節間長度促使腹桿與斜腹桿之間形成一個夾角，一般距離為3m。在實際對先桁架的節間長度進行確定時可將傾角作為主要依據。無論是建模計算還是先棧橋角度變化都可通過調節上下弦節間長度就可實現，在這一過程中工作效率可得到顯著的提高。

主桁架上下弦截面首選雙角鋼，但盡量不要選用每一規格的最大厚度，以免市場不宜采購。當桁架跨度較大時（一般超過36m），上下弦截面可以選用雙槽鋼代替角鋼。當桁架跨度進一步擴大時（一般超過45m），可在桁架下弦桿應力較大的區域設置拉桿，簡稱下弦拉桿（見圖1），由于超靜定拉桿的設置，使得桁架有反拱的作用。豎向吊桿間距宜為主桁架的兩個節間距。下弦拉桿平面內要設置水平支撐，同時在下弦拉桿轉折處的豎向支撐桿間也要設置豎向支撐，以保證下弦拉桿與主桁架的協調受力與穩定。

跨間結構由承重桁架、水平支撐、端框架及橫梁組成。承重桁架一般設計成梁式或懸臂式，一般不采用連續式超靜定多跨桁架，懸臂桁架的懸臂長度一般不超過。桁架的節間是根據樓板的跨度來確定的。支撐樓板的橫梁應該放在桁架的節點上比較好。

（2）上下弦水平支撐布置在與主桁架平面外正交的上弦和下弦平面，支撐布置形式一般為“x”或“K”字型布置。水平支撐受力按拉桿考慮，截面一般為單角鋼，規格應滿足桿件長細比要求，最小不宜小于70mm*6mm。支撐斜桿與主桁架的角度宜為40～50。

上下弦水平橫梁布置在主桁架上下弦節點處，上弦橫梁布置在上弦桿件上表面，下弦橫梁吊掛在下弦桿件下表面，與弦桿螺栓連接。上下弦水平支撐與橫梁共同承受棧橋橫向荷載，保證主桁架平面外的穩定。

（3）棧橋兩端門架。門架作為上下弦水平支撐架的水平支座，將風荷載通過門架傳到棧橋的支座上，還能保證棧橋主桁架的側向穩定，抵抗風荷載作用下主桁架與支撐平面間的剪切變形。根據門架受力要求，頂部兩個節點必須是剛性連接。門架的立柱及橫梁一般選用雙槽鋼或H型鋼。

（4）棧橋支座分兩類。不動支座（固定支座和鉸支座）和可動支座（滑動支座和滾動支座），對非水平布置的棧橋，下支座采用不動支座，上支座采用可動支座。滑動支座相比滾動支座位移較大，當桁架跨度超過36m時，可動支座不再采用滑動支座，而用滾動支座；當桁架距地面高度超過30m時，考慮側向風荷載較大，不動支座不再采用鉸支座，而用固定支座。

（5）棧橋屋面及墻板圍護結構采用夾芯保溫壓型彩鋼板，用輕鋼檁條與主桁架連接。輕型圍護結構具有自重輕、安裝簡單、施工速度快等優點。

棧橋底板一般采用預制槽形板和壓型鋼板組合樓板。預制槽形板具有自重輕、施工安裝方便等優點，而壓型鋼板組合樓板具有剛度大、受力合理、整體性好等優點，缺點是施工費用和自重較預制板高。棧橋底板要滿足沖洗地面的要求，故應采用防水樓面做法，同時棧橋室內兩側應做擋水板。在棧橋下端與相鄰的建筑間應做擋水條和地漏，使沖洗污水排出棧橋，在北方寒冷地區要采取排水管的防凍措施。

三、棧橋支承結構

棧橋支承結構可以設計成混凝土結構和鋼結構，同時分為雙柱和四柱結構。當棧橋高度較低且兩側棧橋跨度較小時，可采用混凝土結構或鋼結構的雙柱支承結構；當棧橋高度較高且兩側棧橋跨度較大時，宜采用鋼結構的四柱支承結構，同時考慮設置柱間支撐，使得支承結構的頂部位移控制在1H/250（H為支承結構的高度）。

四、結語

通過對以上鋼結構棧橋設計中的一些要點總結，同時結合實際工程來合理確定棧橋的布置形式，主桁架的幾何尺寸及桿件型號，最終達到經濟與安全的目的。通過對鋼結構棧橋橫斷面、構件型號的選取及桿件的合理布局，使設計盡量做到經濟、合理、安全、適用。

參考文獻：

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