水上棧橋的安全檢算

張裕超，牛麗娟，郭 博

（陜西鐵路工程職業技術學院，陜西渭南 714099）

棧橋作為涉水橋梁施工中為了方便工程物資的運輸、車輛通行，修建的臨時性跨越水的橋梁，其重要性不言而喻[1-4]。隨著國內橋梁涉水工程的不斷增加，出現了具有代表性的鋼棧橋工程：如黃艤長江大橋棧橋[5]、青龍灣大橋跨海棧橋[6]等。本文以H 河特大橋施工為例，設計了主棧橋、支棧橋與鉆孔鋼平臺。結合實際工程情況，對棧橋進行詳細的結構設計，并充分考慮工程荷載組合原則，進行強度、剛度及穩定性驗算，以確保大橋在施工中的順利與安全。

1 工程概況

H 河特大橋線路東西走向，地跨H 河兩岸，其中大橋20#墩在河東岸，經水域掃描后，局部地區水深達49m。為保證工程涉水施工的質量與進度，搭設鋼棧橋與鉆孔平臺保證20#墩盡快完成施工。經結合實際情況，設置主棧橋標準斷面如圖1 所示。

2 荷載工況與模型建立

2.1 荷載工況

2.1.1 恒載

本設計采用Midas/Civil 2017 分析軟件建模分析，自重恒載由Midas/Civil 2017 軟件根據結構有限元模型設定的截面和尺寸進行計算施加，考慮到連接限位裝置的重量，計算棧橋自重時考慮1.2 的放大系數。

2.1.2 主棧橋活荷載

（1）車輛荷載

利用Miads 軟件分析時，汽車活載將視為移動荷載進行分析，采用車道面加載。汽車限速5km/h，車道面寬度取值6m，橋面單側預留1m，通行中的沖擊系數由Miads 軟件根據設定參數自動計算。在“移動荷載分析控制”中，結構基頻取值1.1Hz。

①混凝土罐車

混凝土罐車采用10m3混凝土罐車，滿載總重為40t，空載總重為15t。

②履帶吊

圖1 主棧橋標準斷面（單位：mm）

履帶吊采用三一重工液壓履帶式起重機，履帶吊自重80t，同時假定主棧橋上僅打設鋼管樁使用，考慮到振動錘自重5.8t，鋼管樁12m 一節，履帶吊滿載考慮重量為95t，履帶中軸接地長5400mm，兩履帶間距為3300mm。

（2）主棧橋水流荷載

水流荷載通過計算直接以集中力的方式加在鋼管樁上，取水流速度為1m/s。作用于棧橋結構上的水流力標準值應按式（1）計算：

式中：FW——水流力標準值（kN）；

CW——水流阻力系數；圓鋼管樁去0.73；

ρ——水密度（t/m3），淡水取1.0，海水取1.025；

V——水流設計流速，取1m/s；

A——計算構件在流向垂直平面上的投影面積（m2）；

水深取24m 計算，因此820 鋼管樁面積為19.7m2；

考慮上有鋼管樁對下游鋼管樁遮流影響，后墩水流力為：

F后1=0.6×14.38=8.63kN

F后2=0.6×8.63=5.18kN

作用點位于水面以下1/3 水深處。

表1 棧橋荷載工況組合類型

2.2 模型建立

圖2 為標準鋼棧橋主橋Midas 分析模型圖。其中，貝雷架上下弦及腹桿采用梁單元建模，貝雷片材質為16Mn，橋面分配橫梁以及鋼管樁之間的分配橫梁以及鋼管樁采用梁單元建模，材質為Q235，貝雷架剪刀撐及鋼管樁間剪刀撐采用梁單元建模，材質為Q235，橋面板采用板單元建模，材質為Q235 級鋼。

主棧橋樁基礎采用直徑為630mm×8mm 的鋼管樁，水深處采用直徑820mm×12mm 鋼管樁，鋼管樁之間采用273mm×6mm 鋼管進行水平連接，鋼管樁上縱向與橫向均放置45a 雙拼工字鋼，橫向承重45a 雙拼工字鋼上部放置8 組貝雷片，貝雷片上部橫向位于腹桿位置鋪設20a 工字鋼，其上鋪設10mm 厚花紋鋼板。主墩支棧橋樁基鋼管樁上縱向與橫向均放置45a 雙拼工字鋼，橫向承重45a 雙拼工字鋼上部放置15 組貝雷片，貝雷片上部橫向位于腹桿位置鋪設20a 工字鋼，其上鋪設10mm 厚花紋鋼板，如圖2 所示。

3 結果分析

通過Mdias 有限元軟件分析可得出，主棧各構件計算結果匯總見表2。

總結得出本工程水上棧橋貝雷桁梁、分配梁結果分析中以強度、剛度均滿足要求進行控制，為同類工程的水中棧橋的搭設提供經驗。

圖2 棧橋Midas 分析模型

表2 主棧各構件計算結果匯總