例谈钢栈桥设计和施工

目前世界上最长的施工栈桥-宁波杭州湾跨海大桥南岸施工栈桥，全长9444米，共633跨，是海上主桥施工物资供应及交通出入的唯一通道，也是整座跨海大桥施工的基础性工程和控制性工程。

从理论上说，栈桥的上部结构可以采用任何形式，但从施工便捷和拆除方便的角度来考虑，大多数采用利于工厂化拼装的结构形式，诸如钢箱梁和桁架梁等。栈桥的下部结构也是从施工和拆除便捷性两方面考虑，一般均采用钢管桩作为基础[1]。

在江河或近海流域中修建栈桥下部结构的时候，潮位变化大，浪高，水流急都是经常面临的不利影响，造成修筑便道和水上运输的很多困难。此时，施工栈桥临时设施的架设就成了一个很好的选择方案。临时施工栈桥作为材料设备的运输通道，利用下部结构的施工平台，水上施工变成陆上施工，不但减小了恶劣环境对施工的影响，而且还缩短和保证了工期，同时它具有减少工程建设对环境的污染与破坏等优点[2]。

因为考虑施工便捷而搭设的临时栈桥，普遍处于较为恶劣的环境之中，要长时间经受风，浪，流等环境荷载的影响。现在，对风，浪，流荷载国内外进行了较多研究，也取得了一些成果。但是，因为风，浪，流荷载机理复杂，荷载计算参数也较多，需要提高多方面的认识，才能在工程上准确应用（首先是风，浪，流的机理和规律；第二是桥位处的气候和水文现象；第三是各种计算方法的特点和适应范围）[3]-[4]。

本文以杭州九堡大桥的临时栈桥施工搭设为例，建立MIDAS CIVIL的有限元模型对其承载力和稳定性进行验算，着重介绍以局部支架法为主的临时栈桥搭设施工方案，并为以后的栈桥设计和施工提供一定的参考价值。

1 钢栈桥施工技术和结构验算分析 1.1工程概况

杭州九堡大桥工程北起沿江大道，南至滨江一路，工程设计范围自桩号K0+000.000～K1+855m，全长1855m。工程主要设计内容包括主桥工程、引桥工程、附属工程等。杭州九堡大桥的钢栈桥分为北岸段和南岸段，北岸段自北岸钢箱梁拼装场地起，沿桥轴线下游至PN1#桥墩附近，北岸段主栈桥长462m，每

个承台边设支栈桥，支栈桥长共120m。栈桥宽均为6m。栈桥根据现场地形、地貌，河床变化以及施工条件布置桥跨。由于通航孔设置于PS1、PN1之间，栈桥于PS1、PN1处断开，PS1、PS2栈桥与II标连接。

栈桥使用桥面宽6.0m，高程+9.6m。栈桥桩采用φ800mm×8mm的Q235a钢管桩。下横梁采用I56型钢，主纵梁采用1.5m高的\"321\"型普通型贝雷梁，共三组，每组布置二榀。贝雷梁上依次铺设I25的横向分配梁，间距1.50m；I12.6的纵向分配梁，间距30cm；桥面板采用δ=8mm钢板，桥面板设置防滑条，最后安装栏杆、照明和管线等附属结构。

1.2 钢栈桥设计验算

根据栈桥的构造形式，利用MIDAS建立标准跨径（12m）的栈桥模型，贝雷梁和分配梁采用梁单元，支撑架采用桁架单元，桥面板采用板单元，整个模型一共建立499个单元，271个节点。模型的主梁和桥面板两端施加一般支承，分配梁和主梁之间的联系施加弹性支承，两片贝雷梁之间的联系释放梁端约束；荷载施加自重为静力荷载工况，车道荷载和车辆荷载为移动荷载工况。

车辆荷载在跨中位置弯矩最大，支点位置反力最大，按两种工况进行计算，可以计算出：贝雷梁弯矩值最大为780kn·m； 剪力值最大为230kn； 反力值最大为250kn。

移动荷载与恒载的组合形成了栈桥主要的承载力形式，桩底固结， 而风荷载等效于某集中荷载施加在最外侧一片桁架的节点上。因为钢管桩上作用有水流力， 因而使上部贝雷桁架横向的整体移动对应力影响较小， 所以在上部结构分析中， 可不考虑水流力的作用[3]。结构检算：根据《装配式公路钢桥多用途使用手册》查得：若采用不加强的双排单层贝雷片则： [δ]=1576.4 [τ]=490.5kn 故： [δ]max=780<[δ]=1576.4；τ=230kn <[τ] =490.5kn合格。根据《公路桥涵地基和基础设计规范》中对单桩极限承载力的规定： ；计算桩深7m， 单桩承载力可达301.75kn>250kn，满足要求。

2 结 论

本文通过对杭州九堡大桥的栈桥结构进行设计验算。我们可以得出一些结论： 1）栈桥承载力的主要荷载因素是自重恒载和移动荷载工况的组合，其中移动荷载工况包括了车道荷载和车辆荷载的组合，对整个栈桥的稳定性验算而言，贝雷纵梁和单桩承载力的验算是至关重要的。

2）通过MIDAS CIVIL对栈桥进行的有限元计算，我们得到车辆荷载在跨中位置弯矩最大，支点位置反力最大。

3）根据《建筑结构计算手册》，我们分别从贝雷纵梁，桥面板槽钢，横向分配梁，墩顶横梁，钢管桩五个方面，对栈桥设施的承载力和稳定性进行验算，通过验算，可以得出局部支架法修建而成的栈桥结构，满足承载力和稳定性的要求。

參考文献：

[1] 陈重，刘平. 钢栈桥施工方法研究[J].技术论坛.2001（1）.

[2] 李宗长，唐宏路，缑勇.巴东长江公路大桥北岸栈桥方案设计与施工[J].世界桥梁.2004（4）.

[3] 中华人民共和国行业标准《公路桥涵施工技术规范》.JGJ041-2000. [4] 刘贞，陈学爽.栈桥施工方法的分析和比较.市政公用建设.2008（5）.