鋼結(jié)構(gòu)棧橋設(shè)計(jì)要點(diǎn)探析

王成云

摘 要：現(xiàn)階段鋼桁架棧橋結(jié)構(gòu)已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在運(yùn)輸系統(tǒng)中的廣泛是應(yīng)用，這不僅對(duì)運(yùn)輸行業(yè)的健康發(fā)展有直接影響，同時(shí)對(duì)社會(huì)以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。本文主要對(duì)鋼桁架棧橋設(shè)計(jì)的思路以及方法進(jìn)行分析，并結(jié)合實(shí)際工程中的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)促使設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性與安全性得到保障。

關(guān)鍵詞：鋼桁架；棧橋設(shè)計(jì)；支承結(jié)構(gòu)

加工制造簡(jiǎn)單、安裝方便以及施工工期短等鋼結(jié)構(gòu)棧橋的顯著優(yōu)勢(shì)與特征，現(xiàn)階段已經(jīng)逐漸實(shí)現(xiàn)在各行各業(yè)運(yùn)輸系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用。大跨度不僅可實(shí)現(xiàn)對(duì)支承結(jié)構(gòu)的有效減少，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)對(duì)投資的有效節(jié)省，這為廠區(qū)規(guī)劃工作的順利進(jìn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)可幫助相關(guān)企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，幫助企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)激烈的社會(huì)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)的獲取。

一、鋼桁架結(jié)構(gòu)布置類別

支承結(jié)構(gòu)以及跨間結(jié)構(gòu)是棧橋航結(jié)構(gòu)的重要組成部分，本文涉及的鋼結(jié)構(gòu)主要是指跨間結(jié)構(gòu)。鋼結(jié)構(gòu)主要分為以下三種形式，分布為簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)、帶懸臂簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)以及連續(xù)結(jié)構(gòu)，下面我們對(duì)這三種結(jié)構(gòu)進(jìn)行仔細(xì)分析。

（1）簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)在鋼架架構(gòu)中可以說是最為常見的形式，不僅可獨(dú)立布置，也可對(duì)多個(gè)簡(jiǎn)支卡跨進(jìn)行布置。25-36m是一種較為經(jīng)濟(jì)的跨度。布置靈活以及多跨時(shí)可標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)支結(jié)構(gòu)的顯著優(yōu)勢(shì)與特征。弦桿內(nèi)力不均，跨中大兩端小，且跨中撓度較大是鋼架結(jié)構(gòu)的明顯缺陷。因此在設(shè)計(jì)對(duì)其使用時(shí)我們需要實(shí)現(xiàn)對(duì)其優(yōu)勢(shì)的使用與對(duì)缺陷的避免。

（2）棧橋在兩個(gè)相鄰建筑上無法避免不可以支承的現(xiàn)象，因此可將鋼架結(jié)構(gòu)做在一斷端或者兩端。懸臂的長(zhǎng)度主要由鋼桁架的一個(gè)或兩個(gè)節(jié)間長(zhǎng)度來決定，支承結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)與相鄰建筑之間互不干擾是懸臂結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)獨(dú)立抗震單元的要求也可在這一過程中實(shí)現(xiàn)有效的滿足。

（3）變形是小、應(yīng)力分布合理以及整體性好等都是連續(xù)鋼架結(jié)構(gòu)的特征與優(yōu)勢(shì)，大跨度以及設(shè)防烈度較高的地區(qū)都可結(jié)合實(shí)際情況實(shí)現(xiàn)對(duì)上述結(jié)構(gòu)的合理應(yīng)用。該項(xiàng)結(jié)構(gòu)對(duì)支承結(jié)構(gòu)的變形以及地基沉降要求有較高要求，因此相對(duì)于其他結(jié)構(gòu)來說該結(jié)構(gòu)使用較少。

二、鋼桁架棧橋組成

鋼架結(jié)構(gòu)棧橋主要是由主桁架、上下弦水平支撐以及水平橫梁組成，同時(shí)需要注意的是兩端門架、支座及圍護(hù)也在上述范圍涵蓋之內(nèi)。

（1）主桁架可以說是主要的承重結(jié)構(gòu)，直腹桿和斜腹桿是腹桿的兩種主要形式，“N”字形單向斜腹桿是斜腹桿一般采用的形式，靠近支座的斜腹桿應(yīng)該指向支座。棧橋的跨度以及荷載對(duì)桁架高度有直接影響，一般需要將距離控制在2.7-3.3m之間。最小距離為2.5m，最大不可以超過3.5m。桁架的節(jié)間長(zhǎng)度促使腹桿與斜腹桿之間形成一個(gè)夾角，一般距離為3m。在實(shí)際對(duì)先桁架的節(jié)間長(zhǎng)度進(jìn)行確定時(shí)可將傾角作為主要依據(jù)。無論是建模計(jì)算還是先棧橋角度變化都可通過調(diào)節(jié)上下弦節(jié)間長(zhǎng)度就可實(shí)現(xiàn)，在這一過程中工作效率可得到顯著的提高。

主桁架上下弦截面首選雙角鋼，但盡量不要選用每一規(guī)格的最大厚度，以免市場(chǎng)不宜采購(gòu)。當(dāng)桁架跨度較大時(shí)（一般超過36m），上下弦截面可以選用雙槽鋼代替角鋼。當(dāng)桁架跨度進(jìn)一步擴(kuò)大時(shí)（一般超過45m），可在桁架下弦桿應(yīng)力較大的區(qū)域設(shè)置拉桿，簡(jiǎn)稱下弦拉桿（見圖1），由于超靜定拉桿的設(shè)置，使得桁架有反拱的作用。豎向吊桿間距宜為主桁架的兩個(gè)節(jié)間距。下弦拉桿平面內(nèi)要設(shè)置水平支撐，同時(shí)在下弦拉桿轉(zhuǎn)折處的豎向支撐桿間也要設(shè)置豎向支撐，以保證下弦拉桿與主桁架的協(xié)調(diào)受力與穩(wěn)定。

跨間結(jié)構(gòu)由承重桁架、水平支撐、端框架及橫梁組成。承重桁架一般設(shè)計(jì)成梁式或懸臂式，一般不采用連續(xù)式超靜定多跨桁架，懸臂桁架的懸臂長(zhǎng)度一般不超過。桁架的節(jié)間是根據(jù)樓板的跨度來確定的。支撐樓板的橫梁應(yīng)該放在桁架的節(jié)點(diǎn)上比較好。

（2）上下弦水平支撐布置在與主桁架平面外正交的上弦和下弦平面，支撐布置形式一般為“x”或“K”字型布置。水平支撐受力按拉桿考慮，截面一般為單角鋼，規(guī)格應(yīng)滿足桿件長(zhǎng)細(xì)比要求，最小不宜小于70mm*6mm。支撐斜桿與主桁架的角度宜為40～50。

上下弦水平橫梁布置在主桁架上下弦節(jié)點(diǎn)處，上弦橫梁布置在上弦桿件上表面，下弦橫梁吊掛在下弦桿件下表面，與弦桿螺栓連接。上下弦水平支撐與橫梁共同承受棧橋橫向荷載，保證主桁架平面外的穩(wěn)定。

（3）棧橋兩端門架。門架作為上下弦水平支撐架的水平支座，將風(fēng)荷載通過門架傳到棧橋的支座上，還能保證棧橋主桁架的側(cè)向穩(wěn)定，抵抗風(fēng)荷載作用下主桁架與支撐平面間的剪切變形。根據(jù)門架受力要求，頂部?jī)蓚€(gè)節(jié)點(diǎn)必須是剛性連接。門架的立柱及橫梁一般選用雙槽鋼或H型鋼。

（4）棧橋支座分兩類。不動(dòng)支座（固定支座和鉸支座）和可動(dòng)支座（滑動(dòng)支座和滾動(dòng)支座），對(duì)非水平布置的棧橋，下支座采用不動(dòng)支座，上支座采用可動(dòng)支座?；瑒?dòng)支座相比滾動(dòng)支座位移較大，當(dāng)桁架跨度超過36m時(shí)，可動(dòng)支座不再采用滑動(dòng)支座，而用滾動(dòng)支座；當(dāng)桁架距地面高度超過30m時(shí)，考慮側(cè)向風(fēng)荷載較大，不動(dòng)支座不再采用鉸支座，而用固定支座。

（5）棧橋屋面及墻板圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用夾芯保溫壓型彩鋼板，用輕鋼檁條與主桁架連接。輕型圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有自重輕、安裝簡(jiǎn)單、施工速度快等優(yōu)點(diǎn)。

棧橋底板一般采用預(yù)制槽形板和壓型鋼板組合樓板。預(yù)制槽形板具有自重輕、施工安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，而壓型鋼板組合樓板具有剛度大、受力合理、整體性好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是施工費(fèi)用和自重較預(yù)制板高。棧橋底板要滿足沖洗地面的要求，故應(yīng)采用防水樓面做法，同時(shí)棧橋室內(nèi)兩側(cè)應(yīng)做擋水板。在棧橋下端與相鄰的建筑間應(yīng)做擋水條和地漏，使沖洗污水排出棧橋，在北方寒冷地區(qū)要采取排水管的防凍措施。

三、棧橋支承結(jié)構(gòu)

棧橋支承結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)成混凝土結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)，同時(shí)分為雙柱和四柱結(jié)構(gòu)。當(dāng)棧橋高度較低且兩側(cè)棧橋跨度較小時(shí)，可采用混凝土結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的雙柱支承結(jié)構(gòu)；當(dāng)棧橋高度較高且兩側(cè)棧橋跨度較大時(shí)，宜采用鋼結(jié)構(gòu)的四柱支承結(jié)構(gòu)，同時(shí)考慮設(shè)置柱間支撐，使得支承結(jié)構(gòu)的頂部位移控制在1H/250（H為支承結(jié)構(gòu)的高度）。

四、結(jié)語(yǔ)

通過對(duì)以上鋼結(jié)構(gòu)棧橋設(shè)計(jì)中的一些要點(diǎn)總結(jié)，同時(shí)結(jié)合實(shí)際工程來合理確定棧橋的布置形式，主桁架的幾何尺寸及桿件型號(hào)，最終達(dá)到經(jīng)濟(jì)與安全的目的。通過對(duì)鋼結(jié)構(gòu)棧橋橫斷面、構(gòu)件型號(hào)的選取及桿件的合理布局，使設(shè)計(jì)盡量做到經(jīng)濟(jì)、合理、安全、適用。

參考文獻(xiàn)：

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