以折代曲鋼棧橋轉角設計及施工技術

黃凱科，王樹華，朱俊穎

(1.廣西路橋工程集團有限公司，廣西 南寧 530200；2.廣西欣港交通投資有限公司，廣西 南寧 530029)

0 引言

鋼棧橋作為一種重要施工通道，是為工程建設服務的一種大型臨時結構，尤其在跨江、跨河、跨深溝甚至是跨海大型橋梁的建設中，其可以打通項目縱向運輸、完成施工作業，是一項有效及常用的工程措施[1]。

對于跨海大橋來說，在建設過程中需要面臨施工環境惡劣及施工技術復雜等問題[2]。龍門大橋東引橋全長2.704 km，為50 m、80 m跨徑組合的梁式橋。工程施工時，為保證施工物資運輸暢通及保護自然生態環境，在橋位有水及灘涂地區，沿線路方向修建鋼棧橋跨越[3]。由于引橋線路彎曲，沿線分散海島群，路線存在多處轉角，各轉角彎曲的角度也不盡相同，且未有對該類型鋼棧橋的相關研究和報道。基于此，應對不同范圍的鋼棧橋轉角進行結構設計。

1 工程概況

龍門大橋工程是國道G228丹東至東興廣西濱海公路建設的控制性工程，路線起點位于欽州市龍門港鎮西村淡水龍水庫附近，接濱海公路龍門大橋西引道工程，跨越茅尾海，終點接益民街與揚帆大道交匯處[4]。龍門大橋總長7.637 28 km，為雙向六車道一級公路，主橋為主跨1 098 m單跨吊懸索橋，引橋采用50 m、80 m橋跨組合預應力混凝土連續箱梁方案，其中東引橋全長2.704 km，橋寬33 m。

工程施工時，為保證施工物資運輸暢通及保護自然生態環境，在橋位有水區及沼澤地區，沿線路方向修建鋼棧橋跨越。沿線鋼棧橋線路布置如圖1所示。

圖1 鋼棧橋沿線布置圖

2 曲線鋼棧橋結構設計

2.1 曲線鋼棧橋轉角裝置

通過對鋼棧橋分類進行結構設計，在保證施工安全的前提下，對寬度<1 m和≥1 m的鋼棧橋曲線轉角進行結構設計。對于<1 m寬的鋼棧橋曲線轉角，通過設置工字鋼在兩片陰陽接頭處，并通過銷接連接；對于寬度≥1 m的鋼棧橋曲線轉角，通過在下部鋼管樁樁頂橫梁上搭設門式型鋼支撐，使結構連成整體。如圖2所示。

圖2 寬度≥1 m的鋼棧橋轉角裝置示例圖

2.2 結構計算分析

2.2.1 結構建模

上部縱向和橫向工字鋼均采用剛性連接，最下部采用固結。即對樁頂橫梁第一個點約束Dx、Dy、Dz、Ry、Rz，第二個點約束Dx、Dz、Ry、Rz。

2.2.2 結構荷載

鋼棧橋承受自身結構重力、12 m3混凝土罐車荷載、50 t汽車運輸荷載、113 t旋挖鉆荷載和135 t履帶吊荷載的組合荷載，經過比對，12 m3混凝土罐車荷載為最不利荷載。參考大運風馳混凝土罐車荷載的尺寸布置，混凝土罐車自重為155.8 kN，混凝土容重按照25 kN/m3計算，罐車滿載混凝土時，整車重量為455.8 kN。采用Midas Civil軟件計算時，滿載罐車按總重480 kN進行計算。罐車單輪寬度為30 cm[6]，單輪接地長度為36.7 cm。12 m3混凝土罐車尺寸及前后輪荷載布置如圖3和表1所示。

圖3 混凝土罐車尺寸示意圖(mm)

表1 罐車荷載作用參數表

2.2.3 計算結果

2.2.3.1 應力

(1)最大正應力

表2 構件應力值表(MPa)

通過對鋼棧橋伸縮縫應力進行計算(見表2)，結構最大正應力為47.2 MPa，位于貝雷片豎桿處，較允許值145 MPa有一定的安全富余，能確保施工安全。

(2)最大剪應力

表3 構件應力值表(MPa)

如表3所示，通過對鋼棧橋結構剪應力進行計算，結構最大剪應力為28.9 MPa，位于貝雷片豎桿處，較允許值85 MPa有一定的安全富余，能確保施工安全。

2.2.3.2 位移

組合荷載下的結構位移分析結果如表4所示。

鋼棧橋最大撓度為1 mm，較位移限值L/400=2 000/400=5 mm有較大安全富余，能確保施工安全。

通過對罐車荷載工況下的應力、位移進行分析表明，結構總體安全。

表4 鋼棧橋的豎向位移值表(mm)

3 曲線鋼棧橋轉角施工

對于寬度≥1 m的鋼棧橋轉角情況，先將兩端頭的貝雷片搭設于中間的板凳墩上，然后將加工好的不同長度門型型鋼鋼架放置于相鄰兩片貝雷片的中間位置，再進行上部橋面系的安裝。

鋼棧橋貫通后，在每聯鋼棧橋的轉角鋼管處及鋼棧橋橋面轉角處設置觀測點，每周對整個鋼棧橋的轉角進行位移監測。鋼棧橋運作約兩年時間內，在測量誤差內幾乎無變形，滿足規范要求的剛度要求，且計算及實際使用中具有一定的安全富余。

4 結語

鋼棧橋轉角處結構是曲線鋼棧橋運行穩定的關鍵。本文以龍門大橋東引橋項目為工程依托，對東引橋曲線鋼棧橋進行研究，研發了鋼棧橋轉角裝置，并對其結構尺寸設計和施工進行介紹，對龍門大橋鋼棧橋便道提供安全保障，為后續海上曲線鋼棧橋設計施工提供借鑒。