钢栈桥的结构设计分析和计算_马明
栈桥结构计算书
栈桥结构计算书一. 计算依据1、《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-89）；2、《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）；3、《桥梁工程》（人民交通出版社）。
二、栈桥结构简介栈桥设计为单跨简支梁桥，桥长L=12m，计算跨径为11m，采用C25片石混凝土基础(桥台)，桥台高5m，桥台顶面浇注30cm厚C30钢筋混凝土作为支撑垫石，浇注支撑垫石时注意预埋20cm*20cm*1cm 钢板，然后其上安装横向分配梁，横向分配梁采用2I32工字钢，长6m，横向分配梁上搭设贝雷梁，贝雷梁共7排，每排间距0.9m，单排含4片国标贝雷片,7排贝雷梁采用横向连接片连接固定。
三．设计荷载1、纵向荷载布置考虑为汽车-20级重车辆荷载标准2、考虑本栈桥实际情况，为确保栈桥安全，故设计为单向形式，同方向车辆间距不小于6米，即一跨内同方向只布置一辆重车。
3、栈桥上行车速度不大于5Km/h。
四．栈桥结构受力验算根据栈桥纵断面设计图，可知本栈桥计算跨径为L计=11m(按简支梁计算,如图所示)。
最不利荷载是当汽车重心处于跨中位置，检算结构强度和刚度，下面详细计算之。
计算参数：钢材弹性模量E=2.05×105N/mm2；321国标贝雷片桁片惯性矩I0=250500cm4，本桥布置7列，组合贝雷梁I组=0.017535m4。
1、刚度变形验算结构受力分析图弯矩图最大弯矩显示挠度图最大挠度显示根据计算结果可知，Mmax=606KN.m, 查表321国产贝雷桁片容许弯矩M0=975KN/m,那么有，Mmax＜M0,贝雷梁桁片弯矩满足结构受力要求。
根据计算结构显示，活载下本桥最大挠度f活=2mm。
本栈桥全桥的自重约为q=17.9KN/m,桥的销孔间隙挠度与自重挠度之和按交通部公式计为：f容=L/250=12000/250=48mm。
⑴、间隙挠度f0=0.05×n2 =0.05×42=0.8cm=8mm，其中，n为贝雷梁单列片数，若n为奇数，则计算公式为：f0=0.05×(n2-1)⑵、空载挠度f自=5ql4/384EI=1mm综上所述，总挠度fmax= f0+f自+f活，那么有：Fmax=8+1+2=11mm＜f容=L/250=12000/250=48mm，栈桥挠度符合设计规范要求，合格！2、桥墩承载力计算结构为单跨静定简支梁，那么可分别求出两个桥台所受的结构反力，计算模型如下图所示：60KN120KN120KNA BFb 对A点取矩，那么Fb*11m=60KN*1.5m+120KN*5.5m+120KN*6.9m 可得：Fb=143.45KN,即，Fa=300KN-143.45KN=156.55KN，取桥墩最大承载压力为156.55KN推算桥台基础承载力！桥台结构图如下所示：基底计算应力：P=(F+G)/A，其中桥墩自重G=26KN/m3*6m*(1*0.3+(1+1.6)*3/2+1*2.2)=998.4KN，基底面积A=2.2m*6m=13.2m2那么，P=(998.4KN+156.55KN)/13.2m2=87.496Kpa查公路桥涵与基础设计规范（JTG D63-2007），卵石中密土地基承载力容许值[fa]=650Kpa,显然，P＜[fa]，安全。
栈桥计算书
栈桥计算书一、结构形式栈桥总宽为6米，跨径布置型式为栈桥设计:第一段4－4＊11.4+1－5＊14.4m连续梁全长239.4m，中间设置加强墩，主梁为I40a工字钢；第二段(6－3＊12.0＋10.5m)+(9-12.0+10.5m) 连续梁全长483.05m，主梁为321贝雷片；第三段（4－12.0+10.5m）+1－3＊12.0+10.5m连续梁全长138.25m，主梁为321贝雷片。
桥面宽设计为6m，两边设置高度1.2m栏杆，全长860.7m 共77跨。
第一段：自下而上依次为Φ630×8mm钢管桩，I45a下横梁， I40a纵向分配梁，δ12桥面钢板,υ48*3.5mm @1500mm栏杆。
第二段、第三段：自下而上依次为Φ630×8mm钢管桩，I45a下横梁，“321”军用贝雷梁，I32a横向分配梁，δ8桥面钢板,υ48*3.5mm @1500mm 栏杆。
二、荷载布置第一段：1、上部结构恒重（6米宽计算）⑴δ12钢板：6×1×94.2÷100=5.652KN/m⑵I40a纵向分配梁:13×67.598÷100=8.788KN/m⑶I45a横梁:1.189KN/m⑷栏杆：0.4KN/m⑸Σ＝5.652+8.788+1.189+0.4＝16.029KN/m2、活荷载⑴30t砼车⑵履带吊50t⑶20t运材料车⑷施工与人群荷载：4KN/m2第二段、第三段：1、上部结构恒重（6米宽计算）⑴δ8钢板：6×1×62.8÷100=3.768KN/m⑵I32a横向分配梁: 3.464KN/m⑶贝雷梁: 6.6 KN/m⑷I45a横梁:0.51KN/m⑸栏杆：0.4KN/m⑹Σ=3.768+3.464+6.60+0.51+0.4=14.742KN/m2、活荷载⑴30t砼车⑵履带吊50t⑶20t运材料车⑷施工与人群荷载：4KN/m2考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于15米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车。
简述钢结构栈桥设计
简述钢结构栈桥设计摘要：钢结构栈桥在现代工业建设中用途越来越广泛，本文从钢栈桥的设计原理和相关的规范出发，通过具体的工程设计项目，从各个方面对钢栈桥设计作了简单论述，为达到设计经济合理，造型美观，确保安全的目的。
关键词：钢栈桥钢桁架桁架支撑结构体系在煤矿、工业建筑、物流系统中都需要设置输送机系统，在现有的各种输送形式设计中，需要选择一个可以布置灵活，建设投资快，经济效益优的设计方案。
架空钢栈桥就具有以上这些优点，成为各建设方首选的结构形式。
下图1为物流系统的双层钢栈桥结构布置图：图1物流系统的双层钢栈桥结构布置图1.钢栈桥结构形式的确定。
在上述工业建筑、物流系统中，作为胶带机的输送钢栈桥，形式多样，根据栈桥的跨度大小，荷载重量的不同，钢栈桥一般可采用梁式钢栈桥和桁架式钢栈桥。
2.梁式钢栈桥一般适用荷载轻，栈桥宽度不大，跨度适中情况下使用。
梁式钢栈桥的钢梁一般采用H型钢，钢栈桥的纵向钢梁与钢柱采用刚接或铰接连接，梁式钢栈桥横向为钢框架结构。
这种结构形式钢栈桥的特点是制作和安装简单，横向迎风面高度小，所以在输送设备轻，柱距不大的情况下一般均采用这种结构形式。
一般钢梁截面选用HN型钢，某工程设计的钢栈桥长度18米，宽度1.7米，经pkpm计算钢梁采用HN500x200x10x16，同时在两根钢梁之间间隔一定距离设置槽钢10与钢梁焊接连接，既用于设备荷载的支点，对控制钢梁的侧向稳定也有利。
梁式钢栈桥的钢梁设计既要满足强度，稳定性的规范要求，又要满足挠度的规范要求。
其中对钢梁稳定性计算，《钢结构设计规范》GB50017-2003与GB50017-2017有所不同，GB50017-2003版《钢结构设计规范》规定，梁上无板情况下，当受压翼缘的自由长度L1与其宽度b1之比满足规范第4.2.1时，不需要验算整体稳定；而GB50017-2017版《钢结构设计规范》规定，在梁上无板情况下所有钢梁都需要按规范要求进行钢梁的整体稳定计算。
临时钢栈桥结构设计分析
四、结语 通过对结构刚度、强度和稳定性的计 算分析。可以得到以下结论： （１）刚度验算：钢栈桥结构在三种 活载作用下结构的变形较小．刚度满足规 范要求； （２）强度验算：钢栈桥结构在三种
活载与恒载标准组合作用下结构的应力小 于容许值，强度满足规范要求；
，
（３）稳定验算：当活载作用在支点
附近位置时结构的稳定性能较为不利。在
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图１．１钢栈桥断面布置图 ＝、栈桥结构计算参数及计算模型 １材料 栈桥的钢桥面板采用Ｑ３４５钢材．其 余构件均采用Ｑ２３５钢材。结构中的主要 受力构件的材料均为Ｑ２３５钢材。 ２荷载参数取值 在钢栈桥的计算分析中，相应的计算 荷载包括恒载和活载两部分。其中恒载主 要是结构的自重；活载根据计算工况不同。 包括３０ｌ砼车荷载、履带吊车荷载以及施 工及人群荷载三类。恒载主要考虑结构的
钢栈桥计算
便桥主梁计算
按最不利受力情况考虑,以L0=15m简支梁受力进行计算
附图
1、参数取值
汽车集中荷载：P=85*1.2=102T.
自重均布荷载：Q=（0.3*204+0.08*204+0.3*35+0.0314*51*16+51*4*7.855）*1.2=3.05KN/m 2、计算过程
每端支点反力R=128.8T
Mmax=P*48/4+Q*482/8=2102T.m
便桥贝雷片在图中所示组合形式下，根据贝雷片截面参数及惯性矩平移原理计算，其惯性矩为：I=（198.3*24+12.74*52*24）+（198.3*24+12.74*1452*24）+（198.3*24+12.74*1552*24）=13796410cm4
12.74为槽10型钢截面积
198.3为槽10型截面积的惯性矩
则便桥最大弯矩处应力
σ=M/I*y
=2102*10000/(13796410/100000000)*1.55
=236MPa
根据公路施工手册（桥涵）中有关贝雷片力学性能说明，组成桁片材料允许最大应力为208 MPa 180.1 MPa＜【σ】=208 MPa
符合要求
最大剪力Q=1288KN
Tmax=1288*103/(12.74*12*6*10-4)
=14 MPa＜【205】*0.8=【164】
便桥桁片抗剪符合要求
3、桥台扩大基础承载力计算
根据现场地质资料，地基承载力f=5.5T/m2
便桥自重加汽车荷载为：3.05*51+102=257.6t
则扩大基础处地基每平方米承受的力
F=（257.6/2）*1.2/（4*16/2）=4.83 T/m2＜f=5.5T/m2
地基承载力符合要求。
栈桥计算
栈桥计算一．结构形式栈桥宽7.5 m ，墩位处宽4m,跨径12m,按最不利情况计算,跨径12m,宽7.5m,栈桥结构自下而上分别为: Ф外508×13mm 钢管桩、I63a 型工字钢下横梁、纵向贝雷梁、I25a 型工字钢横向分配梁、I14型工字钢纵向、δ＝0.012m 厚防滑钢板。
二．荷载布置 1.恒载（4m ）（1）δ＝0.012m 厚防滑钢板及其它:0.012×4×1×10×7.85+0.35=4.12KN/m（2）I14纵向工字钢：12×1×16.89×10/1000=2.03KN/m（3）I25a 型工字钢横向分配梁：4×38.11×10/1000/1.5=1.02KN/m （4）纵向贝雷梁：300×4×10/1000/3=4KN/m（5） I63a 工字钢横向下横梁：121.41×3.7×10/1000=4.49KN/根 2.活荷载《按公路桥涵设计通用规范》(1)施工荷载及人群：4KN/m 2(2)公路—II 级标准荷载值：550KN 重车 （3）荷载分布如下图：三．上部结构内力计算1．桥面钢板内力（下层工字钢间距为0.4m,车轮总宽度0.6m ，只有当车轮边置于跨中时最不利）(1)自重均布荷载：q1=0.4×0.015×10×7.85=0.471KN/m(可不计) （2）人群：4KN/m 2（可不计） （3）动载：q2=70/0.6=116.7KN/m弯矩：Mmax=9ql 2/128=9×116.7×0.42/128=1.31KN.m W=lb 2/6=0.4×0.0122/6=9.6×10-6m 3σ=Mmax/W=1.31/(9.6×10-6)=136458KN/m 2=136.5Mpa<1.3×[σ]=1.3×145=188.5Mpa结论：安全。
钢栈桥的结构设计和检算
钢栈桥的结构设计和检算摘要：结合新建郑州至徐州铁路客运专线徐州特大桥26#～27#墩钢栈桥施工实例，浅谈钢栈桥的结构设计与检算。
关键词：钢栈桥结构设计检算一、工程概况新建郑州至徐州铁路客运专线徐州特大桥26#～29#墩设计为一联（40＋72＋40）m预应力混凝土连续梁，采用满堂支架法施工, 中跨跨越G310国道，边跨跨越大寨河，交角42°。
该连续梁边跨施工受冬夏季节水位变化的影响较大，基础施工采取搭设栈桥及钻孔作业平台的方法进行施工。
二、栈桥设计1、栈桥方案结合施工现场和调查情况，便桥基础均采用钢管桩基础，栈桥跨度按照9m 布置，桥面（含栏杆）宽度6m，大寨河水面宽度约54米，栈桥设置与郑徐客专线路平行，通过计算斜交宽度为75.92m，在郑徐客专26#～27#墩线路左侧14.65米位置修建一座长约64.5米的栈桥。
图1-12、荷载设计栈桥最大车辆荷载按照大功率360钻机进行计算，计算荷载考虑1.2倍安全系数，荷载取值120T。
3、栈桥结构设计栈桥自下而上依次:（1）栈桥桥跨按9m设计，选用共3根Φ529*8mm钢管桩作一个刚性支承墩，刚性支墩的钢管横向间距为2.5m，纵向间距9m。
钢管桩用打桩锤打入河床底覆盖层以下16米。
钢管桩之间利用[20a槽钢焊接作剪刀撑和横支撑。
（2）钢管柱桩顶采用厚16mm钢板作为桩帽，桩帽钢板尺寸为1200*1200*16mm，与钢管柱连接采用250*250*16mm加劲板焊接。
（3）钢管桩连系后，在其上摆放2根I45a工字钢作为分配梁。
栈桥跨度采用9m，上部采用8片贝雷片纵梁，贝雷梁与钢管柱桩顶横向2根I45a工字钢分配梁固结。
贝雷梁间采用∠75*75*8角钢作剪刀撑连接，栈桥纵向每隔3m设置一道。
（4）桥跨结构采用有产品出厂合格证的贝雷梁，用I16a工字钢作为横向分配梁,间距200cm，横桥向在I16a工字钢上满铺桥面板,桥面板采用10mm厚花纹钢板。
三、结构检算1、栈桥、平台荷载栈桥、钻孔平台设计荷载采用360旋挖钻机荷载120吨计算。
工业钢栈桥结构设计浅析
工业钢栈桥结构设计浅析摘要：钢栈桥作为一种特殊结构形式在工业建筑中广泛应用，因针对此结构形式的专门相应规定规范较少。
本文就其结构布置、构造措施以及计算方法进行相应介绍。
关键词：钢栈桥；构造措施；计算方法一、确定中间支撑支架柱位置栈桥作为一种细长型的结构形式，并且具有一定的竖向倾斜角度，所以在工艺专业提完相应荷载以及布置条件后，结构设计师最先应该做的就是在工艺条件的基础上联合总图专业，进行结构设计布置。
比如对于长度比较大的栈桥需要确定中间支撑支架的位置（主要是支撑支架柱基础不能与已有地下各种管线相碰或者不能坐落于道路上等）。
如果有垂拉装置需要提前预留孔，则需要提前对钢桁架桁架进行划分，以确保预留孔的位置不影响桁架下弦横担以及下弦水平支撑的设置。
二、确定结构详细信息首先应根据业主需要，确定结构材料。
如业主无特殊规定对于低矮且跨度不大的运输栈桥建议采用钢筋混凝土结构。
对于跨度较大（一般超过15米）栈桥建议采用钢结构。
如为封闭栈桥建议采用自重较轻的轻钢维护结构。
采用钢筋混凝土结构宜采用框架结构。
钢栈桥支架应采用支撑框架结构。
高架栈桥纵向宜设置刚性跨。
当采用桁架结构作为侧墙骨架时应桁架上下弦设置水平支撑，桁架端竖杆应与桁架端部横梁组成横向钢架。
分析钢桁架的杆件内力时，经常假定杆件在节点上铰接，这样算得各杆的轴向内力和实际情况出入不大。
但是，钢桁架的节点构造，无论是铆接还是焊接，实际上都接近钢节点，同一节点上各杆之间的夹角在桁架变形过程中保持不变。
由于节点的刚性，各杆不仅承受轴力，也会出现弯矩。
这种弯矩属于二阶效应性质，习惯上称次弯矩或次应力。
它的大小和杆件抗弯刚度有直接关系。
杆件愈刚劲，弯矩愈大。
设计中，除杆件短而粗的桁架外，一般可以不考虑次弯矩的影响，因为材料具有很好的塑性；而且，节点刚性使最危险的压杆受到相邻杆的约束作用。
受到相邻杆的约束作用。
所以在预估桁架弦杆截面的时候要特别注意当杆件为H型钢以及箱型界面等刚度较大的截面时，且在桁架平面内的杆件截面高度与其几何长度（节点中心间的距离）之比大于0.1（对弦杆）或者大于0.067（对于腹杆），应考虑节点刚性所产生的次弯矩。
栈桥计算书
钢栈桥施工计算说明一、设计计算部分1、设计说明钢栈桥结构形式：1）栈桥桥台部分：下部采取采用Φ800钻孔灌注桩排桩基础（密排），桩顶采取C30混凝土做冠梁连接，冠梁顶预埋20mm厚钢板与上部纵梁连接。
桥台台背设计搭板与路基过渡。
2）栈桥桥墩部分：下部采用Φ630*8钢管桩基础，钢管桩桩顶上搭设2I50作为主梁，纵向铺设I20，间距0.7m,在纵梁上铺设I10，间距0.3m。
上面铺设8mm厚钢板，钢板上焊接φ12的防滑螺纹钢筋。
桥侧Φ48*3.5钢管做栏杆，钢栈桥按10m一跨布置，总长30m长，其中钢栈桥桥面标准宽度为9.5m，钢管桩入土深度为6m.外漏长度为12米，跨中每排四根钢管桩。
粘土层极限摩擦力T=2t/m2。
2、设计荷载车载最大荷载 20t+材料自重其他荷载暂不考虑。
3、工况计算1）桥面板假设选用ξ=8mm的钢板，I10间距按30cm间距布置，钢板容许应力 [σ0]=170MPa,弹性模量E=2.05*105MPa。
截面参数及材料力学性能指标:W=bh2/6=1000*82/6=1.07*104mm3I=bh3/12=1000*83/12=4.27*104mm420t车辆作用在桥面，对桥面作用，产生最大集中荷载为80KN,动载冲击系数取1.2，面板下面I10为30cm，作用在中间产生的最大弯矩为W=FL/4=80*0.3*1.2/4=7.24KN.m强度验算：σ=M/W=7.2*103/1.07*10-4=67.29N/mm2<fmax =170MPa满足要求挠度验算：ωmax=（FL3）/（48EIX）=9.6*0.33/(48*2.05*105*4.27*104)=6.2mm< L/400=7.5mm 2）工字钢I10验算受力图如下FLI10验算计算公式：ωmax=（FL3）/（48EIX）G为设计荷载，考虑后轮重，每两根I10承受一个轮胎，每个I10承受最大荷载为F=1.2×80/=48KN（人荷载及钢板暂可忽略不计, 按1.2系数考虑）I20的间距为70cm，I10挠度验算I10截面特性: E=2.05×105N/mm2, IX=245cm4,W=49cm3ωmax=（FL3）/（48EIX）=0.79mmωmax≤L/400= 1.75mm，强度验算：σ=（1/4×FL）/W=200N/mm2< fmax=215 N/mm2满足要求。
钢平台、钢栈桥设计及计算书
目录1、计算范围及说明 (1)2、栈桥计算过程（手算） (1)2.1活载计算 (1)2.2主要计算工况 (5)2.3钢面板计算 (5)2.4行车道I20B计算 (5)2.5I36A工字梁横梁计算 (6)2.6贝雷主梁计算 (8)2.72I36A墩顶横梁计算 (10)2.8钢管桩计算 (10)2.9钓鱼法施工计算 (10)3、钻孔平台计算过程（手算） (11)3.1活载计算 (11)3.2主要计算工况 (11)3.3I36A分配梁计算 (12)3.4贝雷主梁计算 (12)3.5钢管桩计算 (13)3.6钻机并排施工 (13)4、电算复核 (14)4.1模型建立说明 (14)4.2荷载加载 (14)4.3各工况分析 (15)5、结论 (20)1、计算范围及说明计算范围为栈桥的基础及上部结构承载能力，主要包括：行车走道板→I36a工字梁横梁→顺桥向贝雷梁→横桥向I32a工字钢→φ720×8mm钢管桩。
依照《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》，临时工程Q235B钢材的容许应力取值：弯应力及综合应力145Mpa×1.4=203Mpa；剪应力85Mpa×1.4=119Mpa。
临时工程16Mn钢材的容许应力取值：弯应力及综合应力210Mpa ×1.4=294Mpa；剪应力120Mpa×1.4=168Mpa。
根据《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004)，对于桥梁细部构件验算，主要采用车辆荷载，车辆荷载根据实际情况，取实际运营车辆。
2、栈桥计算过程（手算）2.1 活载计算(1)栈桥荷载分析本桥梁上主要活载为30吨的T梁平板运梁车、50吨履带吊以及混凝土运输车。
各车型参数如下：三轴低平板运输车（额定载重30t）三轴低平板运输车参数9m3混凝土运输车参数50t履带吊参数（中联QUY50）同时参考《公路桥梁设计通用规范》(JTG D60-2004)，公路I级车辆荷载参数如下：(2)活载取值根据以上可知，30吨的T梁平板运输车单轴重8t，混凝土运输车单轴重约10t，均小于公路I级车辆荷载后轴单轴重14t，故本次计算汽车荷载以公路I级车辆荷载进行计算。
栈桥(便桥)计算方案
栈桥工程计算方案一、结构形式栈桥总长45m，宽6m，北起大桥左幅5#墩至右幅6#墩，起止里程为K11+975~K12+020，根据水文调查与施工需要拟暂定栈桥面标高为3.5m，栈桥根据场地形、地貌，河床变化以及施工条件布置按每15m设置一跨，共3跨，在4号墩处与施工便道衔接，为适应栈桥钢构件温度变化,栈桥每隔一定距离设一道温度缝。
采用Φ800×10mm钢管桩基础与“321”贝雷桁架梁结构，采用I56工字钢作为栈桥下横梁,其上搁置“321”军用贝雷梁，贝雷梁上搁置横、纵向分配梁，然后铺设桥面板；贝雷梁上铺I16@40工字钢纵向分配简支梁（每一跨纵向10片型钢）、两列单层双排321贝雷桁架梁与I25a@150横向分配梁、桥面上敷设δ=12mm钢板宽为4.2米, 桥跨为15 m。
二、荷载布置l、上部结构恒重(6米宽计算)(1) δ10钢板：6×l×0.01×7.85×10=4.71KN／m(2) I14向分配梁:3.56／m(3) I25a横向分配梁：2.67KN／根(4)贝雷梁：6.66 KN／m(5)HK600a下横梁：12.45KN／根2、活荷载(1) 20t砼车(2) 履带吊50t，0.18Mpa(3) 施工荷载及人群荷载：4KN／㎡考虑栈桥实际情况，同方向车辆间距不小于24米，即一跨内同方向最多只布置一辆重车，并考虑满载砼罐车和空载砼罐车错车。
三、上部结构内力计算<一>桥面钢板内力1、20t砼车作用荷载分析(计算宽度取0.5m)：①白重均布荷载：q1=0.5×0.01×10×7.85=0.392KN／m②施工及人群荷载：不考虑与砼车同时作用③20t砼车轮压：60／0.6=100KN／m由荷载分析可确定，自重荷载及施工人群荷载可忽略不计。
跨中弯矩M=ql²/8=0.125×100×0.352=1.53125KN·mW=bh²／6=0.5×0.01²/6=0.833×10-6m³σ=M/W=183.8MPa<[σ]=200Mpa满足强度要求。
钢栈桥结构设计与有限元分析
钢栈桥结构设计与有限元分析作者：蒋赣猷郑健李莘哲来源：《西部交通科技》2021年第12期摘要：龍门大桥工程采用钢栈桥作为材料和设备的运输通道，钢栈桥线路长、荷载工况多、材料用钢量大。
文章为合理优化结构尺寸设计，基于有限元软件Midas Civil进行结构分析，介绍了钢栈桥的结构建模和荷载工况，并对9种不同荷载工况下的结构位移、应力和结构稳定性进行分析。
计算结果表明，钢栈桥的各力学参数均满足规范要求，且具有一定的安全富余。
关键词：龙门大桥;钢栈桥;Midas;有限元中国分类号：U448.36文章标识码：A2208230 引言近些年，随着海上桥梁修建数量的不断增加，钢栈桥凭借造型美观、安拆快捷等优点，在工程中应用越来越多。
但是由于钢栈桥钢材耗用量大、各构件连接复杂，导致工程中很难准确计算结构的安全性。
传统人工计算方法将钢栈桥视为连续梁桥进行计算[1]，然而一方面贝雷片之间的连接采用销栓连接，不能完全等同于刚接，导致计算精度偏低;另一方面人工计算过程繁琐，计算效率低。
因此，有必要对钢栈桥的设计进行更为合理的分析。
基于此，文献[2]采用有限元软件Midas Civil对钢栈桥进行结构计算，较传统人工计算提高了计算效率和计算精度。
但是未对结构的建模进行介绍，也未能充分考虑各荷载工况之间的组合。
基于此，有必要对钢栈桥的结构建模、边界条件和荷载组合等进行研究和分析，建立一整套钢栈桥计算方法。
本文以广西钦州港龙门大桥为工程依托，采用有限元软件Midas Civil对钢栈桥的结构建模、边界条件、荷载工况的选取等进行分析，并根据计算结果优化各几何参数，为龙门大桥提供经济可行、安全可靠的钢栈桥结构。
1 工程概况1.1 工程位置龙门大桥是国道G228丹东至东兴广西滨海公路建设的控制性工程，是北钦防一体化基础设施互联互通的关键节点工程[JP]之一。
桥线路全长7 637.28 m，由引桥+龙门大桥主桥构成，主桥为主跨1 098 m的悬索桥，建成时为广西最大跨径桥梁，引桥采用50 m、80 m桥跨组合预应力混凝土连续箱梁。
钢管桩栈桥计算及施工方案
钢栈桥总长207m ， 标准桥面宽5m ，每跨按9m ，起于朱家河堤上K2+484，止于K2+691，其中在栈桥的第十三跨开始增设一个错车道，错车道宽度为8.5m ，长27m ；本钢栈桥承担着繁重的交通运输任务，它不仅承担着本标段大量材料、机械设备的运输任务，而且它还承担着全线所有标段大量材料、机械设备的运输任务，因此，高标准高质量的建设好钢栈桥是本项目全期工作的重点。
本钢栈桥中心线与立交桥箱梁边缘线平行，栈桥两侧设栏杆，上部结构采用型钢结构，栈桥上部结构2榀钢桁梁拼装而成,其上铺设横、纵分配型钢及桥面板，下横梁采用双工字钢I 40，桥墩采用桩基排架，栈桥基础为直径Φ630、壁厚8mm 的钢管桩,桩长根据河床、承载力变化而变化, 水中9排桩桩间设φ273mm ×5mm 的联系杆，陆上桩桩间用[14剪刀撑联系。
为了考虑温度效应对钢栈桥的影响，在第十五排桩处设置一道温度缝，缝宽为6cm ，温度缝处栈桥所有钢构件均需断开,钢桁梁交界处采用双排桩。
其中朱家河断面图如下14.7（现有水位）26.323.1朱家河断面图南湖村岱家山栈桥的设计1、栈桥使用要求:（1）栈桥承载力应满足：500kＮ履带吊在桥面行走及起吊20t要求、450kN混凝土罐车行驶要求；（2）栈桥的调头平台宽度设置应满足车辆掉头的要求；（3）栈桥的平面位置不得妨碍钻孔桩施工、钢吊（套）箱及承台施工，能够满足整个施工期间全线通行的要求；（4）栈桥跨度、平面位置及高程应满足洪水和通航的要求。
2、栈桥施工区域划分（1）浅滩区栈桥0#~7#墩及17#~23#墩之间，全长约126m，为栈桥浅滩区。
河床高程在+17.5~+23.5 m之间。
（2）浅水区栈桥8#~17#墩之间，全长约81m，为栈桥浅滩区。
河床高程在+11.5~+17.5 m之间。
3、栈桥布置形式栈桥从朱家河大堤起，沿桥箱梁右侧边缘线一直通至南湖村河堤，栈桥平面布置示意见图3.1-1所示。
某施工临时钢栈桥结构设计及有限元分析
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。
栈桥设计计算
主桥栈桥计算书一、主要计算依据1、）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）2、）《钢结构设计手册》3、）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）4、）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）二、结构说明郑州黄河大桥主桥施工设单侧栈桥。
栈桥布置在线路下游，施工时需首先在有水区域贯通栈桥，在主桥沿线陆地部分设置施工便道和主栈桥相连，从南北两岸同时施工。
栈桥起于主桥67#墩，终于主桥79#墩，栈桥中心与桥梁中心间距22.5m ，栈桥全长1205.93m ，分为万能杆件式栈桥和军用梁式栈桥两部分；栈桥梁用万能杆件拼装长约部分总长406.25m ，栈桥梁用原黄河四桥军用梁拼装部分总长799.68m 。
联内设制动墩，联与联之间设伸缩缝。
栈桥采用钢管桩基础，万能杆件区段，桁高2m ，桁宽8m ，最大跨14m ，栈桥基础为φ0.426、φ0.6m 钢管桩；军用梁区段栈桥长900米,共分4联和一个开启孔，联与联之间设伸缩缝，桩间距16m 。
栈桥钢管桩用液压夹持器、振动打桩机及履带吊机插打施工。
栈桥顶面设运输道及水管、泥浆管等。
三、计算参数栈桥作为施工期间跨越黄河重要临时通道，设计一般按10-20年一遇水位进行控制。
根据黄河十年一遇洪水防洪要求，栈桥底标高定位97.0m 。
栈桥设计计算水流s m V 5.3 。
栈桥设计荷载：60t 载重汽车（包括自重），80t 履带吊机，7m3砼罐车。
四、结构检算：栈桥结构计算主要分为桥面系、主梁、桩顶分配梁及栈桥桩等四部分。
（一）、桥面系计算桥面系主要包括桥面板，横梁I16（@25cm ），纵梁I25b 等计算。
1、桥面板根据栈桥桥面系布置知，桥面板为单向板。
70t 重载汽车轮压为桥面板的控制荷载，其余荷载不控制。
单轮轮压按8t 计算，计算的单位宽度均布荷载mm N q m 333.1=，Mpa Mpa W M m 16032.100110106)88200(333.122≤=⨯⨯⨯-⨯==σ mm EI ql f m 16.011020600038412112333.153845344=⨯⨯⨯⨯⨯⨯== 计算表明满足要求。
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共布置 3 组 7 片，两侧两片一组，中间 3 片一组。 一 组贝雷片之间采用花架 900 型连接，组与组之间的贝 雷片采用 10 槽钢进行焊接连接。 槽钢焊接处与花架 连接，不可烧焊贝雷片。 1． 4 I25a 横向分配梁 贝雷梁顶顺桥向设置 Ⅰ25a 分配梁， 通过限位装 置与贝雷梁连接牢固，间距 75cm。 1． 5 槽 20 钢分配梁和平台面板 在Ⅰ25a 分配梁顶上纵向设置槽 20 钢， 方向反
面搭接钢板一端焊接在栈桥上面槽 20 钢上， 另一端 自由搭接在平台顶面以便伸缩。
作者简介： 马明，男 ，内蒙古通辽人，工程师，主要从事高速公路、一级公路建设管理。
2013 年 8 期（ 总第 104 期） 147
桥隧工程
图1
栈桥结构横断面图
1． 8
栈桥高程控制 栈桥高程： 根据水文资料，结合施工进度计划安
2 流水压力计算公式： F W = K A （ rV / 2g） 式中： F W 为流水压力标准值 （ kN ） ； r 为水的重 3 力密度， 此处 取 10． 25kN / m ； V 为 设 计 流 速 （ m / s） ，此处取 1． 5m / s； A 为阻水面积 m2 ，计算至一般 冲刷线处 （ 按 1m 考虑 ） ； 取单桩上 A = 0． 63 × 10 =
1
钢栈桥的结构设计及平面布置
（ 1 ） 主要技术标准及设计参数 设计荷载： 公路 － Ⅰ级荷载 控制荷载： 栈桥 80t 履带吊、40t 混凝土罐车 （ 2 ） 钢栈桥的平面布置
钢管连接。钢管桩顶高程 3． 9m。 1． 2 钢管桩顶双Ⅰ36a 工字钢横梁 钢管桩顶设置两根 Ⅰ36a 工字钢横梁， 横梁间花
2 × 140
15 × 2． 5
2 ． 1 栈桥受力计算范围 要包括： 8mm 桥面板 → 槽 20 钢 → Ⅰ25a 工字梁横梁 →贝雷梁→2 Ⅰ36a 型工字钢→630mm 钢管桩。 2 ． 2 主要计算荷载
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3 + 1． 4 + 7 + 1． 4
Q max
则 M max = pl /4 = 56 × 0． 75 /4 = 10． 5kN·m = 2 · m ） / （ 6． 38 ×
栈桥活载主要考虑一台 80t 履带吊， 以及混凝土 运输车辆等。 2． 3． 3 平台面板计算 （ 1 ） 结构形式
2． 2． 1
竖向荷载
2
栈桥施工期间考虑 8kN / m 的施工荷载。 活载设计为 80t 履带吊时，履带吊自重为 80t （ 按 最大吊重 40t 计） ，履带中心间距 3． 75m， 履带宽度 0． 8m，履带与地面接触部分长度按 5m。 根据公路 － Ⅰ 级车辆荷载参数和 《公路桥涵设 计通用规范》 之条文说明 4． 3． 1 ， 并参考相关混凝 土运输车荷载参数，公路 － Ⅰ级车辆荷载能够包含在 本平台上使用的所有汽车荷载。 公路 － Ⅰ级车辆荷载： G = 550kN。
本平台面板为 8mm 花纹钢板， 焊接在间距 30cm 的槽 20a 钢分配梁上。 （ 2 ） 荷载 80t 履带吊及钻机和汽车荷载作用范围均大于钢 板底分配梁间距，荷载基本直接作用于分配梁上， 不 再检算。
A wh 为横向迎风面积 （ m ） 取 12m 单跨； K0 为设计风 速重现期换算系数， 此处取 0． 8 ； K1 为风载阻力系 数，分别取 0． 8 、1． 9 、1． 3 ； K3 为地形、 地理条 件系数，此处取 1． 08 ； F wh = 0． 8 × 0． 8 × 1． 08 × 0． 8kPa × 0． 63 × 1． 5 = 0． 56kN （ 单排桩 ） ； F wh ， 桁架 = 0． 8 × 1． 9 × 1． 08 × 0． 8kPa × 5． 4 = 7． 1kN （ 单跨 ） ； F wh ， 桥 面 系 = 0． 8 × 1． 3 × 1． 08 × 0． 8kPa × 3． 2 = 2． 9kN （ 单跨） ； 总计为： 10． 6kN （ 2 ） 潮流荷载 根据 《 公路桥涵设计通用规范》 （ JTG D60 － 2004） 之 4． 3． 8 。
6． 3m ； g 为重力加速度，g = 9． 8 （ m / s ） ； K 为桥 墩形状系数， 取值 K = 0． 73 ； 由以上参数可以计算 得，F W = 5． 3kN。 （ 3 ） 波浪作用 根据 《海港水文规范 》 （ JTJ213 － 98 ） 之 8． 3． 1 规定，桩基全断面上与波向平行的正应力由速度分 力和惯性分力组成， 其计算公式见 8． 3． 1 － 1 —8． 3． 1 － 5 （ 略 ） ， 根据以上公式可得桩基全断面上所 受的 速 度 分 力 和 惯 性 分 力， 其 大 小 占 总 水 平 力 的 20% 。 计算过程 2 ． 3 ． 1 计算方法 2． 3 本栈桥恒载主要为型钢桥面系、贝雷梁及桩顶分 配梁等结构自重， 恒载按 1． 2 倍安全系数进行荷载 组合，活载已计 1． 2 ～ 1． 3 倍冲击系数， 根据 《公 路桥涵设计通用规范 》 之 4． 1． 6 不再另计组合系 数。根据 《公路桥涵钢结构及木结构设计规范 》 临 时结构容许应力可提高 1． 3 （ 组合Ⅰ） 、1． 4 （ Ⅱ ～ Ⅴ） 。本栈桥容许弯曲应力取 1． 4 × 145 = 203MPa， 剪应力取 1． 4 × 85 = 119MPa。 2． 3． 2 活载计算
104mm3 ）
= 165MPa ＜ ［ σ］ = 203MPa （ 通过） 。 max = Qmax / A = 97MPa ＜ ［］ = 119MPa（ 通过） 。
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桥隧工程 I25a 工字钢分配梁 （ 横桥向） 计算 3 ． 2 ． 1 结构形式 3． 2 Ⅰ25a 工字钢分配梁间距均为 75cm，支撑并固定 于贝雷梁顶上， 考虑 Ⅰ25a 钢安装时有断开接长等缺 陷，为偏于安全和计算方便均按简支梁检算 。 3 ． 2 ． 2 I25a 工字钢材料力学参数 I = 5． 02 × 107mm A = 4850mm 3． 2． 3
扣在Ⅰ25a 钢顶上。 平台顶为厚度 8mm 防滑花纹钢 板，点焊在槽 20 钢分配梁顶上。 1． 6 附属结构 平台外侧四周设置栏杆，高 1． 3m， 立柱采用钢 管焊接在面板上， 立柱钢管间距约 2 ～ 2． 5m， 立柱 间采用 3 道 48mm 钢管水平连接， 间距 50cm。 栈桥 两侧设置救生圈、消防设施等安全设施。 1． 7 主墩平台与栈桥之间的过渡设置 平台与栈桥之间断开 10cm， 顶面标高一致， 桥
表1
项目 车辆重力标准值 / kN 前轴重力标准值 / kN 中轴重力标准值 / kN
排，结合南岸海堤顶标高为 5m， 为保证钢栈桥在汛 期和涨潮时正常使用，栈桥桥面标高为 6． 0m。 栈桥钢管桩单桩设计承载力为 70t， 桥面附属设施： 桥面两侧设钢管立杆加水平钢管 护栏，立杆高度为 1． 3m，每隔 2． 25m 一道。 1． 9 钢管桩打入深度 630mm 钢管桩承载力按 70t 控制。 本主桥范围
焊连接。横梁放置在桩顶凹槽内， 两侧设置加劲肋。 双Ⅰ36a 工字钢横梁在贝雷梁支点焊接加劲肋 。 1． 3 贝雷纵梁 双Ⅰ36a 工字钢横梁上设置贝雷梁作为主纵梁，
栈桥为水上施工平台连接陆地的材料运输通道， 本标段布置在新建线路左侧，为单侧直线栈桥， 不影 响通航，栈桥总长为 252m （ 与岸上便道接通 ） ， 主 线与线路平行， 距箱梁外边缘 9． 5m， 为方便施工， 在各 墩 位 处 扩 大 工 作 面， 将 栈 桥 放 宽 以 形 成 工 作 平台。 （ 3 ） 栈桥结构设计和截面分析 栈桥总长度为 252m， 桥面净宽 8． 0m， 按双车 道设计。 顶面设计标高 + 6m， 纵向平坡。 栈桥采用 多跨连续梁方案，主纵梁结构为单层三组 321 型贝雷 桁架， 两侧为 2 排一组， 中间为 3 排一组， 梁高 1． 5m； 栈桥采用 4 × 12m 跨一联， 局部有调整。 下部结 构采用打入式钢管桩基础， 根据受力计算采用 3 根 630 × 10mm 布置形式， 桩间距 3． 1m， 壁厚考虑 3 年腐蚀 2mm。钢管桩顶设 2 Ⅰ36a 型钢分配梁， 桩间 焊接型钢剪刀撑。接着架设贝雷片，在贝雷片上横向 铺Ⅰ25a，纵向中心间距按 75cm 布置，槽 20a 钢反扣 在Ⅰ25a 钢顶上，面板采用 8mm 花纹板，栈桥结构形 式如图 1 所示。 1． 1 钢管桩基础 钢管桩横桥向 3 根 1 排， 桩 间 距 3． 1m， 均 为 630 × 10mm 钢管， 钢管桩间采用直径 325 × 10mm
钢栈桥的结构设计分析和计算
马
1 2 明 ，黄登侠
（ 1． 内蒙古通辽市公路管理处，内蒙古 2． 中交一公局桥隧工程有限公司，河北 摘
通辽 028000 ； 保定 074000 ）
要： 栈桥为水上施工平台连接陆地的材料运输通道，本标段布置在新建线路左侧，为单侧直线栈桥，不影响通
航，栈桥总长为 252m （ 与岸上便道接通） ，主线与线路平行，距箱梁外边缘 9． 5m，为方便施工，在各墩位处扩大工 作面，将栈桥放宽以形成工作平台 。本文介绍了钢栈桥作为施工便桥在公路桥梁施工中的应用，详细阐述了钢栈桥的 设计结构及其受力要点分析，为类似工程的施工提供了借鉴意义 。 关键词： 钢栈桥； 结构； 设计； 计算 中图分类号： U44 文献标识码： B
2
2
M = ql2 / 8 = 60 × 0 ． 75 2 / 8 = 4 ． 2kN·m
Q = 22 ． 5kN
当汽车荷载后轮重 （ 含冲击系数 1． 2 为 84kN ） 作用在槽 20 钢跨中， 后轮宽度大于 40cm， 而槽 20 钢反扣间距为 30cm， 最少由 1． 5 根槽钢共同承担， 单根受力为 56kN，受力简图如下
内地质条件基本相同，由于实际地基承载力与试验数 据可能存在差异，在插打钢管桩时，先做单桩承载力 试验，按 1． 3 倍控制力做试验， 即 630mm 钢管桩 加载到 91t， 且 加 载 前 后 测 量 桩 顶 沉 降， 不 得 大 于 3cm，现场可据此控制钢管桩入土深度， 但桩底标高 不得高于 － 17m，保证钢管桩底穿过淤泥质粘土层并 进入持力层。