重載作用下的臨時(shí)施工鋼棧橋有限元分析

甄相國(guó)+李明

摘 要：本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)外臨時(shí)施工棧橋的基礎(chǔ)上，對(duì)鋼棧橋進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹。結(jié)合具體工程，簡(jiǎn)要敘述施工過(guò)程，并結(jié)合有限元分析理論及有限元分析軟件Midas，建立鋼棧橋的有限元模型，分析其在重載作用下的受力及變形。通過(guò)有限元分析，保證結(jié)構(gòu)的安全性和適用性，并為此類工程提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鋼棧橋；有限元；受力分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.109

鋼棧橋作為一種臨時(shí)性的施工結(jié)構(gòu)，其主要功用是連接水上施工平臺(tái)和陸地，用來(lái)運(yùn)輸材料、設(shè)備，以保證施工的順利、如期完成[1]。根據(jù)建造棧橋所用材料的不同，棧橋可分為木棧橋、混凝土棧橋和鋼棧橋等[2]。其中，鋼棧橋作為現(xiàn)在施工棧橋的主要應(yīng)用形式，其無(wú)論是在承載力上，還是在施工的難易程度上都是施工的首選。

1 工程概況

某大橋全長(zhǎng)499.175m，共計(jì)13跨，孔跨布置為24m+32m+（40+2×64+40）m+6×32m+24m，全橋分為0#～13#承臺(tái)，共14個(gè)承臺(tái)。因橋梁需跨越河流，這就牽涉到橋墩涉水的問(wèn)題。大橋3#和4#橋墩為涉河橋墩，為了保證工程的順利如期完成，該工程采用“先樁后堰”的工法施工樁基和承臺(tái)。故需建立臨時(shí)施工結(jié)構(gòu)—鋼棧橋，形成運(yùn)輸材料、機(jī)械設(shè)備的臨時(shí)通道[3]。

鋼棧橋上部結(jié)構(gòu)以56a雙拼工字鋼作為橫梁，36a工字鋼作為分配梁，下部結(jié)構(gòu)采用鋼管柱。

2 鋼棧橋施工

“釣魚(yú)法”是鋼棧橋常用的一種施工方法，適用于從河岸開(kāi)始，第一孔棧橋架設(shè)完成后，采用吊機(jī)在橋上安裝下一孔鋼管柱及棧橋結(jié)構(gòu)[5]，本工程就采用釣魚(yú)法進(jìn)行施工。首先用25t吊車配合振動(dòng)錘進(jìn)行鋼管樁下沉施工，施工完成后進(jìn)行鋼管柱的連接，放置橫梁、分配梁，最后進(jìn)行橋面板地焊接。

3 鋼棧橋有限元模型建立及結(jié)果分析

鋼棧橋有限元分析：

對(duì)鋼棧橋進(jìn)行模型地建立，并對(duì)其強(qiáng)度和穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

3.1 鋼棧橋模型的建立

鋼棧橋橫梁及分配梁采用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬，橋面板采用板單元進(jìn)行模擬；橫梁的約束采用簡(jiǎn)支約束，分配梁與橫梁之間以彈性連接里的剛性連接進(jìn)行模擬[6]；材料均采用Q235鋼材，如表1.1；荷載主要為車輛荷載和結(jié)構(gòu)自重荷載，車輛荷載如圖1所示，F(xiàn)取值為500kN。以相鄰兩跨為基準(zhǔn)，利用Midas軟件進(jìn)行鋼棧橋有限元模型的建立。

3.2 有限元結(jié)果分析

根據(jù)有限元計(jì)算結(jié)果，取整座橋梁進(jìn)行分析，全橋的應(yīng)力與變形如圖2所示。

由有限元分析結(jié)果可知，鋼棧橋最大組合應(yīng)力值177.6MPa，與Q235鋼材的設(shè)計(jì)強(qiáng)度215MPa相比，是滿足規(guī)范要求的。因此，鋼棧橋在承載能力上使能夠滿足使用要求的。在一跨的跨中位置，出現(xiàn)最大的豎向位移，數(shù)值為6.9mm，按照規(guī)范[4]，滿足最小變形小于l/500=12mm的要求。

4 結(jié)論

由于該工程承受的荷載較一般工程而言非常大，所以本文從施工及靜力分析方面對(duì)臨時(shí)施工鋼棧橋進(jìn)行簡(jiǎn)明的介紹分析。通過(guò)有限元分析，得出鋼棧橋在重載作用下能夠滿足安全性與適用性要求的結(jié)論，但是出于安全性的考慮，局部應(yīng)稍作補(bǔ)強(qiáng)措施。本文的計(jì)算結(jié)果精確合理，提供的施工及計(jì)算經(jīng)驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)轭愃乒こ烫峁┮欢ǖ膮⒖冀?jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬明，黃登俠.鋼棧橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析和計(jì)算[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2013（08）.

[2]吳勇，史歡歡，付學(xué)軍.45m跨大跨徑開(kāi)啟式通航孔鋼棧橋設(shè)計(jì)與施工技術(shù)[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2012（14）.

作者簡(jiǎn)介：甄相國(guó)（1981-），男，工程碩士在讀，主要研究方向：土木工程施工。