热轧H型钢钢混组合梁在中小跨径公路桥梁中的应用实践

2019-11-06陈建荣

四川建筑 2019年4期

陈建荣

(辽宁省交通规划设计院有限责任公司，辽宁沈阳 110000)

1 概述

目前公路钢结构桥梁主要应用于大跨径和较大跨径桥梁(跨径30 m以上的桥梁)。据统计资料，截止2018年末，全国公路桥梁共85.15×104座，其中特大桥5 053座，9.05269×107m，大桥98 869座，2.63704×107m，中、小跨径桥梁74.76×104座，2.02886×107m。从数量和总长度来看，在现有桥梁庞大的规模中，中小跨径桥梁占有主导地位。如何在中小跨径桥梁(跨径小于等于20 m跨径的桥梁)中推广应用钢结构桥梁，对于钢结构桥梁应用推广具有重要的价值。

2 传统的中小跨径桥梁结构形式

传统国内中小跨径桥梁以钢筋混凝土现浇板、预制预应力空心板、钢筋混凝土现浇箱梁等混凝土结构形式为主。其中以空心板桥应用尤为普遍。考虑空心板桥受施工、自然侵蚀及运营环境等因素的影响，随着服役时间的延长，逐渐出现材料劣化、裂缝、铰缝损伤等病害，尤其铰缝是易损部位，在东北地区冬季常使用除冰盐，从而大大加剧铰缝的破坏进程，因此降低了空心板梁桥铰缝结构耐用性，这些病害的不断累积和发展，严重降低桥梁的承载性能并危及行车安全。目前国内部分省份已限制使用空心板桥。

3 热轧H型钢组合梁的特点

相对传统桥梁结构形式，热轧H型钢钢混组合梁具有以下优点：

(1)热轧H型钢直接热轧成型，无工厂加工制造程序，减少后期安装和架设的难度，没有钢板梁和钢箱梁要求较高的焊接或栓接工艺，没有预应力结构钢绞线张拉和灌浆、空心板梁铰缝连接等不易控制的施工工艺，施工简易，降低对设备和工人技术能力的要求，质量能够得到有效保证。

(2)热轧H型钢能避免焊接残余应力等不利影响，具有更优越的力学性能。

(3)热轧H型钢具有较低的价格，经济性能优越。

(4)能充分发挥混凝土的抗压和钢结构抗拉性能，具有更好的承载能力储备，有更好的耐久性。

热轧H型钢缺点：

(1)具备大尺寸热轧H型钢制造能力的厂家有限。

(2)配套后处理设备要求高，强度太高型材生产难度较大。

(3)目前国内最大热轧H型钢高度仅能达到1 008 mm，限制了热轧H型钢在更大跨径桥梁中应用。市场现货尺寸规格太少，通常不大于12 m，需要定制。

4 热轧H型钢钢混组合梁应用案例

4.1 案例1中桥

4.1.1 桥梁概况

案例1中桥全长为67.2 m，简支结构，桥面连续，跨径布置为5 m×13 m，桥面净宽为12 m。本桥为一座上部改建桥梁，原桥上部为空心板桥，改建为热轧H型钢钢混组合梁桥。重车混入率很高，荷载等级按1.3倍公路Ⅰ级设计。该桥已建成通车，全桥立面布置见图1。

图1 桥梁立面布置力图(单位：mm)

4.1.2 上部结构设计

桥梁横断面面布置见图2，热轧H型钢型号为HM708 mm×304 mm×15 mm×28 mm。钢材为Q345D。钢筋混凝土桥面板厚度为220 mm。梁端为厚度400 mm混凝土横梁。跨间设置一道槽钢横梁，通过高强螺栓连接。主梁立面布置见图3。桥梁施工和建成见图4、图5。

图2 桥梁标准横断面(单位：mm)

图3 主梁立面布置(单位：mm)

图4 实桥施工照片

图5 桥梁建成照片

4.2 案例2高速公路跨线桥

4.2.1 桥梁概况

案例2高速公路跨线桥，跨径布置为3 m×16 m，交角为125°，本桥位于R=1 300 m的右偏圆曲线内。桥面净宽为11.45 m，为新建热轧H型钢组合梁桥。荷载等级为公路Ⅰ级。该桥在建。全桥立面布置见图6。简支结构，桥面板连续，钢梁在墩顶断开。

图6 桥梁立面布置(单位：mm)

4.2.2 上部结构设计

横向共布置6片梁，梁间距2 250 mm，标准横断面布置见图7，跨间横梁处横断面见图8。由于本桥为变更桥梁，原设计为空心板桥，下部净空有限，梁高控制设计，为满足净空和设计受力需要，本桥采用热轧H型钢加盖板形式。热轧H型钢型号为HM588 mm×300 mm×12 mm×20 mm，盖板厚度20 mm，宽度450 mm。钢材为Q345qDNH，耐候钢，免涂装。钢筋混凝土桥面板厚度为220 mm。为减少施工对下面道路通行干扰，本桥上部采用装配式设计，桥面板分块跟每片钢梁整体预制，现场吊装到位后通过湿接缝将每片梁连成整体，类似于T梁施工方式。为加强墩顶桥面板抗裂能力，在墩顶1 m左右现浇高强高性能混凝土，混凝土抗拉强度大于7 MPa，该段混凝土不与型钢连接。梁端为厚度400 mm混凝土横梁。跨间设置一道槽钢横梁，通过高强螺栓连接。主梁立面布置见图9。