公路常规桥梁检修通道平台的标准化设计

孙 莉

(1.安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司 合肥市 230088; 2.公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心 合肥市 230088)

0 引言

目前我国已基本形成以高速公路为骨架的干线公路网，随着公路建设的日趋完善，我国公路发展的重点将会由大规模快速建设向大规模养护转型，公路养护将成为我国公路发展的新主题。面对这一问题，交通运输部提出了“建设是发展，养护管理也是发展，而且是可持续发展”的科学发展观。

桥梁是公路系统中的重要基础设施，其良好的服役状态对保证道路交通的长期安全畅通起着决定性的作用。一般来说，桥梁的设计使用年限要达到50～100年。在我国，公路交通呈现流量大、车载重等特点，更加速了桥梁的老化。公路桥梁要保持良好的服役状态，对其进行有效的养护加固则显得尤为重要。

为给桥梁结构的运营养护提供全面有力的保证，从全寿命设计的角度出发，在桥梁设计时即应充分吸收以往运营养护管理中的经验，将后期养护维修操作的可能性、经济性、安全性等方面纳入设计范围，在桥梁建设时将结构巡检通道、易损件的更换条件、结构安全永久观测点等检修条件一并建成，从而实现结构主要部件的可到达、可检修和可更换[1]。

目前大型、重点桥梁建设中较重视检修通道的设置，而在我国桥梁占比最大的常规桥梁(装配式箱梁、T梁、现浇箱梁等)则很少设置此类设施，或者设施难以满足管养需求[2]。此外，现有的检修设施设计未有统一的方式和原则，标准化程度不高，设置方式、位置与使用性能等与实际需求有差距。目前迫切需要一种适用于公路常规桥梁、标准化程度高、简单实用，让养护人员可以方便、安全地进行日常性抵近观察桥梁重点易损部位的设施。

1 公路桥梁检修通道的组成

公路桥梁检修通道一般指固定在桥梁结构上的检修爬梯、检修平台等，通过合理的规划，能使它们形成一个连续路径，使检修人员能够从桥面或桥下出发，抵达桥梁上需要维修的多个部位[3]，它主要包括：

(1)平台系统，包括为养护人员提供工作空间的平台结构和其支撑系统，如图1所示。平台系统的主要应用场景包括：横向设置于墩台顶的检修平台(如图1检修平台1)，用于对支座、梁端进行检修>和养护；沿上部结构主梁纵向设置的检修平台(如图1检修平台2)，主要用于对上部结构主梁进行检修和养护；此外在上部结构的一些关键部位，如体外预应力锚固处，也会设置检修平台。

图1 桥梁检修通道

(2)梯道系统，要从地面或桥面上到达上述各种检修平台，需设置相应的联络梯道。

2 检修平台的标准化设计问题及思路

公路常规桥梁的形式多样，包括装配式混凝土箱梁、T梁、现浇箱梁等，以及近年来开始广泛采用的中小跨径钢混组合梁，不同上部结构主梁对应需采用不同形式的墩台，因此实际桥梁项目对检修通道平台的布置要求会多种多样。此外，从养护需求方面来说，有的项目需设置纵向的检修通道，有的需从桥面到达梁底的人孔，有的需查看支座，所以检修通道平台需要适用的场景繁多。

但鉴于平台的主要功能是为养护人员提供工作空间，当将整个平台系统划分成平台结构和支撑结构，如图2所示，则可以将平台结构标准化。通过支撑结构的调整和布置来实现不同桥梁结构上、不同养护需求下平台系统的标准化设计。

图2 平台系统组成示意图

实际项目中桥梁上下部结构的尺寸多样，如桥梁宽度不同时，平台的布置长度就不同；墩台的形式不同时，支撑的形式和布置间距就需要改变。为了适应尽可能多的工况，将设计几种长度的平台标准段以适应不同的支撑间距，并且通过平台标准段的组拼来实现各种长度平台的布置。

图3 平台组拼示意图

图3示例了将3个长度为4m的平台标准段组拼为一座长12m的完整平台。同时可设计几种标准形式的支撑，使平台可以支撑或吊挂在桥梁的上下部结构上。此外，在平台系统的设计中考虑工厂化生产、装配化施工的可能性，尽量采用小型化、标准化的构件，并尽可能多地采用螺栓连接。

3 平台系统的标准化设计

3.1 两种结构体系的检修平台

有关检修平台，主要有两种结构体系，一种为图4所示的主纵梁体系(后称“纵梁平台”)，以双纵梁为主受力构件，纵梁简支在支撑结构上；平台防护栏杆仅提供防护功能，承受局部荷载，不参与主体结构的受力，可局部拆除；另一种则为图5所示的桁架结构体系(后称“桁架平台”)，由型钢杆件组成的桁架是主受力构件，桁架的上弦杆和腹杆除是主受力构件的一部分外，同时也作为护栏，提供防护功能。

图4 纵梁平台组成

图5 桁架平台组成

这两种结构体系各有优缺点，纵梁平台主要依靠纵梁承载，为简支结构，当跨度逐步增大时，主纵梁的梁高需要不断增大，这会导致结构的总高度相对较大，而一般桥梁结构上的布置空间较局促，检修平台的总高度越大则越不便于布置，此外，梁高的增大也会导致用钢量增加较多。但另一方面，纵梁平台形式简洁，美观性较好；防护栏杆的布置简单，受力明确，仅承受局部荷载，可根据实际布置的需要局部取消或单侧取消，节省材料。

桁架平台依靠桁架承载，将安全防护栏杆与结构构件融合，一般护栏扶手高度需至少在平台板顶面以上1m[4]，则桁架高度至少1m，根据简支桁架梁梁高与跨度之间的关系，一般为1/10～1/16，公路简支桁架的经济梁高大致为跨径的1/5.5～1/8，则桁架体系平台的单跨跨度最小可达到6m，跨越能力较强。且通过标准化设计，桁架平台既可为简支结构，也可形成连续结构，支撑的布置方案较多，因此对各种桥梁结构的适应性较好。但桁架平台的上弦杆和腹杆是主受力结构的组成部分，不能随意取消，结构形式较固定，当平台只需设置单侧护栏或平台需要与其他检修通道衔接时，桁架平台则不如纵梁平台可调余地大，材料也更浪费。

纵梁平台选用槽钢来制作纵梁，选择4种标准段长度2m、4m、6m和8m，按简支梁设计，设计荷载参考文献[5]，槽钢的选用如表1所示。

表1 纵梁槽钢型号选取 mm

对桁架平台，结合桁架结构的受力特点，设计2m长标准段，标准段之间通过连接构造可以不断接长，如图5所示，因桁架结构跨越能力强，可每隔6～8m设置一道支撑。同样基于文献[5]的设计荷载，经过计算分析，桁架平台的上下弦杆选用角钢L80mm×6mm，各类腹杆、横向联结系等选用角钢L50mm×5mm。

3.2 支撑结构的标准化设计

实际桥梁项目中，检修平台设置的原因多样，平台既可能依附在上部结构主梁上，也可能附于下部结构墩台上[6]。结合前述平台的标准设计，形成了悬臂支撑、三角架支撑、吊挂支撑三种标准设计。

(1)悬臂支撑

悬臂支撑一般采用等截面或变截面H型钢，如图6所示，主要适用于平台净空易于满足的场合。悬臂式支撑的主要优点在于结构简单、受力明确、施工方便且不占用平台下空间，因此在平台净空易于满足的前提下，优先考虑采用悬臂支撑。当H型钢悬臂长度不超过1.2m时，采用HW125×125型号H型钢满足构造要求和受力需求。

图6 悬臂支撑

(2)三角架支撑

三角架支撑结构由竖向槽钢、水平T型钢及斜向角钢焊接而成，如图7所示。在实际使用中，支撑可通过改变竖向槽钢的长度，来满足不同平台结构净空的要求。这类支撑结构适用范围较大，大部分盖梁和桥墩均能适用，尤其适用于盖梁高度较小，导致悬臂式支撑无法满足平台净空要求的情形。

图7 三角架支撑

结合三角架的受力特点，并从标准化设计的角度出发，固定水平T型钢(TW62.5×125)和斜向角钢(∠63×63×5)的型号，以竖向槽钢的型号和长度作为变化参数，形成各种不同的三角架支撑，以适应不同类型、不同跨径的平台，如表2所示。

(3)吊挂支撑

吊挂支撑为角钢杆件焊接而成的U型结构，如图8所示，一般通过锚固连接构造附于上部结构主梁的梁底。在实际使用中，当布置需要或因考虑平台与其他附属结构变形协调而需将检修平台附于主梁上时，可以选用吊挂支撑。

图8 吊挂支撑

3.3 平台系统的选用

按照模块化的设计思路，可用上述的两种类型平台的不同长度标准段拼装出不同长度的平台，拼装的方案往往不止一种。例如总长为12m的平台，可以用纵梁平台组拼，有三个拼装方案：6个2m长标准段、3个4m长标准段拼装和2个6m长标准段；也可用桁架平台组拼，用其2m标准段拼装出2×6m的连续结构。

选择拼装方案时，需要综合考虑可行性、安全性、经济性和施工便利性等因素。一般可遵循以下原则：

(1)支撑设置条件较好时，可供选择的拼装方案较多，可从经济性、施工便利性等角度考虑进行选择。

(2)支撑设置受限制时，主要按支撑位置选择平台标准段。支撑结构与平台的配合使用如表3所示。

表3 支撑结构的适用性

(3)结构表面预埋件施工或后锚固施工不方便时，尽量选择跨径较大的平台标准段，以减少支撑数量。

(4)桁架平台可形成多跨连续结构，相比纵梁平台的简支结构要更稳健，在支撑间距相同时，一般优选桁架平台。

(5)虽然平台在设计时，考虑支撑间距可能达到8m。但在实际使用时，要在视觉观感上给使用者以安全感，应尽可能保证支撑间距不超过6m。

(6)当平台的一侧连续紧靠桥梁结构构件时，可取消一侧护栏设置，此时选择纵梁平台经济性较好。

4 结语

研究了适用于公路常规桥梁检修通道的主纵梁结构体系平台与桁架体系平台的标准化设计，从设置的角度来说，2m、4m的主纵梁结构体系平台的主要使用范围为短平台。桁架体系平台的单跨跨度最小可达到6m，平台结构的跨越能力较强，可主要适用于大支撑间距的情况。标准化的设计可以缩短设计工期，大幅度提高养护设施的标准化程度，可工厂化生产与装配化施工，进而提升建设质量与效率。