钢混组合箱梁桥的技术特征及设计研究

文/习勇 湖南大学设计研究院有限公司 湖南长沙 410082

城市经济的飞速发展，交通行业得到更好的发展机遇，道路不断增加，并在持续建设中。由此桥梁的应用机会也得到增长，尤其是交通运输路线的增长，高速公路的网络体系不断完善，存在路线交叉的情况，需要枢纽互通的跨线桥梁，本次研究就针对钢混组合箱梁桥的技术特征与技术进行研究。

1、桥梁建设的基础资料

本次拟建圭塘河欧莱雅郡桥梁工程位于长沙市雨花区时代阳光大道与桃花路交叉口处，桥梁总宽16.5m，采用组合梁，梁高0.85m，桥面再铺设10cm沥青混凝土桥面铺装，为建少桥上纵坡，桥面不设横坡。

钢混组合桥梁的优势在于利用钢材与混凝土自身的特点与力学性能，充分发挥组合优势，并降低了两者的缺点对整体桥梁施工的影响。其中组合梁由8片工字钢梁（Q345C钢材）组成，梁中心距为2m,工字钢高为550mm,顶板厚20mm,宽400mm,腹板厚16mm，底板厚32mm,宽700mm；桥台处设置70cm宽端横梁，跨中设置五道横向联系板；上部桥面板采用C55无收缩砼，承托处厚30cm，中间处厚22cm。

2、钢混组合箱梁桥的技术特征

首先钢混组合箱梁桥在设计上，结构重量小，拥有较强的跨越能力，能够在满足截面抗弯和抗扭性能，并缩小下部结构的工程用量。因为桥梁建设中，应用的钢结构自重轻，在中墩支点的负弯矩设计中，有效降低其使用几率，桥梁下方净空的占据面积较少，桥梁的外形得到优化[1]。

其次是桥梁的结构刚度好，桥面的使用性能较高，与钢箱梁桥相比，组合钢箱梁桥的结构刚度更大，稳定性与安全性更好。在实际施工中，可以形成标准化的工艺，有利于进行广泛推广。

最后是钢混组合箱梁桥在设计中，具有较好的抗震性能与经济性能。因为桥梁自身结构重量比较轻，地震影响小。还可以进行分块预制，然后进行连接，从而这种施工工艺能够现场拼装。钢混组合箱梁桥设计中，经济指标更低，可以有效降低工程量[2]。

基于以上内容，总结钢箱梁、混凝土梁和钢混组合箱梁的优缺点，具体如表1所示。

3、钢混组合箱梁桥的设计研究

3.1 跨径布置

首先进行桥梁的跨径布置，需要结合实际情况，如跨越要求、工程风险和施工建造，还有上下部结构建造的技术经济性。组合箱梁桥的跨径配置采取预应力连续梁桥的匹配关系，边中跨比例在0.6-0.8范围内。

3.2 梁高选取

梁高的设计与桥梁实际结构的受力情况相关，并考虑多种施工工艺。因为箱梁桥在施工上的多种手段，有较多变化，所以变高度梁的高跨比在支点处是1/15-1/23范围内。

3.3 截面选取

组合箱梁桥在截面选取中，可以通过多箱室截面的方式，然后进行横向联结，更好的进行吊装和运输，但因多箱室截面在实际使用中，无法适应更大跨径，所以组合箱梁桥后期要选取单箱室截面，增加桥梁的宽度范围，一般在20m左右。

一旦桥梁宽度增加，那么也对应增加对其的要求，针对质量控制方面，可以通过三种方式实现，以是分幅建设、二是增加箱室，三是增加两侧挑臂长度。桥梁宽度没有超出20m时，通过单箱单室截面，配合大悬臂加劲的设计理念；桥梁宽度超过20m时，可以通过整幅桥梁建设的方式，提升对桥梁结构横向受力的要求，这些方法都能够体现美观性。需要注意的是，上部截面形式选取有所不同，对应的下部结构设计需要进行相应调整[3]。

表1：钢箱梁、混凝土梁和钢混组合箱梁的优缺点

表2 装配式工序与现浇工序

图1 钢混结构箱梁桥连接构造示意图

3.4 构造设计

钢混组合箱梁桥在构造设计中，包含了多种部分，针对细节的构造处理要充分认识钢梁的构造，包括钢截面构造以及加劲结构等，确保正弯矩区处于受力状态；混凝土桥面板构造，也是需要考虑的内容，该部分一直暴露于外部环境，会受到环境以及气温等条件的影响，耐久度会相应受到影响。最后是钢混结构的接连构造，如图1所示。

由图可知，实际设计需要靠连接件的种类，布置范围以及间距等，钢混连接组合的目的是防止钢与混凝土使用状况发生相对滑移，控制承载能力状态下的滑移量，同时需要抵抗桥面板的掀起效应，防止钢混材料的脱离。

3.5 施工工序

（见表2）

结语：

以往的桥梁设计中，大部分通过预制装配或是现浇混凝土结构，其跨越能力有限。而组合结构能够有效降低自重，有较好的跨越能力，通过钢梁的模板支撑，在减短工期的同时，降低了对环境的影响，由此应进行推广使用。