钢板组合梁桥经济性研究

2018-07-25武明

四川水泥 2018年7期

武明

(上海城兴市政工程设计有限公司，上海 200000)

0 引言

钢板组合梁桥充分利用了钢材与混凝土各自的优点，通常具有良好的综合技术经济效益，近年来在我国得到了长足的发展和越来越广泛的使用[1-3]。相对于混凝土梁桥来说，钢板组合梁高度较小、自重较轻，而且结构的延性更高、基础造价更低，同时便于标准化生产、现场安装质量高、施工周期短；而相对于钢桥来说，钢板组合梁的承载能力和刚度更好，整体造价也更低。自2015年以来，交通运输部着力于推广钢-混组合结构的应用，极大地促进了钢板组合梁桥的进一步发展。目前国内外对钢板组合梁桥设计、施工和受力性能的研究越来越多，但对其经济性的研究总体来说比较欠缺。本文以浙江省鄞州至玉环公路为工程背景，探讨典型跨径布置下钢板组合梁桥的经济性问题。

1 工程概况

浙江省鄞州至玉环公路椒江洪家至温岭城东段公路工程起于台州市东环大道，终点顺接城东高架路基段，主线全长20.965km。主线采用跨径60m以下采用钢板组合梁，跨径70～80m采用钢混组合结构（钢板组合梁或槽型钢箱组合梁）。钢板组合梁采用单幅四主梁方案，主线桥上部结构左右两幅总宽26.0m，两幅结构分离，通过现浇湿接缝连接。单幅设置四片钢板梁，主梁间距为3.1m，如图1所示。

图1 典型钢板组合梁断面布置

2 经济性研究

2.1 结构简支与结构连续的对比

钢板组合梁可用于简支结构，也可用于连续结构。从力学性能上说，简支结构可充分发挥钢板组合梁的优势，下缘钢结构受拉，上缘混凝土受压，且结构简单受力明确，对温度、支座沉降的适应性好；连续结构属超静定结构，在荷载作用下支点负弯矩对跨中正弯矩有卸载作用，使内力较均匀，但支点负弯矩由混凝土承担，需防止混凝土桥面开裂，以保证结构耐久性。对比35m简支梁与4×35m跨连续梁，简支结构用钢量212kg/m2，连续结构用钢量196 kg/m2，后者比前者节省约8.1%的钢材。但在钢筋用量上，连续结构多于简支结构，这是因为连续结构负弯矩区需要配置足够的粗钢筋来控制墩顶裂缝。总体来说，连续结构与简支结构的钢构件造价基本一致。

2.2 跨径的对比

跨径的大小直接影响桥梁的造价，因为跨径对跨越道路、桥梁、河道的方式有重要影响，对桥梁施工进度以及桥梁整体景观也有显著影响。对30m～60m多主梁的钢板组合梁进行经济性比较如图2所示。由图2可知，30m跨径的每平米造价最低，35m跨径的经济指标也较好，与30m跨径较为接近。根据上、下部结构的造价平衡，以及下行道路通行需求，对于背景工程，推荐35m为标准段的分孔跨径，配跨采用32.5m和30m。

图2 30～60m跨径钢板组合梁每平米造价

2.3 钢板组合梁与混凝土梁的对比

分别对30m、35m、40m跨径的预制简支混凝土箱梁、先简支后连续T梁、小箱梁和现浇连续箱梁，以及30m、35m、40m、45m、50m、55m跨径的钢箱组合梁等结构形式进行对比。图3为8个方案的经济性指标随跨径的变化曲线。由图可知，在 8种方案中，钢槽组合梁（单箱双室）造价最高；装配式预制混凝土小箱梁和T梁在35m跨径以下造价最低；钢板梁与小箱梁和T梁造价相当，在中小跨径领域具有极强的竞争力。