两种常见城市桥梁的方案比选

曹 聪 慧

(河北经贸大学管理科学与工程学院，河北 石家庄 050061)

两种常见城市桥梁的方案比选

曹 聪 慧

(河北经贸大学管理科学与工程学院，河北 石家庄 050061)

对两种常见城市桥梁在支撑方式、截面形式、施工方式等方面的优缺点进行了比较，并着重进行了造价分析。最后根据比选数据，给出了合理建议，为设计人员选择设计方案提供了一定的参考依据。

桥梁，箱梁，板梁，方案比选

0 引言

随着我国城市建设的快速发展，中小跨径桥梁的建设越来越多，结构形式也是多种多样，常见的有箱梁、空心板梁、T梁等。在桥梁设计中，要求桥的适用性强、舒适安全、建桥费用经济，城市桥梁还特别注重美观大方。各种桥型各有优点，造价也有差别，因此有必要对不同桥型进行比选，以做出最优的选择。

本文以较为常用的现浇预应力连续箱梁和预制预应力简支空心板梁这两种桥型作为比较对象，从支撑方式、截面形式、施工方式、综合造价等方面对这两种桥型进行了比较。本文选择的算例是位于郑州市城区的一座城市桥梁。根据各方面的比较结果，最后给出了方案选择的建议。

1 工程资料

该城市桥梁的基本资料如下：

桥梁总长72 m，跨径布置为22 m+28 m+22 m，桥梁横向布置为5 m(人行道)+3.5 m(非机动车道)+4×3.5 m(机动车道)+3.5 m(非机动车道)+5 m(人行道)=31 m。

常水位标高85.91 m，河底标高84.91 m。

2 设计方案

本次设计采用以下两个方案进行比较：

方案一：采用三跨现浇预应力连续箱梁。

方案二：采用三跨预制预应力简支空心板梁。

设计方案结构比较如表1所示。

4.牛巴氏杆菌病（肺炎型）。通过消化道、呼吸道、吸血昆虫、损伤的皮肤黏膜等方式感染。幼龄动物发病严重，病死率较高，无明显的季节性，环境变化和抵抗力降低是发病诱因，多呈地方流行或散发。

表1 设计方案结构比较

3 方案比较

现浇预应力连续箱梁与预制预应力简支空心板梁有其各自的特点，下面分别从以下几个方面对这两种桥型进行比较：支撑方式、截面形式、施工方式、造价比较分析。

3.1 支撑方式

支撑方式：方案一采用连续梁，方案二采用简支梁。

连续梁：优点是当荷载作用在连续梁上时，主梁上有正弯矩、负弯矩，而弯矩的绝对值均较同跨径桥的简支梁小，可相对节省主梁材料用量；在同一联连续桥内没有桥面接缝，行车较为顺适。缺点是连续梁桥的主梁是超静定结构，墩台的不均匀沉降会引起梁体各孔内力发生变化。因此，连续梁一般用于地基条件较好、跨径较大的桥梁上。

简支梁：优点是简支梁各孔独立工作，不受墩台变位的影响，施工时可用汽车式起重机将一片主梁一次架设成功。缺点是简支梁桥各孔不相连续，车辆在通过断缝时会跳跃，影响车速，且随着跨径增大，主梁内力将急剧增大，用料相应增多，因而大跨径一般不用简支梁。

3.2 截面形式

截面形式：方案一采用箱梁，方案二采用空心板梁。

受力特征：空心板梁受力以抗压和抗弯为主，箱梁受力除了承受抗压、抗弯外，还要承受较大的扭矩。在同跨度条件下，箱梁的抗扭能力比其他任何梁(如预应力T梁)都要强。箱梁顶底板都具有大的面积，能有效地抵抗正负弯矩并满足配筋需要，具有良好的动力特性和小的收缩变形值。

预应力筋布置：空心板梁一般布置纵向预应力筋，而箱梁一般要布置纵向、横向、竖向三个方向的预应力筋。

适用范围：空心板梁由于受建筑要求的限制，截面高度不可能太大，所以它的跨度也就受到了限制。箱形梁由于截面高度较大，所以它的跨度也就比空心板大得多。当桥梁跨度较大时，箱形梁是最好的结构形式，它的闭合薄壁截面抗扭刚度很大，对于弯桥和采用悬臂施工的桥梁尤为有利。

3.3 施工方式

施工方式：方案一采用现浇，方案二采用预制。

施工工艺：预制板属于安装，施工速度快；现浇板施工工艺相对复杂，施工速度慢。

使用功能：预制板边存在缝隙，防水性能不如现浇板，而填缝经常由于膨胀不同而形成不平整；现浇板则紧密平整。

结构整体性：预制板与梁连接属于铰接，并且都是单向单跨板，整体性差；现浇板是完全的刚性连接，并且能形成连续板，平面内刚度和整体性远超预制板，按照抗震规范计算，抗震性能大大提高。

3.4 方案造价比较分析

从背景资料中可知，河道常年水深1 m，可采用土围堰，围堰高出水面0.5 m；计价定额采用《河南省建设工程工程量清单综合单价》(2008)；信息价采用河南郑州市建设工程造价管理办公室主办发布的《郑州市建设工程材料基准价格信息》(2012年第2季度)，人工费按66元/工日计取，税率按3.477%计取。经计算，两个设计方案的造价比较如表2所示。

表2 设计方案造价比较

注意：在表2中，上部结构除包括必要的施工措施，如模板、少支架(或者预制场地)外，还包括大型机械进出场费用；桥墩、桥台的施工措施包括模板、脚手架；其余部位的混凝土工程包括模板措施。根据表2的比较数据，可以得出以下比较结论：

1)综合单价分析：从表2中可以看出，方案一的综合单价是方案二的1.36倍。两者的主要区别在上部结构、桥墩下桩基础、附属三部分。2)上部结构分析：方案一的上部结构综合单价是方案二的1.62倍，原因如下：方案一的中心梁高为1 600 mm，边缘梁高1 368 m；方案二的梁高为1 300 mm。在梁总宽和总长度相同的条件下，梁的截面高度不同，使得方案一的混凝土用量与方案二的混凝土用量比为1.6，钢筋用量比为1.65。方案一的预应力钢绞线用量是方案二的1.19倍。这是因为空心板梁受力以抗压和抗弯为主，一般只需设置纵向预应力筋；而箱梁受力除了承受抗压、抗弯外，还要承受较大的扭矩，需要设置横向、纵向、竖向三个方向的预应力钢筋。3)附属分析：方案一的附属综合单价是方案二的1.15倍。本次概算中，附属包括：支座、人行道、伸缩缝、桥面铺装、护栏、排水、搭板、锥坡等。其中两个方案的支座规格与数量差别较大。支座直接承受上部结构传来的荷载。方案一采用现浇箱梁，方案二采用预制空心板梁，方案一整体性好，所需支座数量比方案二少；方案一的上部结构使用钢筋混凝土的量比方案二多，需选用规格较高的支座。这样，方案一的支座受力之和大于方案二的支座受力之和，一般来讲，支座造价自然比方案二的高。4)桥墩下桩基础分析：方案一的桥墩下桩基础综合单价是方案二的1.37倍。结构重力、汽车制动力、温度等荷载，通过支座传递给桥墩，再传给桩，桩基通过与周围土的摩擦、桩端阻力等消减自身荷载。方案一的桥墩下桩基础顶面承受的荷载比方案二的大，因此方案一采用的桩基础为10φ1.8 m，L=50 m，方案二采用10φ1.5 m,L=50 m。

4 综合比选及结论

综上所述，两种桥型的比较总结如下：现浇预应力连续箱梁，优点是结构整体性好，刚度大，变形小，伸缩缝少，防水性能高，行车平顺舒适，抗风、抗震能力强以及后期养护简单等，其合理跨径范围为30 m～350 m；缺点是施工速度较慢，截面高度高，用料多，造价较高。预制预应力简支空心板梁，优点是施工速度快，造价较低；缺点是结构整体性差，伸缩缝多，防水性能差，车辆通过接缝处时可能会跳跃，影响车速，后期需加强养护，其合理跨径范围为8 m～20 m，30 m的跨径可以做空心板梁，但经济性相对差些。根据以上比较结果，建议设计人员根据建设单位的资金情况和需求选择方案，如果建设方资金比较充足，对桥梁的使用性能要求比较高，宜采用现浇预应力连续箱梁；如果施工工期较紧，建设资金较少，可以采用预制预应力简支空心板梁。

[1] 范立础.预应力混凝土连续桥梁[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 姚玲森.桥梁工程[M].北京:人民交通出版社,1997.

[3] 许克宾.桥梁施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.

[4] 姚玲森,程翔云.钢筋混凝土桥梁[M].北京:人民交通出版社,1982.

The scheme selection of two common city bridges

Cao Conghui

(CollegeofManagementScienceandEngineering,HebeiUniversityofEconomyandTrade,Shijiazhuang050061,China)

This paper compared the advantages and disadvantages of two common city bridges in support way, cross section form, construction mode and other aspects, and emphatically analyzed the cost, according to the data gave reasonable suggestions, provided certain reference for designers to choose design schemes.

bridge, box girder, plate girder, scheme selection

1009-6825(2015)28-0173-02

2015-07-21

曹聪慧(1985- )，女，助教

U442.54

A