以折代曲钢栈桥转角设计及施工技术

黄凯科，王树华，朱俊颖

(1.广西路桥工程集团有限公司，广西 南宁 530200；2.广西欣港交通投资有限公司，广西 南宁 530029)

0 引言

钢栈桥作为一种重要施工通道，是为工程建设服务的一种大型临时结构，尤其在跨江、跨河、跨深沟甚至是跨海大型桥梁的建设中，其可以打通项目纵向运输、完成施工作业，是一项有效及常用的工程措施[1]。

对于跨海大桥来说，在建设过程中需要面临施工环境恶劣及施工技术复杂等问题[2]。龙门大桥东引桥全长2.704 km，为50 m、80 m跨径组合的梁式桥。工程施工时，为保证施工物资运输畅通及保护自然生态环境，在桥位有水及滩涂地区，沿线路方向修建钢栈桥跨越[3]。由于引桥线路弯曲，沿线分散海岛群，路线存在多处转角，各转角弯曲的角度也不尽相同，且未有对该类型钢栈桥的相关研究和报道。基于此，应对不同范围的钢栈桥转角进行结构设计。

1 工程概况

龙门大桥工程是国道G228丹东至东兴广西滨海公路建设的控制性工程，路线起点位于钦州市龙门港镇西村淡水龙水库附近，接滨海公路龙门大桥西引道工程，跨越茅尾海，终点接益民街与扬帆大道交汇处[4]。龙门大桥总长7.637 28 km，为双向六车道一级公路，主桥为主跨1 098 m单跨吊悬索桥，引桥采用50 m、80 m桥跨组合预应力混凝土连续箱梁方案，其中东引桥全长2.704 km，桥宽33 m。

工程施工时，为保证施工物资运输畅通及保护自然生态环境，在桥位有水区及沼泽地区，沿线路方向修建钢栈桥跨越。沿线钢栈桥线路布置如图1所示。

图1 钢栈桥沿线布置图

2 曲线钢栈桥结构设计

2.1 曲线钢栈桥转角装置

通过对钢栈桥分类进行结构设计，在保证施工安全的前提下，对宽度<1 m和≥1 m的钢栈桥曲线转角进行结构设计。对于<1 m宽的钢栈桥曲线转角，通过设置工字钢在两片阴阳接头处，并通过销接连接；对于宽度≥1 m的钢栈桥曲线转角，通过在下部钢管桩桩顶横梁上搭设门式型钢支撑，使结构连成整体。如图2所示。

图2 宽度≥1 m的钢栈桥转角装置示例图

2.2 结构计算分析

2.2.1 结构建模

上部纵向和横向工字钢均采用刚性连接，最下部采用固结。即对桩顶横梁第一个点约束Dx、Dy、Dz、Ry、Rz，第二个点约束Dx、Dz、Ry、Rz。

2.2.2 结构荷载

钢栈桥承受自身结构重力、12 m3混凝土罐车荷载、50 t汽车运输荷载、113 t旋挖钻荷载和135 t履带吊荷载的组合荷载，经过比对，12 m3混凝土罐车荷载为最不利荷载。参考大运风驰混凝土罐车荷载的尺寸布置，混凝土罐车自重为155.8 kN，混凝土容重按照25 kN/m3计算，罐车满载混凝土时，整车重量为455.8 kN。采用Midas Civil软件计算时，满载罐车按总重480 kN进行计算。罐车单轮宽度为30 cm[6]，单轮接地长度为36.7 cm。12 m3混凝土罐车尺寸及前后轮荷载布置如图3和表1所示。

图3 混凝土罐车尺寸示意图(mm)

表1 罐车荷载作用参数表

2.2.3 计算结果

2.2.3.1 应力

(1)最大正应力

表2 构件应力值表(MPa)

通过对钢栈桥伸缩缝应力进行计算(见表2)，结构最大正应力为47.2 MPa，位于贝雷片竖杆处，较允许值145 MPa有一定的安全富余，能确保施工安全。

(2)最大剪应力

表3 构件应力值表(MPa)

如表3所示，通过对钢栈桥结构剪应力进行计算，结构最大剪应力为28.9 MPa，位于贝雷片竖杆处，较允许值85 MPa有一定的安全富余，能确保施工安全。

2.2.3.2 位移

组合荷载下的结构位移分析结果如表4所示。

钢栈桥最大挠度为1 mm，较位移限值L/400=2 000/400=5 mm有较大安全富余，能确保施工安全。

通过对罐车荷载工况下的应力、位移进行分析表明，结构总体安全。

表4 钢栈桥的竖向位移值表(mm)

3 曲线钢栈桥转角施工

对于宽度≥1 m的钢栈桥转角情况，先将两端头的贝雷片搭设于中间的板凳墩上，然后将加工好的不同长度门型型钢钢架放置于相邻两片贝雷片的中间位置，再进行上部桥面系的安装。

钢栈桥贯通后，在每联钢栈桥的转角钢管处及钢栈桥桥面转角处设置观测点，每周对整个钢栈桥的转角进行位移监测。钢栈桥运作约两年时间内，在测量误差内几乎无变形，满足规范要求的刚度要求，且计算及实际使用中具有一定的安全富余。

4 结语

钢栈桥转角处结构是曲线钢栈桥运行稳定的关键。本文以龙门大桥东引桥项目为工程依托，对东引桥曲线钢栈桥进行研究，研发了钢栈桥转角装置，并对其结构尺寸设计和施工进行介绍，对龙门大桥钢栈桥便道提供安全保障，为后续海上曲线钢栈桥设计施工提供借鉴。