重载钢便桥设计验算及施工研究

重载钢便桥设计验算及施工研究
摘要】作者通过上跨南水北调石津干渠的桥梁方案比选，介绍了各自优缺点，
同时对选定方案的各种参数进行了受力验算，最后形成了施工方案，施工完成后，及时总结了相应的设计缺陷和不足，可为今后类似便桥施工提供宝贵经验和技术
参考。

【关键词】军用钢桥；重载桥梁施工；大跨径便桥设计笔者所在的项目因转
体主墩施工时侵占G307国道半幅车道，而G307
国道另一侧紧邻南水北调石津干渠，G307国道日通行车辆4万辆以上，交通量极大，且重载车多，为保证施工顺利进行，需在石津干渠上修筑两个便桥，以
便将施工区域内的车辆改道至石津干渠另一侧通行。

1．工程概况石安改扩建工程（京港澳高速公路石安段）石德铁路分离式立
交自北向南上跨石津干渠、307 国道、石德铁路。

施工右幅转体主墩时必须封闭307 国道南半幅（封闭的必要性经多次多方论证），封闭时间约7 个月，考虑到307 国道日交通量极大（日均车流量4 万辆以上），直接封闭307 国道南半幅（北半幅双向通行）易造成交通拥堵，经反复讨
论后决定在石津干渠北侧修筑307 国道辅道，但由于307 国道紧靠石津干渠，辅
道必须在石津干渠上修筑两座绕行临时桥梁，按照交通部门要求，便桥修筑宽度
为12m（同307 国道半幅宽度）。

2．方案比选2.1 总体概况根据现场情况及封路长度需要，计划设置桥梁位置
在东侧桥位处河渠斜向65°宽41米，西侧桥位处河渠斜向65°宽46 米，经与灌区
协商后河渠内最多可设两排墩柱，故初步设定为三孔，东桥长45 米左右，西桥
长50 米左右。

桥墩与河渠水流方向平行布置，桥与307 国道斜交65°。

2.2 备选方案方案一：东桥为16m+13m+16m 布孔，施工4 排混凝土灌注桩，上接混凝土盖梁，上部架设4 片混凝土预制梁；西桥为16m+16m+16m 布孔，施
工4 排混凝土灌注桩，上接混凝土盖梁，上部架设4 片混凝土预制梁。

优点：坚
固耐用，缺点：施工周期长，造价偏高。

方案二：东桥为15m+15m+15m 布孔，施工4 排钢管桩，上接工字钢枕梁、
上部架设3 片钢箱梁；西桥为16m+16m+16m 布孔，施工4 排钢管桩，上接工字
钢枕梁、上部架设3 片钢箱梁。

优点：节约工期，缺点：造价偏高。

方案三：东桥为12.5m+16.5m+12.5m 布孔，施工4 排钢管桩，上接六五军用墩、上部架设14 片__________六四军用梁；西桥为16.5m+16.5m+12.5m 布孔，
施工4 排钢管桩，上接六五军用墩、上部架设上部架设14 片六四军用梁。

优点：节约工期，通过租用军用梁降低了造价，缺点：桥面维护较频繁。

2.3 方案确定经过反复论证后，各方同意选择方案三作为实施方案。

3．方案设计以下以东钢便桥为例进行说明。

3.1 方案细化按照公路-Ⅰ级提高1.5 系数设计，设计时不予横向折减，实际
中允许单跨并行通过2 辆100 吨车辆，设计时速30KM/h。

钢管桩采用直径1016mm 壁厚10mm 的钢管，四柱式结构，0#、3#墩钢管桩
上接混凝土桥台台冒，1#、2#墩钢管桩上接六五军用墩，军用墩高80cm，上面
平铺14 片（单跨）六四军用梁，军用梁上横桥向铺Ⅰ20a工字钢，Ⅰ20a 工字钢
上面顺桥向铺Ⅰ16 工字钢，顶上铺20mm 厚钢板，为增加抗滑行，钢板上焊接直径6mm 圆钢。

3.2 受力计算委托石家庄铁道大学进行受力计算，计算采用Midas/Civil 软件
进行，极限状态法设计。

计算前建立空间梁单元模型。

钢管底部按固结处理。

3.2.1 荷载及荷载组合荷载中恒载由程序自动取值。

可变荷载只计汽车荷载，
即公路-Ⅰ级，提高50%且不进行横向车道折减。

荷载组合按两种：①组合一（承载能力极限状态组合）：1.2恒载+1.4×1.5
可变荷载②组合二（正常使用极限状态组合）：恒载+1.5 可变荷载3.2.2 车道荷
载加载计算结果3.2.2.1 支反力车道荷载作用下，桥墩及桥台柱底支反力如图3 所示。

最大支反力为1996.3KN，出现在16+16m 跨桥墩内侧钢管处。

3.2.2.2 主梁检算在横向军用梁布置相同的情况下，显然两种跨度中16m 跨是
控制跨度，这里仅以16m 跨为例进行检算。

①主梁强度检算主梁作为桁架结构，其强度检算即指主梁各杆件的轴力应符合要求。

标准三角、端构架各杆件的受力容许值分别按标准取值，端弦杆、标准
弦杆的受拉容许值均为1000KN。

端构架及标准三角的上弦杆受压容许值为710KN。

a 弦杆上弦杆受最大压力如图2 所示，最大压力为270.6KN<710/2=355KN ,满
足要求。

4．结论目前本项目主体工程已经完工，钢便桥已经拆除，在使用过程中，
由于307 国道车流量大，重载车辆多，，桥面钢板有局部轻微变形情况，同时由
于震动大，钢板间的焊缝脱焊严重，在今后的设计施工中，设计应进行改进，两
块钢板的连接方式易改为“U”型卡栓接，以便减少焊缝脱焊后维护工作量大的缺点，同时在车流量大、重载车辆多的钢桥上，桥面板易加厚，建议采用30mm 厚
钢板。