淺談單跨24m鋼棧橋設計施工與應用

敖煉

（中交四航局第一工程有限公司，廣東 廣州 510800）

隨著我國高速公路建設事業(yè)的不斷發(fā)展，臨時性橋梁的寬度和跨徑不斷增大，從實用性、經(jīng)濟性等方面對臨時性橋梁也是一種考驗。本文結合工程應用實例，綜合考慮基坑場地條件、周邊環(huán)境要求以及地質(zhì)水文情況，經(jīng)過設計、施工和應用等方面說明了單跨24 米鋼棧橋的可行性。

1 工程概況

1.1 工程簡介

廣連高速花從段總承包項目土建一標路線全長6.378km，起訖里程為K1+000～K7+462.2，項目起點位于花都區(qū)花東鎮(zhèn)四聯(lián)村，順接廣州新白云國際機場第二高速公路，與珠三角環(huán)線高速（機場高速北延線）交叉，設山前樞紐互通，路線往北在七星村設花東互通，終點為花都區(qū)花東鎮(zhèn)獅前村縣道308 跨線橋起點附近。主線采用雙向六車道高速公路技術標準，設計速度為120km/h。

本標段鋼棧橋長度最長24m，鋼棧橋設置在線路與九灣潭西干渠交匯處，如圖1所示。

圖1 （鋼棧橋平面位置示意圖（K2+547-K2+587））

1.2 水文地質(zhì)條件

1.2.1 地形地貌及地質(zhì)條件

本項目所在區(qū)域?qū)倌蠋X山系，沿線山系多呈北東向、北北東向展布，地形復雜，峽谷發(fā)育，主要為構造剝蝕、侵蝕華南低山與丘陵地貌區(qū)。

1.2.2 水文條件

本工程跨越不同地貌單元和工程地質(zhì)分區(qū)，水文地質(zhì)條件比較簡單，地表水、地下水的形成條件、賦存特征、富集徑流排泄及其分布規(guī)律，主要受沿線的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構造及降雨量等因素影響。

2 設計說明

根據(jù)本工程實際情況，綜合地形地貌、環(huán)保水保及使用要求，棧橋設計采用橋臺+貝雷縱梁結構。

2.1 設計荷載

100t 旋挖鉆通行（非作業(yè)）、10m3砼運輸車、土方車（56t）

本棧橋為單跨24m 結構，橋面寬度為6m。橋臺采用C30 鋼筋混凝土立模澆筑；橋臺搭設跨徑24m 貝雷縱梁，共布設12 榀貝雷梁，每三榀為一組，每組三榀間利用90cm 支撐架連接；分配梁采用I20a 工字鋼，縱橋向布設間距為30cm；行車道采用δ=10mm 厚鋼板滿鋪，與分配梁焊接固定；橋面附屬設置1.2m 高紅白漆欄桿。

2.2 行車標準

本棧橋橋面寬度為6m，設置單車道，設計行車速度為10km/h。施工階段無荷載要求；使用階段須滿足XR460D 旋挖鉆通行。

3 荷載參數(shù)

3.1 設計取值

3.1.1 強度標準

根據(jù)《裝配式鋼橋多用途使用手冊》，各類貝雷桁架結構容許內(nèi)力如下表：

3.1.2 剛度標準

表2 貝雷桁架容許內(nèi)力表

根據(jù)《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650-2020），棧橋支架各桿件允許撓度按下列要求執(zhí)行：

支架受載后撓曲的桿件：允許撓度[f ]≦L/400

3.2 荷載計算

根據(jù)《公路橋涵設計通用規(guī)范》（JTG D60-2004）與《路橋施工計算手冊》進行取值，XR460D 旋挖鉆的履帶主動輪與從動輪中心距離為5.85m，單側(cè)履帶接地寬度為0.8m，拆除鉆桿與桅桿后主機行走時履帶間距3.6m，最大重量按100t 計，則旋挖鉆驗算荷載為：Q3=1000000/5850=171 N/mm。

4 結構計算

4.1 建模說明

本棧橋采用Midas-Civil 2012 進行復核驗算，結構模擬共采用4500 個節(jié)點，4317 個梁單元，1040 個板單元，電算建模細則如下：

單元類型：行車道采用板單元模擬；分配梁與貝雷片采用一般梁單元模擬。

邊界條件：行車道與分配梁、分配梁與貝雷縱梁均采用彈性連接方式；貝雷縱梁釋放梁端約束；行車道、分配梁及貝雷片邊界采用一般支承約束。

4.2 計算工況

根據(jù)棧橋使用實際情況分析，車輛無法始終保持居中行駛，可能出現(xiàn)偏載至單側(cè)輪壓作用于最外側(cè)單榀貝雷縱梁的最不利工況，因此計算工況包括：

工況一：車輛中心線位于棧橋橫橋向中心

工況二：車輛偏載至單側(cè)輪壓作用于最外側(cè)單榀貝雷縱梁

各工況計算簡圖如圖2所示：

圖2 （棧橋行車道布置（單位：cm））

本棧橋各驗算工況模型效果如圖3、4、5所示：

圖3 （棧橋模型效果圖）

圖4 （工況一移動荷載（無偏載））

圖5 （工況二移動荷載（有偏載））

4.3 強度計算

圖6 工況一（無偏載）有效應力等值線圖

圖7 工況二（有偏載）有效應力等值線圖

根據(jù)各工況計算結果可知，行車道最大有效應力處于工況二（有偏載）階段，位于棧橋跨中正下方，則：

σmax=58 N/mm2＜ft=215 N/mm2，強度滿足要求。

5 結論

綜上所述，本棧橋各構件強度與剛度均滿足規(guī)范要求，結構安全可靠。

（1）分析了鋼棧橋設計及選材，最大程度從施工機械輕便、施工迅速、經(jīng)濟實用等優(yōu)點，最終確定24米跨鋼棧橋施工，為后續(xù)同樣跨度提供經(jīng)驗。

（2）目前，該鋼棧橋已施工完畢，形變監(jiān)測穩(wěn)定，滿足通行需求，為同類工程提供了借鑒，積累了經(jīng)驗。