钢结构栈桥设计要点探析

王成云

摘 要：现阶段钢桁架栈桥结构已经逐渐实现在运输系统中的广泛是应用，这不仅对运输行业的健康发展有直接影响，同时对社会以及经济发展有极大的促进作用。本文主要对钢桁架栈桥设计的思路以及方法进行分析，并结合实际工程中的设计经验促使设计的经济性与安全性得到保障。

关键词：钢桁架；栈桥设计；支承结构

加工制造简单、安装方便以及施工工期短等钢结构栈桥的显著优势与特征，现阶段已经逐渐实现在各行各业运输系统中的广泛应用。大跨度不仅可实现对支承结构的有效减少，同时可实现对投资的有效节省，这为厂区规划工作的顺利进行打下坚实基础。同时可帮助相关企业实现经济效益最大化，帮助企业在竞争激烈的社会环境中实现优势的获取。

一、钢桁架结构布置类别

支承结构以及跨间结构是栈桥航结构的重要组成部分，本文涉及的钢结构主要是指跨间结构。钢结构主要分为以下三种形式，分布为简支结构、带悬臂简支结构以及连续结构，下面我们对这三种结构进行仔细分析。

（1）简支结构在钢架架构中可以说是最为常见的形式，不仅可独立布置，也可对多个简支卡跨进行布置。25-36m是一种较为经济的跨度。布置灵活以及多跨时可标准化设计是简支结构的显著优势与特征。弦杆内力不均，跨中大两端小，且跨中挠度较大是钢架结构的明显缺陷。因此在设计对其使用时我们需要实现对其优势的使用与对缺陷的避免。

（2）栈桥在两个相邻建筑上无法避免不可以支承的现象，因此可将钢架结构做在一断端或者两端。悬臂的長度主要由钢桁架的一个或两个节间长度来决定，支承结构的基础与相邻建筑之间互不干扰是悬臂结构的主要优点，同时独立抗震单元的要求也可在这一过程中实现有效的满足。

（3）变形是小、应力分布合理以及整体性好等都是连续钢架结构的特征与优势，大跨度以及设防烈度较高的地区都可结合实际情况实现对上述结构的合理应用。该项结构对支承结构的变形以及地基沉降要求有较高要求，因此相对于其他结构来说该结构使用较少。

二、钢桁架栈桥组成

钢架结构栈桥主要是由主桁架、上下弦水平支撑以及水平横梁组成，同时需要注意的是两端门架、支座及围护也在上述范围涵盖之内。

（1）主桁架可以说是主要的承重结构，直腹杆和斜腹杆是腹杆的两种主要形式，“N”字形单向斜腹杆是斜腹杆一般采用的形式，靠近支座的斜腹杆应该指向支座。栈桥的跨度以及荷载对桁架高度有直接影响，一般需要将距离控制在2.7-3.3m之间。最小距离为2.5m，最大不可以超过3.5m。桁架的节间长度促使腹杆与斜腹杆之间形成一个夹角，一般距离为3m。在实际对先桁架的节间长度进行确定时可将倾角作为主要依据。无论是建模计算还是先栈桥角度变化都可通过调节上下弦节间长度就可实现，在这一过程中工作效率可得到显著的提高。

主桁架上下弦截面首选双角钢，但尽量不要选用每一规格的最大厚度，以免市场不宜采购。当桁架跨度较大时（一般超过36m），上下弦截面可以选用双槽钢代替角钢。当桁架跨度进一步扩大时（一般超过45m），可在桁架下弦杆应力较大的区域设置拉杆，简称下弦拉杆（见图1），由于超静定拉杆的设置，使得桁架有反拱的作用。竖向吊杆间距宜为主桁架的两个节间距。下弦拉杆平面内要设置水平支撑，同时在下弦拉杆转折处的竖向支撑杆间也要设置竖向支撑，以保证下弦拉杆与主桁架的协调受力与稳定。

跨间结构由承重桁架、水平支撑、端框架及横梁组成。承重桁架一般设计成梁式或悬臂式，一般不采用连续式超静定多跨桁架，悬臂桁架的悬臂长度一般不超过。桁架的节间是根据楼板的跨度来确定的。支撑楼板的横梁应该放在桁架的节点上比较好。

（2）上下弦水平支撑布置在与主桁架平面外正交的上弦和下弦平面，支撑布置形式一般为“x”或“K”字型布置。水平支撑受力按拉杆考虑，截面一般为单角钢，规格应满足杆件长细比要求，最小不宜小于70mm*6mm。支撑斜杆与主桁架的角度宜为40～50。

上下弦水平横梁布置在主桁架上下弦节点处，上弦横梁布置在上弦杆件上表面，下弦横梁吊挂在下弦杆件下表面，与弦杆螺栓连接。上下弦水平支撑与横梁共同承受栈桥横向荷载，保证主桁架平面外的稳定。

（3）栈桥两端门架。门架作为上下弦水平支撑架的水平支座，将风荷载通过门架传到栈桥的支座上，还能保证栈桥主桁架的侧向稳定，抵抗风荷载作用下主桁架与支撑平面间的剪切变形。根据门架受力要求，顶部两个节点必须是刚性连接。门架的立柱及横梁一般选用双槽钢或H型钢。

（4）栈桥支座分两类。不动支座（固定支座和铰支座）和可动支座（滑动支座和滚动支座），对非水平布置的栈桥，下支座采用不动支座，上支座采用可动支座。滑动支座相比滚动支座位移较大，当桁架跨度超过36m时，可动支座不再采用滑动支座，而用滚动支座；当桁架距地面高度超过30m时，考虑侧向风荷载较大，不动支座不再采用铰支座，而用固定支座。

（5）栈桥屋面及墙板围护结构采用夹芯保温压型彩钢板，用轻钢檩条与主桁架连接。轻型围护结构具有自重轻、安装简单、施工速度快等优点。

栈桥底板一般采用预制槽形板和压型钢板组合楼板。预制槽形板具有自重轻、施工安装方便等优点，而压型钢板组合楼板具有刚度大、受力合理、整体性好等优点，缺点是施工费用和自重较预制板高。栈桥底板要满足冲洗地面的要求，故应采用防水楼面做法，同时栈桥室内两侧应做挡水板。在栈桥下端与相邻的建筑间应做挡水条和地漏，使冲洗污水排出栈桥，在北方寒冷地区要采取排水管的防冻措施。

三、栈桥支承结构

栈桥支承结构可以设计成混凝土结构和钢结构，同时分为双柱和四柱结构。当栈桥高度较低且两侧栈桥跨度较小时，可采用混凝土结构或钢结构的双柱支承结构；当栈桥高度较高且两侧栈桥跨度较大时，宜采用钢结构的四柱支承结构，同时考虑设置柱间支撑，使得支承结构的顶部位移控制在1H/250（H为支承结构的高度）。

四、结语

通过对以上钢结构栈桥设计中的一些要点总结，同时结合实际工程来合理确定栈桥的布置形式，主桁架的几何尺寸及杆件型号，最终达到经济与安全的目的。通过对钢结构栈桥横断面、构件型号的选取及杆件的合理布局，使设计尽量做到经济、合理、安全、适用。

参考文献：

[1] 田娥，杨正军，李毅，等.大型钢结构工程中临时钢栈桥设计及验算[J].工业建筑，2012，42（9）：157-161.

[2] 刘良永.探析钢结构输煤栈桥设计[J].城市建设理论研究：电子版，2012（8）.