重载作用下的临时施工钢栈桥有限元分析

甄相国+李明

摘 要：本文在總结国内外临时施工栈桥的基础上，对钢栈桥进行了简要的介绍。结合具体工程，简要叙述施工过程，并结合有限元分析理论及有限元分析软件Midas，建立钢栈桥的有限元模型，分析其在重载作用下的受力及变形。通过有限元分析，保证结构的安全性和适用性，并为此类工程提供一定的借鉴经验。

关键词：钢栈桥；有限元；受力分析

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.109

钢栈桥作为一种临时性的施工结构，其主要功用是连接水上施工平台和陆地，用来运输材料、设备，以保证施工的顺利、如期完成[1]。根据建造栈桥所用材料的不同，栈桥可分为木栈桥、混凝土栈桥和钢栈桥等[2]。其中，钢栈桥作为现在施工栈桥的主要应用形式，其无论是在承载力上，还是在施工的难易程度上都是施工的首选。

1 工程概况

某大桥全长499.175m，共计13跨，孔跨布置为24m+32m+（40+2×64+40）m+6×32m+24m，全桥分为0#～13#承台，共14个承台。因桥梁需跨越河流，这就牵涉到桥墩涉水的问题。大桥3#和4#桥墩为涉河桥墩，为了保证工程的顺利如期完成，该工程采用“先桩后堰”的工法施工桩基和承台。故需建立临时施工结构—钢栈桥，形成运输材料、机械设备的临时通道[3]。

钢栈桥上部结构以56a双拼工字钢作为横梁，36a工字钢作为分配梁，下部结构采用钢管柱。

2 钢栈桥施工

“钓鱼法”是钢栈桥常用的一种施工方法，适用于从河岸开始，第一孔栈桥架设完成后，采用吊机在桥上安装下一孔钢管柱及栈桥结构[5]，本工程就采用钓鱼法进行施工。首先用25t吊车配合振动锤进行钢管桩下沉施工，施工完成后进行钢管柱的连接，放置横梁、分配梁，最后进行桥面板地焊接。

3 钢栈桥有限元模型建立及结果分析

钢栈桥有限元分析：

对钢栈桥进行模型地建立，并对其强度和稳定性进行分析。

3.1 钢栈桥模型的建立

钢栈桥横梁及分配梁采用梁单元进行模拟，桥面板采用板单元进行模拟；横梁的约束采用简支约束，分配梁与横梁之间以弹性连接里的刚性连接进行模拟[6]；材料均采用Q235钢材，如表1.1；荷载主要为车辆荷载和结构自重荷载，车辆荷载如图1所示，F取值为500kN。以相邻两跨为基准，利用Midas软件进行钢栈桥有限元模型的建立。

3.2 有限元结果分析

根据有限元计算结果，取整座桥梁进行分析，全桥的应力与变形如图2所示。

由有限元分析结果可知，钢栈桥最大组合应力值177.6MPa，与Q235钢材的设计强度215MPa相比，是满足规范要求的。因此，钢栈桥在承载能力上使能够满足使用要求的。在一跨的跨中位置，出现最大的竖向位移，数值为6.9mm，按照规范[4]，满足最小变形小于l/500=12mm的要求。

4 结论

由于该工程承受的荷载较一般工程而言非常大，所以本文从施工及静力分析方面对临时施工钢栈桥进行简明的介绍分析。通过有限元分析，得出钢栈桥在重载作用下能够满足安全性与适用性要求的结论，但是出于安全性的考虑，局部应稍作补强措施。本文的计算结果精确合理，提供的施工及计算经验能够为类似工程提供一定的参考经验。

参考文献：

[1]马明，黄登侠.钢栈桥的结构设计分析和计算[J].公路交通科技：应用技术版，2013（08）.

[2]吴勇，史欢欢，付学军.45m跨大跨径开启式通航孔钢栈桥设计与施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2012（14）.

作者简介：甄相国（1981-），男，工程硕士在读，主要研究方向：土木工程施工。