冷弯卷边U型钢板组合梁在桥梁上部结构中的应用

甘旭东

(安徽省引江济淮集团有限公司，安徽 合肥 230000)

冷弯卷边U型钢板组合梁(简称U型钢板组合梁)是一种适用于小跨径(L<20m)的简支梁，由钢板冷弯卷边形成U型截面与混凝土桥面边组合而成，具有工业化程度高，现场作业量小，构造简单，自重较轻以及便于维护管养等特点。目前，我国没有此类结构桥梁应用研究，在钢材价格较低，国家去产能的大环境背景下，U型钢板板组合梁具有较高的研究应用优势和价值。

某项目公路桥梁，平面位于R=1630m的圆曲线上，设计桥梁跨径为3×16m，全长54.02m，单幅桥面宽16.25m，以此桥为实例进行U型钢板组合梁方案与传统的预应力混凝土简支T梁(以下简称“矮T梁”)方案综合对比。

1 U型钢板组合梁设计

1.1 设计原理

U型钢板板组合梁由钢板冷弯卷边形成的U型钢板主梁、混凝土桥面板和联结系3部分构成，可充分发挥混凝土受压和钢板受拉的优良特性。

1.2 设计方案

上部结构单幅采用5片U型钢板板组合梁，梁间距940mm，考虑到标准化设计、工厂化加工，钢主梁梁高为700mm，底板宽700mm，翼缘宽度为150mm，顶面总宽1600mm，冷弯卷边钢板厚14mm，每片梁设端横隔板和中横隔板，横隔板板厚18mm。桥面板板厚200mm，考虑吊装重量，横桥向分块，宽度1880mm，湿接缝相连，湿接缝宽度150mm；顺桥向分块，宽度2800mm，湿接缝相连，湿接缝宽度500mm。桥面板与U型钢板板翼缘处通过设置剪力钉群连接。

图1 U型钢板组合梁方案断面图

图2 冷弯卷边U型钢板

2 方案综合比较

按照常规设计方案，本桥上部结构采用矮T梁，分别从安全、耐久、环保、经济、适用、美观等方面与U型钢板组合梁设计方案进行对比。

图3 矮T梁(16米跨径)方案断面图

(1)安全性。2个方案均满足功能要求，矮T梁设计理论及施工工艺成熟，结构整体安全可靠，可以确保施工期间和正常使用过程中的安全性；U型钢板组合梁国内处于首次理论应用研究，设计理论和施工工艺处于探索研究阶段。

(2)耐久性。U型钢板组合梁采用钢-砼组合截面的结构形式，可充分发挥混凝土受压和钢板受拉的优良特性，其耐久性问题主要是钢材防腐问题。矮T梁若施工工艺控制不好，后期营运易出现混凝土开裂问题，开裂若不及时修复加固会加速钢筋的锈蚀，导致桥梁耐久性降低。

(3)环保性。混凝土的主要原料是砂石，就地开采砂石对环境造成破坏，减少砂石用量有利于环境保护，采用冷弯卷边U型钢板取代底板和腹板的混凝土，大大减少混凝土的用量。

(4)经济性。U型钢板组合梁上部结构轻盈，桥梁墩柱尺寸也相应减小，但随着目前钢材价格的提高，上部结构的造价较高，相比传统的矮T梁，性价比优势不明显。

表1 2种结构下经济指标对比

(5)适用性。矮T梁的预制过程从立模绑扎钢筋到混凝土浇筑，从张拉预应力到孔道压浆，直到铰缝凿毛，过程较多，且每个过程都需要大量人工的投入，时间也较长；而U型钢板采用冷弯成型，焊接工作量小，结构简单，操作方便，大大缩短预制时间和人工的投入。

(6)美观性。U型组合梁桥上部结构轻盈、简洁，美观性好。相比之下常规矮T梁体量较大，景观效果较差。

4 结 论

综上所述，与传统的矮T梁相比，U型钢板组合梁虽然造价优势不明显，但具有工业化程度高，现场作业量小，结构轻盈、简洁，美观性好及环保等特点，尤其在钢材价格较低，国家去产能的大环境背景下，U型钢板板组合梁还是具有较高的研究应用优势和价值。