装配式多箱室钢箱梁在莞番高速中的应用

2021-08-26施贤真

工程技术研究 2021年12期

关键词：跨径块体钢箱梁

施贤真

东莞市路桥投资建设有限公司，广东东莞 523000

在城市道路的高架桥中，钢箱梁因其具有抗扭性能好、施工速度快、对交通影响小等优点受到越来越多的关注。随着公路等级的不断提高，公路桥梁的跨度和宽度也在逐步增加，对钢结构桥梁制造、运输、安装提出了新的要求。

文章以东莞-番禺高速公路（以下简称莞番高速）项目为例，提出一种装配式多箱室钢箱梁结构形式，尝试从装配化角度解决宽幅钢箱梁的制造、运输、安装问题，使其具备标准化设计、批量化制造、快捷化运输、轻量化安装的特点。

1 工程概况

莞番高速是东莞市“一环六纵三横”主干线的第二横，项目西连南沙大桥，东接河惠莞高速，是东莞中部东西向的重要主干线，建成后将与南沙大桥、河惠莞高速构建珠三角东西两岸的重要横向通道，其地理位置如图1所示。莞番高速路线全长64.5km，采用双向六车道高速公路标准建设，设计速度为100km/h。

图1 项目地理位置图

2 钢箱梁标准化设计和批量化制造

莞番高速项目在跨重要的地方路段处采用标准化、装配式多箱室钢箱梁设计，如根据地方道路的路幅宽度，采用45m、50m、55m跨径；特殊路段如跨越铁路的路段，采用70m跨径。钢箱梁主要由顶板、顶板加劲肋、腹板、腹板加劲肋、底板、底板加劲肋、横隔板及横肋组成。

为了适应不同跨径，便于装配化制造，钢箱梁采用多片主梁结构，如单幅标准桥宽约16.25m，采用三主梁结构，如图2、图3所示。单幅匝道流入流出处桥宽约23m，采用四主梁结构。单片主梁外形完全一致，顶板宽3.2m，底板宽2.2m，横坡通过绕横断面中的桥面板的内侧顶板位置旋转得到。在不同的跨径（40～70m）和桥宽（9～23m）情况下，可通过调整钢箱梁顶底板板厚和梁高来适应。例如，跨径为70m、桥宽16.25m时，钢箱梁顶底板宽度不变，顶底板厚度增大至18mm、梁高增大至3m即可适用上述要求。

图2 钢箱梁三主梁标准横断面（单位：mm）

图3 钢箱梁三主梁结构效果图

在标准化、预制装配化的理念指引下，莞番高速项目大力推广应用装配式多箱室钢箱梁，推动了小跨径钢箱梁的标准化设计，并在钢箱梁批量化制造方面进行了一定意义的探索，期望通过批量化制造实现钢结构桥梁规模化，弱化钢箱梁造价较高的“缺陷”，充分发挥钢结构材料强度高、施工速度快、制造和安装周期短的作用，进而获取较大的综合效益。

3 钢箱梁快捷化运输

根据项目实际情况，钢箱梁节段采用陆路运输，在工厂内加工板单元，拼装成块体单元，然后运送至现场，在现场再进行组装。为了便于快捷化运输，梁段块体单元划分结合交通运输部门关于公路超限运输的要求和运输市场平板货车的运输能力情况进行设计。

根据《超限运输车辆行驶公路管理规定》（交通运输部令2016年第62号）的规定，若车货总高度从地面算起超过4.5m，或总宽度超过3.75m，或总长度超过28m，以及有其他可能严重影响公路完好、安全、畅通情形时，大件梁段运输前应当报公路管理部门审批，并提交记录载货时车货总体外廓尺寸信息的轮廓图和护送方案。

为了更快捷地运输，减少审批等流程，结合市场目前平板货车平台总长约18.5m、高约1.25m、宽约2.5～3.0m的情况，梁段块体划分控制如下。

（1）块体高度：按平板货车平台高度1.25m考虑，块体高度控制在3.25m以下。

（2）块体宽度：根据厂家提供的板宽，又考虑与3.75m车道宽吻合，将单元件宽度定为3.6m左右，从而较好地避开车辆轮迹线，同时减少顶板的对接焊接工作量。

（3）块体长度：目前最大的平板货车平台总长约18.5m，主梁最大纵向长度不超过18m。也就是说，为了方便运输，钢箱梁块件尺寸宽度控制在3.6m以下，高度控制在3.25m以下，长度控制在18m以下。钢箱梁分块运输方案如图4所示。

图4 钢箱梁分块运输方案

4 钢箱梁轻量化安装

通过化整为零的方式，对钢箱梁进行了横、纵向节段划分，钢箱梁块件尺寸宽度控制在3.6m以下，高度控制在3.25以下，长度控制在18m以下，从而降低安装重量。例如，项目跨莞太路的70m简支钢箱梁，单幅桥梁钢材用量在690t，横向分成7个块体，纵向分成5段，最大的重量仅41.4t，安装对设备的要求较低，采用300t履带吊即可完成。通过上述方式，可以在现场钢箱梁安装过程中减少安装设备的投入，实现了轻量化安装。钢箱梁节段安装现场如图5所示。