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钢栈桥桥面系典型结构对比分析
摘要:钢栈桥作为跨河、跨海大桥施工的临时通道,已在工程中广泛使用。该种临时桥梁工程在提供施工材料设备运输、临时交通通行、作为临时施工平台等方面发挥着不可替代的作用,是跨河、跨海大桥施工中重要的大临控制性工程。栈桥下部结构的设计涉及现场水位、流速、浪高、地层物理特性、通航要求等条件,因每一个项目所处地质情况、水文情况、使用工况、通航要求不一样,下部结构的材料选择和结构形式不在本文的讨论内,主要研究栈桥的桥面系结构。本文将以汕头市汕北大道(凤东路)澄海段项目、封开县中线公路改造工程项目作为研究对象,开展跨海、跨江钢栈桥桥面结构的研究,通过对桥面系结构形式分析,探讨不同栈桥桥面系的施工便捷性、施工材料用量和不同桥面结构的优缺点,帮助大家在钢栈桥桥面系的选择上提供一种思路和施工参考,以便能够根据不同的结构形式、材料类型、造价成本等做出合理的决定。
关键词:钢栈桥、桥面系结构、大临工程
一、概述与工程概况
1、概述
钢栈桥在项目建设中广泛使用,其主要优点有:标准件施工安装与拆卸方便,建设速度快;结构安全可靠,抗震抗风性能好,具有良好的耐磨性和较好的高防腐蚀性能;材料循环使用,造价成本低,维保费用低;施工时环境污染小,阻水比小;使用广泛,适应性强[1]。
随着工程行业精细化和标准化管理的推进,项目建设在成本管控方面已提出了更高要求,技术管理优化对项目成本管控方面发挥着重要作用。现行钢栈桥桥面结构多种多样,但都没有对不同类型的栈桥桥面结构形成系统性的总结[2]。
因此,有必要对现行栈桥不同类型的桥面系结构作出对比,了解清楚不同桥面系的结构特点。本次研究主要通过分析三种桥面系结构,得出相关数据与结论,供大家参考。本文所述结构是在使用SCC750A三一牌履带吊综合工况为80t移动荷载作用下所做的分析。
2、工程概况
汕头市汕北大道(凤东路)澄海段项目莲阳河特大桥起点位于澄海区莲下镇南湾村,该桥全长1459.6m,桥梁与河道以25°交角斜交,桥跨常水位水面宽度约800m,莲阳河水深6.0-9.2m。桥梁上部结构形式多样,桥梁建设时需搭设跨海钢栈桥进行施工。项目在南北方向建设了主道宽8米的钢栈桥,栈桥全长合计773m,下部结构采用φ630×8.0mm钢管桩+国产321贝雷梁,标准跨度9m、12m,每3跨一个制动墩,钢管桩中心距3.3m,每个支墩设置3根钢管桩,钢管桩打入河床24-28m,贝雷梁采用90花架相连。根据区域地质资料、地质调绘成果及钻探揭露,河中桥址区地层结构较复杂,覆盖层由淤泥、粉质粘土、砂类土等组成,淤泥、淤泥质粘土中还夹杂多层中、细砂,地质情况较差,河床向下150m内无基岩。该栈桥铺设的桥面系为整体桥面板。
封开县中线公路改造工程(西畔至白垢镇府段)项目新泽贺江大桥位于封开县白垢镇下赖村附近,该桥全长452.4m,桥跨常水位水面跨度约240m,桥梁与河道为正交,贺江水深4.0-5.3米,桥梁上部结构为预应力连续刚构桥,主墩3号墩、4号段位于江中,桥梁建设时需搭设跨江钢栈桥进行施工。项目在东西方向建设了主道宽6米的钢栈桥,栈桥全长合计210m,下部结构采用φ630×8.0mm钢管桩+国产321贝雷梁,标准跨度9m、12m,每3跨一个制动墩,钢管桩中心距2.25m,每个支墩设置3根钢管桩,钢管桩打入河床4-5m,贝雷梁采用90花架相连。根据区域地质资料、地质调绘成果及钻探揭露,江中桥址区地层结构覆盖层为中砂、卵石、强风化砂岩、中风化粉砂岩,河床基岩埋深较浅。该栈桥铺设的桥面系为倒扣槽钢。
封开县中线公路改造工程(西畔至白垢镇府段)项目还另有一改道便桥,便桥为9+9+12的桥跨结构,下部结构材料和形式与新泽贺江大桥相同,在此不做赘述。该栈桥铺设的桥面系为25b加密工字钢与1cm花纹桥面板组合体系。
二、三种钢栈桥桥面系分析
1、三种钢栈桥桥面系受力分析
(1)6米宽栈桥铺筑整体桥面板作为桥面系
使用长6米,宽2米的整体成品桥面板铺设在中心间距为0.6米的25b工字钢上作为栈桥桥面系。该种桥面板为市场上最主流的钢桥面板类型,桥面板每块重约1.9吨。每块桥面板由12b工字钢按中心间距25cm布设,需设置9道;每50cm设置一道8号工字钢作为横向连接,共计13道;桥面板使用1cm厚花纹钢板。
通过受力分析,该种桥面系结构通过花纹钢板将荷载传递至12b工字钢,然后通过12b工字钢将荷载传递到贝雷片顶部25b工字钢上,横向的8号槽钢与12工字钢连接减少了12b工字钢的扭曲变形,使面板结构受力更加稳定,面板整体性得到提高。
(2)6米宽栈桥铺筑倒扣槽钢作为桥面系
使用25b工字钢按中心间距60cm布设贝雷片上,25b工字钢上按间隔5cm倒扣25b槽钢形成桥面系结构的形式,工字钢与槽钢采用焊接工艺进行连接。
通过受力分析,荷载直接通过倒扣槽钢传递至工字钢上,荷载传递直接,结构受力简单,能承受较大的集中荷载。
(3)6米宽栈桥铺筑25b工字钢+1cm花纹钢板作为桥面系
按槽钢翼缘之间0.15m净间距布设25b工字钢后,在工字钢上铺设1cm厚花纹钢板。
通过受力分析,该种桥面系结构通过花纹钢板将荷载直接传递25b工字钢上,再通过工字钢将受力传递至贝雷片,荷载传递直接,受力简单。但由于通过花纹钢板直接将荷载传递到工字钢上,为尽量减少花纹钢板的变形,工字钢的加密使得材料用量增加,且在受较大的集中荷载时,花纹钢板易变性。
2、三种桥面系钢材使用量对比分析
(1)6米宽栈桥铺筑整体桥面板钢材使用量
(2)6米宽栈桥铺筑倒扣槽钢钢材使用量
(3)6米宽栈桥铺筑25b工字钢+1cm花纹钢板钢材使用量
(4)三种桥面系用钢工程量对比
3、三种栈桥桥面系优缺点分析
三、结语
本文通过对栈桥不同桥面系结构用钢量计算和受力分析,对于钢栈桥桥面系结构的特征作了认真对比,得到以下结论:
1.三种栈桥桥面结构在80t的活荷载受力下,结构变形量均满足栈桥结构受力使用要求,结构稳定,受力合理。
2.从节约施工材料上来说,在倒扣槽钢间距为5cm时,使用倒扣槽钢的桥面系结构作为最节约工程材料的一种结构,每100平至少节约钢材使用量4.79吨,倒扣槽钢桥面系结构对降低工程造价有着明显优势,也使节材节能理念更加突出,深刻地践行低碳绿色发展理念。
3.栈桥的实施一般要求建设速度快,尽量降低对交通的影响和快速投入使用。在决策栈桥桥面结构时需要栈桥建设者全盘考虑栈桥造价成本、水下环保要求、板材定制方便度、行车类型、周边噪声要求等综合因素来形成决策。
4.桥面系结构作为与施工直接接触的工作面,施工中受力形态复杂多样,应严格控制桥面系质量,确保结构安全。
5.对于上述不同选型的栈桥桥面结构,建设者在后续施工中可根据自身项目施工荷载情况对型钢大小、型钢间距和面板厚度等进行调整。
希望本文能对栈桥的建设者提供参考,为推动项目管理提质增效增项、精细化管理发挥重要作用。
参考文献
[1] 赵建龙.大跨度钢结构输煤栈桥结构选型及振动控制研究[D].西安理工大学,2017.
[2] 刘而继,康春光.基于大件运输贝雷梁钢栈桥选型分析[J].运输经理世界,2021(23):105-107.
[3] 热轧型钢GB/T 706-2016[S].北京:中国标准出版社,2016:7-9
[4] 热轧花纹钢板及钢带GB/T 33974-2017[S].北京:中国标准出版社,2017:1-7