某施工临时钢栈桥结构设计及有限元分析 .pdfVIP

某施工临时钢栈桥结构设计及有限元分

析

摘要：本文以某市政道路工程施工临时钢栈桥为例，详细阐述钢栈桥结构设

计方案，并采用有限元方法对钢栈桥主要构件的强度、刚度、稳定性及桩基承载

力进行计算分析，验证了钢栈桥结构的安全可靠性，可为类似工程实践提供参考。

关键字：施工；钢栈桥；结构设计；有限元计算

一、项目概况

某市政道路根据施工需要，拟建设1座临时钢栈桥，钢桥全长195m、宽9m，

其中机动车道净宽7.2m，非机动车道净宽1.5m。为保证结构安全可靠，防止发

生破坏，施工前应根据使用荷载要求和风、水流、工程地质等自然条件对钢栈桥

主要构件的强度、刚度、稳定性及桩基承载力进行验算。

二、主要设计参数

拟建临时施工钢栈桥主要设计参数如下：

（1）桥跨布置：桥面宽度9m，标准跨径12m。

（2）设计荷载：80t履带吊、16方混凝土罐车、公路一级荷载（55t挂车）。

设计行车速度：15km/h。

（3）设计风速：当风力大于6级时，严禁作业；当风力大于8级时，禁止

通行。设计风速按照8级风考虑。

（4）设计流速：设计水位为5.9m，且水深最深处约为6.9m，设计流速按照

1m/s考虑。

（5）设计使用年限：3年。

三、钢栈桥结构设计

拟建施工钢栈桥为上承式便桥，结构型式为横向11排单层贝雷桁架，由上

至下依次为桥面板、分配梁、贝雷梁、承重梁、钢管桩、桩间平联及斜撑等构件，

具体结构方案如下：

（1）桥面板

桥面板为装配式构件，采用8mm厚花纹钢板，标准尺寸为2m×6m，为厂家专

门加工制作。标准桥面板中心处采用桥面板中间夹具与分配梁I22进行连接。

（2）分配梁

分配梁采用I22a工字钢，在铺设施工时，第一根I22a工字钢距贝雷阴头孔

中心距离为20cm，后面的分配梁工字钢则以（83cm+67cm+83cm+67cm）进行铺设。

在铺设工字钢之前应将横梁夹具先行安装，待工字钢边铺设边进行夹紧。

（3）贝雷梁

贝雷梁的主桁梁采用321型标准贝雷梁拼装，贝雷梁每节长3m，高1.5m，

构件材料为16Mn。相邻主桁梁的连接采用桁梁销和保险销；竖向支撑架采用90

型，安装于相邻桁梁端部，在桁梁每端均有设置。竖向支撑架采用撑架螺栓及螺

母与桁梁进行连接。

（4）承重梁

承重梁位于桩顶，用于栈桥纵向贝雷梁安放，材料采用双肢工40a型号

Q235B热轧普通工字钢。

（5）钢管桩

栈桥基础采用∅710*10mm规格螺旋钢管桩，在桩顶与上部承重梁之间设置加

劲板。

（6）桩间平联及斜撑

栈桥桩间平联及斜撑均采用[20槽钢。

（7）附属设施

在钢栈桥两侧及机动车道和非机动车道之间均设置防护栏杆，栏杆立柱采用

钢管直接焊接在桥面板上。

拟建钢栈桥由80t履带吊采用“钓鱼法”由岸边开始逐孔向前推进施工。

四、钢栈桥结构计算

4.1计算模型

采用MIDAS有限元软件对钢栈桥建立整体模型进行计算分析，整体计算模型

详见图1。

图1钢栈桥有限元计算模型

4.2工况分析

经分析，拟建施工钢栈桥包括四种工况，每种工况下的荷载组合详见表1。

需特别说明，工况一在计算时将履带吊荷载布于横向2个不同位置，每个位置均

包含荷载墩顶、跨中两个位置，计算结果取4个不同荷载位置的最大值。

表1各工况下的荷载组合表

工况荷载组合

工况一自重+风荷载+（80t履带吊+人群荷载）+水流力

工况二自重+风荷载+（55t挂车+人群荷载）+水流力

工况三自重+风荷载+（16方罐车并行+人群荷载）+水流力

工况四自重+台风+水流力

4.3桥面系计算

表2桥面系计算成果表

材

小分料

纵梁最配