混凝土组合梁桥工程应用分析

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摘要:在中等跨径桥梁中，钢———混凝土组合梁桥因为结构形式多样、受力性能优良、施工便捷质量可控等优点具有明显比较优势。以往研究桥梁经济性时，一般仅以材料用量进行对比，未考虑人工、机械、施工工艺、施工方法的不同而造成相同材料用量不同造价的事实。本文在对比材料用量的基础上，套用现行定额得到的造价指标来研究经济性。通过对中等跨径小箱梁、T梁、钢板组合梁和钢箱组合梁等不同梁型的材料用量和综合造价对比分析，表明在跨径相同时，钢板组合梁的造价最低，小箱梁与之接近，T梁造价约为钢板组合梁和小箱梁1.3倍，钢箱组合梁造价约为钢板组合梁和小箱梁4倍。钢箱组合梁因为没有标准图，且应用较少，实际设计中较为保守富余度高，可优化空间大，推出钢箱组合梁标准图集十分有必要。

关键词:钢—混组合梁桥;综合单价;造价;经济性分析

1中等跨径钢———混组合梁桥结构形式

随着我国桥梁建设水平的提高，60m～80m跨径的桥梁技术难度和20m～40m中小桥相比，并未显著增加，且对于简支钢———混组合梁而言，其常用跨径范围为20m～80m，经济跨径范围为30m～60m。故本文的中等跨径桥梁指的是单孔跨径介于30m～60m的桥梁，并以此进行介绍。钢———混组合梁桥结构形式多样，主要可以分为以下几种形式:钢板组合梁、钢箱组合梁、窄幅组合梁、波纹钢腹板组合梁及钢桁组合梁。实践中应用最为广泛的是钢板组合梁和钢箱组合梁。下文简要介绍这两种组合梁结构形式的构造。1.1钢板组合梁。钢板组合梁适用于简支梁和连续梁，主要由钢主梁、混凝土桥面板、抗剪连接件、横梁和加劲肋等部分组成。如图1所示。双主梁钢板组合梁通常为PC床板或者合成床板(合成床板指的是钢板底模和混凝土复合而成的顶板)，其简支梁可用范围:30m～65m，常规经济跨径:30m～50m;连续梁可用范围:30m～90m，常规经济跨度:35m～70m。多主梁钢板组合梁通常为RC床板或者合成床板，其简支梁可用范围:20m～60m，常规经济跨径:30m～45m;连续梁可用范围:30m～70m，常规经济跨度:35m～50m。钢板组合梁截面不闭合，抗扭特性差，在混凝土强度未形成时需要跨间横梁保证抗倾覆能力。对于双主梁钢板组合梁通常要求曲线半径应大于700m以上，对于多主梁钢板组合梁通常要求曲线半径大于300m以上。1.2钢箱组合梁。如图2。钢箱组合梁可采用RC、PC床板或者合成床板。其简支梁可用范围:30m～80m，常规经济跨径:40m～70m;连续梁可用范围:30m～110m，常规经济跨度:40m～80m。钢箱组合梁每个主梁截面闭合，抗扭刚度大，施工期间稳定性高，适应曲线能力强。通常要求曲线半径在100m以上。

2中等跨径钢———混组合梁经济性分析

2.1分析方法。本文将对20m～40m跨径范围内的常规装配式预应力混凝土梁桥，包括T梁和小箱梁;以及30m～55m跨径范围内的钢板组合梁和钢箱组合梁进行经济性分析对比。本文上部结构材料用量的依据是浙江省交通规划设计研究院有限公司的内部桥梁通用图。其中T梁与小箱梁依据最新的《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》JTG3362—2018和交通部部颁的标准图集编制。钢板组合梁是依据浙江省交通运输厅委托浙江省交通规划设计研究院有限公司编制的《钢板组合梁桥通用图》。钢箱组合梁因为没有标准图，其材料用量数据来自浙江省交通规划设计研究院有限公司设计的温瑞大道快速路一期工程施工图。在对不同梁型进行对比时，保证桥梁跨径、桥宽和结构形式一致下得出的结果最为准确。但是受制于通用图的局限以及实际项目中很难遇到跨径、桥宽以及结构形式完全一致的不同桥型，因此我们以每平方米的指标来对比。2.2材料用量对比。表1中组合小箱梁和组合T梁的混凝土和钢筋的材料数量包含10cm的钢筋混凝土铺装。分析可得:(1)对相同跨径，每平方米钢～混组合梁混凝土用量约为T梁的0.4～0.55，约为小箱梁的0.55～0.7。钢箱组合梁30m～40m混凝土用量和钢筋用量差别不大，是因为桥面板高度相同。45m～55m跨径钢箱组合梁采用了闭合截面箱梁，桥面板无承托，因此桥面板的高度相较比较小，混凝土和钢筋用量较少。(2)对相同跨径，每平方米T梁和钢板组合梁钢材用量约为小箱梁的1.4倍，钢箱组合梁的钢材用量约为小箱梁的4.5倍，约为T梁和钢板组合梁的3倍。2.3造价对比。根据浙江省交通工程管理中心2020年《质监与造价》第三期价格，对小箱梁、T梁、钢板组合梁、钢箱组合梁共4种结构形式的主要材料价格进行统计。其中混凝土材料是由其组成成分:水泥、中粗沙、碎石等构成。钢板梁和钢箱梁作为一个整体来套定额。材料单价如表2所示。各梁型综合单价如表3所示。其中钢筋综合了一级钢筋和三级钢筋的价格，钢绞线考虑了预应力锚具、波纹管等，钢材类型为Q345钢板。该表为套用定额和考虑了施工组织和各项措施费等得出的综合单价。根据表3和图3进行分析:(1)随着跨径的增加，小箱梁、T梁、钢板组合梁和钢箱组合梁每平方米的造价在同向增加。(2)跨径相同时，钢板组合梁的造价最低，小箱梁与之接近，T梁造价约为钢板组合梁和小箱梁1.3倍，组合钢箱梁约为钢板组合梁和小箱梁4倍。(3)造成组合钢箱梁造价偏高的原因可能为:钢箱组合梁应用较少，没有标准图套用，多用于节点桥，设计时较为保守富余空间较大。

3结语

(1)钢板组合梁和钢箱组合梁结构形式多样，适用范围广，在中等跨径桥梁比选中具备优势。(2)同等跨径下，钢板组合梁与混凝土梁桥相比，材料利用率高，适用跨径范围更广，造价更低，截面形式具有较高的经济性，值得推广使用。(3)目前实践中钢箱组合梁设计时较为保守，实际用钢量较大，可优化空间较大。随着其应用程度的增加，对钢箱组合梁进行截面优化且推出标准图很有必要。

参考文献

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［4］聂建国，吕坚锋，樊健生．组合梁桥在中小跨径桥梁中的应用［J］．哈尔滨工业大学学报，2007，39(2):663－667．

［5］JTG/TD64—01—2015．公路钢混组合桥梁设计与施工规范［S］．北京:人民交通出版，2015．

作者:林德周 蔡金标 刘哲 单位:1.浙江大学工程师学院 2.浙江省交通规划设计研究院有限公司