摘要：随着社会经济的发展，桥梁建设成为重要的交通工程，而临时工程钢便桥的应用也渐渐成为拟建桥梁的重要附属工程，起到了保通、施工不间断、重要安全设施等诸多作用，本文结合工程实例，对在复杂建设环境下的钢便桥进行细致阐述，说明钢便桥在重载车辆荷载下的设计与应用。
关键词：钢便桥;强度;荷载;变形;内力
1、工程概况
XX工程南侧为一条河流，宽度50-55米，常水位3.9米，现状河床低点0.6米，现状水深 2-2.3米左右，为六级航道。河岸边坡采用浆砌片石重力式挡土墙。河道坡度较小，河流水流平缓，属淤积型河道，水位年变幅较小，一般雨季水位较高，枯水季水位较低。河流与承压含水层之间有黏性土隔水层，一般无水力联系，地表水与填土和黏质粉土水利联系较强环境极其复杂。由于场地实际条件限制，本河流上需建设临时增设两座钢便桥（作为出土使用及后续施工道路。
2、钢便桥设计
2.1 钢便桥构造形式
下部结构水中桥墩为D50钢管桩基础＋3I32c桩顶承重梁＋I50a垫梁+DS型双拼贝雷梁主纵梁+高度为27cm的标准横梁+U 型标准桥面板。设计常水位为+3.9m，钢便桥设1.667%纵坡，不设横坡钢便桥两侧设钢护栏，内挂可拆卸人工草皮，高1.5米。桥面系由上往下依次为U 型标准桥面板，桥面板侧面使用40mm×40mm×3mm 钢管支撑；标准横梁，H为27cm，间距50cm。纵梁采用双拼DS型贝雷梁，间距1.85m，最大跨度21m。贝雷片之间采用贝雷花片连成整体，增强贝雷片整体稳定性及抗剪能力；钢管桩上采用3根I32c工字钢。钢便桥基础为钢管桩（D50），桩顶采用十字型加劲板，钢管桩间采用摩擦型抱箍连接，I20a横向联接。
桥台采用重力式桥台； 桥台采用钢筋混凝土结构；桥台基础采用长6m稍径14cm的松木桩，间距@50cm×50cm，桩顶为30cm级配碎石垫层+10cmC20混凝土垫层
2.2 钢便桥验算
1.荷载标准
（1）恒载：结构自重。
（2）活载：城-B级汽车荷载，。
（3）荷载组合：1.2恒载+1.8活载
（4）容许应力：主要采用容许应力法计算，采用的材料Q235钢材弯曲应力允许值为140 Mpa，剪应力允许值为80 Mpa，依据《铁路桥梁钢结构设计标准》TB 10091-2017表3.2.1取值。
栈桥为临时结构，验算非工作状态和施工状态时，钢材基本许用应力提高1.2倍，即Q235钢材弯曲应力允许值为168 Mpa，剪应力允许值为96 Mpa。
贝雷梁有进口与国产两种规格，国产贝雷梁桁节用 16 锰钢，材料的容许应力按基本应力提高30%，设计时采用的容许应力如下：
拉应力、压应力及弯应力为1.3×210＝273 MPa；
剪应力为1.3×160＝208 MPa；
2.钢便桥设计图
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图1 设计图
3.计算模型
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图2 计算模型
3.计算结果
（1）桥面板计算
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图3 主应力（Mpa）
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图4 有效应力（Mpa）
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图5 剪应力（Mpa）
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图6 挠度（mm）
根据计算结果，最大主应力117.2 Mpa，最大有效应力105.5MPa，剪应力59.3Mpa，最大挠为17.1 mm<L/240=87.5mm。U型桥面板满足承载力和正常使用要求。
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图7 轴力+弯矩组合应力（Mpa）
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图8 剪切应力（Mpa）
根据计算结果，在荷载组合下，轴力+弯矩最大组合应力为131.1 Mpa，最大剪切应力为56.4 Mpa，满足强度要求。
（2）贝雷梁计算
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图9 轴力+弯矩组合应力（Mpa）
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图10 剪切应力（Mpa）
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图11 竖向变形挠度（mm）
根据计算结果，在荷载组合下，轴力+弯矩最大组合应力为238.2Mpa，最大剪切应力为98.9 Mpa，最大竖向挠度16.4mm＜L/400=52.5mm，满足要求。
（3）桩顶承重纵横梁计算
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图12 轴力+弯矩组合应力（Mpa）
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图13 剪切应力（Mpa）
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图14 竖向变形挠度（mm）
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图15 轴力+弯矩组合应力（Mpa）
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图16 桩端反力图（kN）
表1 结构应力汇总表
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表2 极限阻力标准值（kpa）
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根据计算结果，在荷载组合下，桩顶承重纵梁轴力+弯矩最大组合应力为63Mpa，最大剪切应力为12 Mpa，最大竖向挠度1.2mm＜L/400=5 mm；桩顶承重横梁轴力+弯矩最大组合应力为25.1Mpa，最大剪切应力为11 Mpa，最大竖向挠度1.9 mm＜L/400=9.25mm，均满足要求。
（4）钢管桩计算
根据计算结果，在荷载组合下，轴力+弯矩最大组合应力为90.4Mpa，最大桩端反力为326.8kN（表1)。
（6）钢管桩承载力计算
入土深度暂定24.9 m，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94－2008）5.3.7条进行计算。土层为素填土、淤泥质粘土和粉质黏土，桩基极限阻力标准值见表2。
钢管桩单桩竖向极限承载力标准值按下列公式计算：
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为桩周长；.png)
为桩端土塞效应系数，开口钢管桩按.png)
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为桩端进入持力层深度；.png)
为桩周第.png)
层土的厚度；.png)
为桩端面积。
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钢管桩入土深度24.9m时，能提供的承载力大于管桩需要的提供的最大竖向承载力653.6kN，入土深度满足要求。
3、结论
(1)经计算，各项结果均满足受力要求。
(2)钢管桩单桩设计承载力为1050kN，即不小于105t，根据规范经验取值计算钢栈桥钢管桩打入深度为24.9m，钢管桩沉桩施工过程中如遇地层变化时需通知相关技术负责人核查、计算并做相应入土桩长变更。
(3)履带吊作业时，栈桥受到较大动载，钢管桩之间应做好联结系的焊接工作，严格控制焊缝质量、饱满度等，以提高栈桥局部、整体稳定性。
(4)80t履带吊机必须沿栈桥中心线走行，偏差不大于20cm，且履带外宽应调整到最大值前进，过程中本跨和相邻跨不得施加其他荷载，且严格控制履带吊车速；15m³混凝土运输车仅限1辆；80t履带吊机吊重作业时应位于栈桥桩顶，严禁跨中吊重作业。
(5)施工过程中严格控制钢管桩垂直度、标高及嵌入深度，按照上述但不限于上述要求施工，整个栈桥满足正常使用要求。
4、结语
本项目应用钢便桥临时结构，其应用效果得到了众多同仁的好评，也充分满足了本项目通行、安全要求，为提高施工速度与质量提供了良好的技术支撑。另外，本次采用的钢结构的整体吊运加施工周转速度，节约了大量的时间与人力成本，真正的实现了设计初衷，达到了高效施工的目的，很有推广价值。
参考文献
[1]黄绍金，刘陌生.装配式公路钢桥多用途使用手册.
[2]周水兴，何兆益，邹毅松.路桥施工计算手册.
[3]曾财希.青岛双高公路钢便桥的设计与验算[J].建筑，2010.
[4]张祖勋，张剑清.数字摄影测量学[M].武汉: 武汉大学出版社,1997．
论文作者:刘波
论文发表刊物:《基层建设》2020年第2期
论文发表时间:2020/4/29
标签：应力论文; 便桥论文; 组合论文; 弯矩论文; 钢管论文; 荷载论文; 挠度论文; 《基层建设》2020年第2期论文;