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摘要：建造施工栈桥结构往往受地形、场地条件限制，对不宜建造支承结构的地方，栈桥设计需要跨越更大的跨度，本文中用于北盘江特大桥施工的既有公路安全通道过江栈桥主跨达到45m，利用通用有限元软件sap2000对主跨钢构墩柱进行受力分析，并与在实践中进行对比，为以后大跨度栈桥设计提供经验参考。
关键词：特大桥；45m跨度；栈桥；装配式贝雷梁；有限元软件sap2000分析
1、工程概况：
昆客运专线北盘江特大桥位于贵州西南部光照水电站下游1150m处。桥梁全长：721.25m，主桥为445m上承式钢管混凝土劲性骨架拱桥，主桥拱圈拱轴线采用悬链线，矢高100m，矢跨比1/4.45，拱轴系数采用1.6。净跨度为438.68m，净矢高为98.7m。主桥施工时需封闭两侧道路，为不影响当地交通，在昆明岸侧修建棚洞，在北盘江江上修建过江栈桥，上海岸车辆走过江栈桥通行。既有公路安全通道过江栈桥位于北盘江大桥下游390m处，横跨北盘江，全长135m，主跨45m，主梁采用贝雷梁（最大跨度18m），桥面系为工钢横向布设，上铺花纹钢板，主跨墩柱采用刚构下传荷载至基础，其他墩柱均采用钢管柱，基础为砼扩大基础。过江栈桥布置图如下图：
2、栈桥构造形式：
栈桥横向采用两组单层四排装配式贝雷梁结构，两组贝雷梁中间距为1m，每组贝雷梁件用自制0.9m宽支撑架连接成组。栈桥贝雷梁落在桩顶分配梁上（2工36b），分配梁上焊接限位块防止贝雷梁移动。桥面系采用工22b按300mm间距布置，并设有限位块。上铺6mm厚花纹钢板。栈桥全宽9m，其中两侧0.5m用于人行。栈桥采用双向二车道布置。
具体布置横向如下图：
3、栈桥设计计算：
3.1、荷载计算：
栈桥设计通过社会车辆、履带吊-50 等，因此主要荷载如下：
3.1.1、恒载：结构自重、桥台后土压力；
3.1.2、公路-Ⅰ级汽车荷载，履带吊-50；
3.1.3、人群荷载：3.0KN/m2；
3.1.4、风荷载：50年一遇基本风压
；
3.1.5、基础位移：一岸基础沉降100mm。
3.2、计算工况：
根据既有公路安全通道通行要求，主体结构计算共分以下2个计算工况组合：
工况1，结构自重+风荷载+公路-Ⅰ级车道荷载+冲击荷载+人群荷载
工况2，结构自重+风荷载+履带吊-50 +人群荷载
3.3、贝雷梁计算
（一）、公路-Ⅰ级车道
1、荷载
自重：g=10.74KN/m（包括桥面系和贝雷梁自重）
车道荷载：q=10.5KN/m，P=360KN，冲击系数1.1
人群荷载：q人=0.5x3=1.5KN/m
2、结构计算
按三跨连续梁计算：
每车道下至少有四片贝雷片共同受力（最大跨度18m），则每片贝雷片受力： 
。
在栈桥每侧布设人行道和过江水管道，考虑全部由最外侧贝雷片承受。
通过以上计算，贝雷片受力均满足其力学指标：
。
（二）、履带吊-50
1、荷载
自重：g=10.74KN/m（包括桥面系和贝雷梁自重）
活荷载：履带吊自重P=500KN
人群荷载：q人=0.5x3=1.5KN/m
2、结构计算
按五跨连续梁计算：
每车道下至少有四片贝雷片共同受力（最大跨度18m），则每片贝雷片受力：
。
在栈桥每侧布设人行道和过江水管道，考虑全部由最外侧贝雷片承受。
通过以上计算，贝雷片受力均满足其力学指标：
。
3.4、主跨钢构计算：
传统的贝雷梁栈桥跨度多在9m到18m，本文中过江栈桥需跨越北盘江，栈桥设计了45m主跨才能跨越，下面利用通用有限元软件sap2000对过江栈桥主跨钢架进行空间建模分析：
钢架主跨度45m，钢架顶贝雷梁按（13.5+18+13.5）m布置。钢架横向布置三排，承受贝雷梁下传竖向荷载、风荷载和基础位移。竖钢管柱、斜钢管柱采用Φ800×10mm钢管，主面连接系采用Φ630×8mm钢管，副面连接系采用Φ450×6mm钢管。跨中节点采用Φ100mm销轴销接。
（1）、荷载
1、公路-Ⅰ级车道
自重：软件自动加载
贝雷梁下传竖向荷载：
（重车作用在支点上）
2、履带吊-50
自重：软件自动加载
贝雷梁下传竖向荷载：
（重车作用在支点上）
3、风荷载
（1）、主梁风荷载
（按节点加载）
（2）、钢架风荷载
（按线荷载加载）
4、基础位移
假定一岸基础发生沉降100mm。
（2）、结构计算
用SAP2000程序建模计算。
由于钢管不能承受较大弯矩，特对主跨跨中节点采用销接，以减少钢管弯矩
根据工况1、工况2分析结果如下表，
从上表可以看出主跨钢构结构满足强度、刚度、稳定性的要求。可以判断本钢构设计是安全的。
3.5、主跨基础计算
过江栈桥桥位处地质均为碎石或岩石，均采用砼扩大基础，地基承载力按松散碎石土计算，取 ，基底摩擦系数取为 。基础结构形式见下图。
1、昆明岸基底应力计算：
上海岸基底应力计算：
2、昆明岸抗倾覆计算：
上海岸抗倾覆计算：
3、昆明岸抗滑移计算：
上海岸抗滑移计算：
3.6、柱顶分配梁计算
栈桥最大跨度发生在主跨钢构内，所以钢管柱柱顶分配梁内力从主跨钢构模型直接计算：
，弯矩和剪力最大均发生中支点。钢管柱柱顶分配梁材质为2工36b，单根工36b：
组合应力： 
。
3.7、边跨钢管柱计算
当重车行驶在边跨钢管柱上时，钢管柱受力最不利。根据栈桥边跨布置，工况二下6#墩钢管柱受力最不利，本计算单计算其内力。中立柱
，边立柱
，边跨钢管柱采用Φ630x8钢管：
。压杆稳定系数：
。
3.8、边跨钢管柱基础计算
过江栈桥桥位处地质均为碎石或岩石，均采用砼扩大基础，地基承载力按松散碎石土计算，取 ，基底摩擦系数取为 。工况二下6#墩钢管柱受力最不利，中立柱
，边立柱
，则6#墩基础受竖向力：
，基础截面尺寸为8.5mx2.5m，高2m。
基底应力： 
通过以上计算，本栈桥可用于现场施工。
4、结论
施工临时栈桥经常受地形等各种因素影响，需跨越公路、铁路、河道等障碍物，特别当栈桥与上述障碍物斜交、或遇到较大宽度河流时，栈桥需要很大的跨度，给栈桥结构设计带来很大的挑战。本文提供的主跨45m钢构设计为以后的设计提供了一个新思路。不仅满足了功能要求，也节约了投资成本、缩短了施工周期，而且栈桥建筑结构达到了美观、实用的效果。这给同类工程起到一定的参考借鉴效果。下图为已建成的栈桥照片。
参考文献：
[1]、《钢结构设计规范》GB50017-2003
[2]、《钢结构原理与设计》（王国周 瞿履 主编）清华大学出版社
[3]、《建筑结构荷载规范》（GB 50009—2001）
论文作者:邓晓峰
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/3/28
标签：栈桥论文; 荷载论文; 钢管论文; 跨度论文; 自重论文; 基础论文; 工况论文; 《基层建设》2015年21期供稿论文;