某内河码头垮堤结构方案浅析

陈妙章

摘 要：本文针对江门港高新区公共码头工程的跨堤引桥方案，从场区的地形地貌、施工条件以及相关主管部门的要求等综合考虑，提出两种跨堤引桥的方案比选，最终选定了钢引桥为本项目跨堤结构的最优方案，经验算，该方案在工程技术上是合理的。

关键词：跨堤 钢引桥 预应力钢筋砼箱梁

1.工程概况

江门港高新区公共码头工程位于西江江中高速公路桥下游右岸，后方堤防为江新联围大堤。

本项目为公共码头首期项目工程，共建设6个3000吨级多用途泊位，岸线长732m 。码头平台采用顺岸式连片布置，码头面标高为6.0m（珠江基准面，下同），后方场区标高为4.40m，通过5座引桥与后方陆域连接。

接岸引桥分三段，为水上引桥、跨堤引桥以及陆上引桥。为了满足行车的流畅性，水上引桥及跨堤引桥桥面标高与码头平台一致，为+6.0m；引桥跨堤后，通过≤5%的坡度与后方港区陆域平顺相接。

2.工程特点及难点

由于本工程码头与陆域分别位于现有防洪堤两侧，引桥跨堤是本工程水工结构中最关键的技术问题之一。

（1）为满足相关部门的要求，避免堤上桩基施工，此段引桥采用一跨过堤的结构，跨度为30m。

（2）本工程跨堤引桥数量较多；桥面设计标高+6.0m，现有堤面标高+5.24m，需破堤施工。

（3）施工条件受限：根据相关规定，大堤上严禁重型施工设备及车辆施工作业，并应尽可能减少机械施工对堤防的振动；现有防洪大堤河岸约60～80m范围为一片滩涂，泥面标高1.3～3.0m，不能满足水域吊装施工船舶作业水深的要求。

综上所述，本工程引桥跨堤受地形地貌、施工条件、防洪要求等多方制约，在方案设计时，除了满足结构本身的功能使用外，还需从其安全性、实施性及相关主管部门的要求等综合考虑。

3.跨堤结构方案比选

本文选用预应力钢筋砼箱梁桥和钢引桥两种跨堤结构型式进行比较。

（1）预应力钢筋砼箱梁桥结构

工可阶段，跨堤引桥采用预制的预应力钢筋砼箱梁桥结构型式。预应力钢筋砼箱梁跨径28.6m，梁高2m。此种形式是目前应用最普遍的桥梁形式，结构跨度较大，适应面广，施工技术简易、成熟，对大堤影响较小。预应力钢筋砼箱梁结构其力学性能较好，惯性矩大，造价较低，但主梁高，通常如按照水利部门的梁底高程要求（本工程要求破堤高程不能低于4.10m），将会使得桥面会大幅高出堤面，且在接堤段堤面需放坡起拱，从而影响大堤上的行车流畅性。

采用的预应力钢筋砼箱梁自重大，施工困难，单根箱梁重约100t，需大型设备辅助施工。结合本项目所处的区域，施工条件受限，水域吊装施工船舶无法靠近大堤；而陆域起重设备起重能力不足，且起重设备在大堤背水坡外作业，吊幅大，起重能力更加难以保障，将加大施工困难，施工成本增加高。

（2）钢引桥结构

在设计阶段，采用钢引桥进行比较。钢引桥结构轻盈，受力性能好，工艺成熟，最主要是可以现场分段制作后拼焊连接，无需大型设备辅助施工，施工简单；梁高可以有效降低以满足面层标高衔接顺畅，同时降低了施工成本。由于钢梁高度比砼結构梁高度小，对大堤的影响相对较小。但钢引桥的缺点是易锈蚀，维护成本高，本方案作出相应的防腐措施，以全面达到保护钢桥抵抗腐蚀介质侵蚀的长效防腐及美观耐久的效果。

综合比选，钢引桥虽材料成本略高，但施工难度较小，施工成本大大降低，综合投资造价与预应力箱梁结构相近。因此，本工程采用钢引桥作为跨堤结构型式。

4.方案设计与结构验算

4.1方案设计

本工程跨堤钢引桥的钢梁跨径30.0m，梁高为1.6m，上部现浇砼面层0.1m和磨耗层50mm（最薄处）。钢引桥段在与两端的混凝土引桥段衔接时，面层铺浇混凝土并布置防爬钉400mm方格布置，然后浇筑混凝土铺面，使混凝土和钢引桥面钢板连接牢固，并在混凝土铺面内布设钢丝网防止开裂。为确保防洪堤的安全，拟破堤段采用中间截型的防渗措施进行加固，在堤身中轴处设置垂直防渗墙，有效地防止水流渗透。见图1、图2。

4.2结构计算

钢引桥内力计算采用通用有限元软件Ansys 进行计算，采用壳单元shell181模拟钢箱梁板壳。钢材采用Q235型，钢梁高1.6m，计算结果应力如图3所示，最大应力193Mpa≤205Mpa，小于Q235钢材的容许应力；最大挠度如图4所示，挠度值23mm≤L/500=60mm。

从以上计算结果显示，跨堤钢引桥方案满足受力要求，同时钢梁高降低至1.6m，相比预应力砼箱梁（梁高2.0m）结构形式，钢引桥结构更有优势。

5.结语

本文通过对江门港高新区公共码头工程跨堤引桥方案进行简要探讨，得出钢引桥整体自重轻，便于运输和吊装，制造简便，装配性良好，在梁高受限和施工条件受限的工程中有着显著的优势。通过计算验证，本设计方案在技术上可行，同时能为同类内河码头跨堤接岸结构设计提供参考。

参考文献：

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[4]中华人民共和国交通部.JTS 152-2012水运工程钢结构设计规范.[S].北京：人民交通出版社，2012.

[5]中铁港航局集团勘察设计院有限公司.江门港主城港区江海作业区高新区公共码头

（首期项目）工程初步设计[R]，2015.endprint