钢结构框架栈桥设计与施工

摘 要：我国的桥梁设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则，近年来，在工程设计中，在满足安全可靠的基础上，越来越重视桥梁的美观要求。钢结构栈桥有施工方便、施工周期短、技术先进、经济美观、抗震性能好、与周围景观更融合等优点，所以在很多景区及环境优美的地方被采用。

关键词：钢结构框架 栈桥 设计 施工工艺

1.前言

根据业主要求，人行栈桥主要是方便停靠水上行政服务中心的航站艇，航站艇吨位约20吨，对主桥会有轻微撞击，所以在迎水面应采取防撞措施，以保证主桥安全。项目区域内环境优美、绿化等配套设施较为完善，所以桥梁应经济美观，与周围环境相协调。

2.工程概况

桥位位于京杭大运河畔，西邻宿迁水上交通行政中心，东倚市区航道站。主桥跨径为5m，共八跨；引桥跨径为2.5m，共四跨。上部均热轧型H型钢梁，下部为PHC管桩，主桥全长40m，引桥全长2×5m。桥面净宽：主桥：1×净-1.7m；引桥：1×净-1.4m。 桥面采用防腐木条铺装。

3．设计计算

该栈桥建成后是为了方便驳岸人员登上船只，同时可以停靠一些小型船只。所以桥梁荷载较小，考虑活载：人群荷载3.5KN/，小型船只停靠轻微撞击力，船行波冲击力；地震荷载：地震加速度值0.3g；恒载仅考虑全桥自重。本桥设计计算活载及恒载较小，对于桥梁结构，在实际设计中较为保守。

4．施工工艺设计

4.1 上部结构

4.1.1H型钢主梁

主梁采用400*400*13*21热轧型H型钢，主梁下翼缘采取反开45°坡口、留根2mm与钢管桩封顶板全熔透焊接。主桥主梁长度为5m，引桥主梁长度为5m。主桥主梁与主梁对接（刚接）：上、下翼缘以及腹板采用右侧主梁开35°坡口、留根2mm、间隙10mm全熔透焊接，其中上翼缘下部加210*30*6钢板条作为引、熄弧垫板；腹板一侧加352*30*6钢板条作为垫板，下翼缘直接利用钢管桩封顶板作为垫板。引桥主梁与主桥主梁采用螺栓连接（柔性连接）：引桥主梁腹板与主桥主梁的横向加劲肋用10.9S级M24高强螺栓连接；上、下翼缘采用10.9S级M24高强螺栓连接，翼缘外侧加PL16*400*460连接板，内侧加PL16*170*460型连接板；引桥主梁下翼缘与护岸枕梁预埋PL16*300*420钢板及预埋φ26铁件铆接。枕梁为2500*300*300C25混凝土梁，主筋采用HRB335φ16,箍筋采用HRB235φ8钢筋。

4.1.2H型钢次梁

次梁采用200*200*8*12热轧型H型钢，长度为1547mm。次梁与主梁的连接：次梁腹板与主梁横向加劲肋栓接，螺栓采用10.9S级M24高强螺栓，次梁下翼缘内侧与主梁下翼缘内侧平齐。

4.1.3主梁加劲肋（隔板）

隔板采用PL16*192*355钢板，三面围焊于主梁的上、下翼缘和腹板。隔板间距为1.5/1m，正反面均布置，次梁与主梁连接处正反面均布置隔板，与次梁连接的隔板开孔26mm、孔距65mm。

4.1.3桥面铺装

檩条：采用190*160*5000防腐木条（建议采用松木），用M18型锚栓与次梁上翼缘铆接。

桥面板：采用2000*200*50防腐木条，中间用大头铁钉固定于檩条，板条间隙20mm；两侧采用2000*100*30松木侧板用大头铁钉加固，板间留10mm缝隙。为了使桥面板与檩条及侧板连接牢固，可采用30*3*5000长锌皮作为铁钉与木板的连接垫板。

4.2 下部结构

采用DN350-φ377无缝钢管，内部用C25砼浇筑。上部用500*500*30钢板封顶，钢管顶部开35°坡口、留根2mm，与封顶钢板全熔透焊接，钢管外侧采用四块边长为50mm、厚度为10mm腋板加固封板与钢管的连接。根据计算并考虑1米的冲刷，最终确定钢管桩长度为6.50米，入土5.00米左右。桩顶高程为19.32米，桩底高程为12.82米。桩基工程应严格按照《港口工程桩基规范》规定进行施工和验收，选择DZ40型振动锤或者D30型柴油锤进行沉桩。待桩顶高程高出设计高程20cm或者桩顶高程接近设计高程满足《港口工程桩基规范》规定最后灌入度要求时停锤，将高出设计高程部分截除，断口处打磨平整按照要求开坡口。

钢管桩的焊接应符合设计要求，除满足有关钢结构制作规范要求外，还应注意以下事项：

1）焊接前，应将焊缝上下30mm范围内的铁锈、油污、水气和杂物清除干净。

2）焊丝、焊条、焊剂应按规定烘干。

3）应首先将定位点标好，在施焊时对称进行焊接。当在露天焊接时，应考虑由于阳光照射可能造成的桩身弯曲。

4）钢管桩应采用分层焊接，每层焊缝的接头应错开，每层焊接完成后，应及时清除焊渣，进行外观检查。

5)管节拼接所用辅助工具（如夹具等）还应妨碍管节焊接时的自由伸缩。

6）当气温低于10°C时，不宜焊接。

4.3 附属设施

4.3.1护栏

护栏座高度为0.9m，可采购成品，护栏座也可采用8mm钢板焊接。护栏扶手采用DN80-φ89钢管与护栏座焊接，下部栏杆采用DN44-φ50无缝钢管，端部与护栏座焊接，中部可穿过护栏座预留孔。护栏仅在引桥两侧和主桥的背水面布置。

4.3.2系船柱

系船柱与主梁上翼缘采用角焊缝连接，中心轴线与主梁竖向腹板中心轴线重合,间隔5m布置一个，系船柱宜购买标准型号。

4.3.3迎水面防撞措施

主桥迎水面采用捆扎轮胎，以减轻船艇对栈桥的撞击。在主桥迎水面主梁加劲板开孔，将缆绳固定于加劲板，轮胎用缆绳捆扎。为了栈桥桥面美观，建议轮胎不得高于桥面50mm。

4.4 其它

钢结构防锈等级不得低于ST2级。栈桥钢结构部分除按规定防腐防锈外，采用银白色油漆饰面，防腐桥面采用木板本色。

本工程用钢材41.297吨，木材7.2方，C25混凝土14.20立方米，河塘清淤开挖土方4000方，工程总造价42.35万元。目前该栈桥已经建成并投入使用一年半左右，使用状况良好，受到业主一致好评。

5．结束语

桥位区的地质条件较好，多为大运河冲击形成的沙堆，摩擦力较大。在施工过程中，业主为了降低成本，将钢管桩变更为PHC桩，但是在试桩过程中，3根PHC试验桩24小时仅打入1.5m，所以最终又变更为钢管桩基础。

钢结构框架栈桥在抗震性能方面具有很大优越性，柔性大、有一定的消能隔震作用。同时，在现在设计中，越来越重视环保、景观绿化设计，钢结构栈桥与周围环境景观融合较好。钢材可以回收重复利用，目前钢结构在工程设计中得到越来越多的应用与推广。

注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文