黃凱科，王樹華，朱俊穎

(1.廣西路橋工程集團(tuán)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(shè)服務(wù)的一種大型臨時(shí)結(jié)構(gòu)，尤其在跨江、跨河、跨深溝甚至是跨海大型橋梁的建設(shè)中，其可以打通項(xiàng)目縱向運(yùn)輸、完成施工作業(yè)，是一項(xiàng)有效及常用的工程措施[1]。

對(duì)于跨海大橋來說，在建設(shè)過程中需要面臨施工環(huán)境惡劣及施工技術(shù)復(fù)雜等問題[2]。龍門大橋東引橋全長(zhǎng)2.704 km，為50 m、80 m跨徑組合的梁式橋。工程施工時(shí)，為保證施工物資運(yùn)輸暢通及保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，在橋位有水及灘涂地區(qū)，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(zhuǎn)角，各轉(zhuǎn)角彎曲的角度也不盡相同，且未有對(duì)該類型鋼棧橋的相關(guān)研究和報(bào)道?；诖?，應(yīng)對(duì)不同范圍的鋼棧橋轉(zhuǎn)角進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

1 工程概況

龍門大橋工程是國(guó)道G228丹東至東興廣西濱海公路建設(shè)的控制性工程，路線起點(diǎn)位于欽州市龍門港鎮(zhèn)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(diǎn)接益民街與揚(yáng)帆大道交匯處[4]。龍門大橋總長(zhǎng)7.637 28 km，為雙向六車道一級(jí)公路，主橋?yàn)橹骺? 098 m單跨吊懸索橋，引橋采用50 m、80 m橋跨組合預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁方案，其中東引橋全長(zhǎng)2.704 km，橋?qū)?3 m。

工程施工時(shí)，為保證施工物資運(yùn)輸暢通及保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境，在橋位有水區(qū)及沼澤地區(qū)，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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 曲線鋼棧橋轉(zhuǎn)角裝置

通過對(duì)鋼棧橋分類進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在保證施工安全的前提下，對(duì)寬度<1 m和≥1 m的鋼棧橋曲線轉(zhuǎn)角進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于<1 m寬的鋼棧橋曲線轉(zhuǎn)角，通過設(shè)置工字鋼在兩片陰陽接頭處，并通過銷接連接；對(duì)于寬度≥1 m的鋼棧橋曲線轉(zhuǎn)角，通過在下部鋼管樁樁頂橫梁上搭設(shè)門式型鋼支撐，使結(jié)構(gòu)連成整體。如圖2所示。

圖2 寬度≥1 m的鋼棧橋轉(zhuǎn)角裝置示例圖

2.2 結(jié)構(gòu)計(jì)算分析

2.2.1 結(jié)構(gòu)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(jié)。即對(duì)樁頂橫梁第一個(gè)點(diǎn)約束Dx、Dy、Dz、Ry、Rz，第二個(gè)點(diǎn)約束Dx、Dz、Ry、Rz。

2.2.2 結(jié)構(gòu)荷載

鋼棧橋承受自身結(jié)構(gòu)重力、12 m3混凝土罐車荷載、50 t汽車運(yùn)輸荷載、113 t旋挖鉆荷載和135 t履帶吊荷載的組合荷載，經(jīng)過比對(duì)，12 m3混凝土罐車荷載為最不利荷載。參考大運(yùn)風(fēng)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(jì)算，罐車滿載混凝土?xí)r，整車重量為455.8 kN。采用Midas Civil軟件計(jì)算時(shí)，滿載罐車按總重480 kN進(jìn)行計(jì)算。罐車單輪寬度為30 cm[6]，單輪接地長(zhǎng)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(shù)表

2.2.3 計(jì)算結(jié)果

2.2.3.1 應(yīng)力

(1)最大正應(yīng)力

表2 構(gòu)件應(yīng)力值表(MPa)

通過對(duì)鋼棧橋伸縮縫應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算(見表2)，結(jié)構(gòu)最大正應(yīng)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(yīng)力

表3 構(gòu)件應(yīng)力值表(MPa)

如表3所示，通過對(duì)鋼棧橋結(jié)構(gòu)剪應(yīng)力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)構(gòu)最大剪應(yīng)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(jié)構(gòu)位移分析結(jié)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(duì)罐車荷載工況下的應(yīng)力、位移進(jìn)行分析表明，結(jié)構(gòu)總體安全。

表4 鋼棧橋的豎向位移值表(mm)

3 曲線鋼棧橋轉(zhuǎn)角施工

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

鋼棧橋貫通后，在每聯(lián)鋼棧橋的轉(zhuǎn)角鋼管處及鋼棧橋橋面轉(zhuǎn)角處設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，每周對(duì)整個(gè)鋼棧橋的轉(zhuǎn)角進(jìn)行位移監(jiān)測(cè)。鋼棧橋運(yùn)作約兩年時(shí)間內(nèi)，在測(cè)量誤差內(nèi)幾乎無變形，滿足規(guī)范要求的剛度要求，且計(jì)算及實(shí)際使用中具有一定的安全富余。

4 結(jié)語

鋼棧橋轉(zhuǎn)角處結(jié)構(gòu)是曲線鋼棧橋運(yùn)行穩(wěn)定的關(guān)鍵。本文以龍門大橋東引橋項(xiàng)目為工程依托，對(duì)東引橋曲線鋼棧橋進(jìn)行研究，研發(fā)了鋼棧橋轉(zhuǎn)角裝置，并對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)和施工進(jìn)行介紹，對(duì)龍門大橋鋼棧橋便道提供安全保障，為后續(xù)海上曲線鋼棧橋設(shè)計(jì)施工提供借鑒。