基于钢板组合梁的装配式桥梁在城市高架桥中的应用

窦 巍

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)



基于钢板组合梁的装配式桥梁在城市高架桥中的应用

窦 巍

(安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

介绍了城市高架桥的建设现状，并以合肥市某高架桥工程为例，阐述了基于钢板组合梁的装配式桥梁设计方案，指出装配式桥梁结构具有施工速度快、质量高、成本低、环保等优点，值得推广应用。

高架桥，钢板组合梁，装配式桥梁，交通组织

1 城市高架桥现状

为缓解城市交通压力，目前，我国绝大部分一线城市及部分二线城市均建设了大量的城市高架桥。由于城市高架桥大多是短时间内集中建设项目，结构型式相对单调，除早期部分高架桥采用了空心板、组合箱梁、T梁等装配式结构外，近15年来，大部分城市高架桥均采用预应力混凝土现浇箱梁结构。伴随着城市高架桥的大量建设，现浇箱梁结构的优缺点愈发明显。城市高架桥见图1。

现浇箱梁的优势主要体现在以下两点：首先，横桥向可设计成大悬臂结构，有效增加桥下车辆通行空间，满足城市立体交通的需求；其次，现浇结构适应性强，满足高架桥梁互通及匝道的设置需求。

现浇箱梁的缺点也相对较多。最为突出的缺点是施工期间对城市交通的影响较大，特别是部分城市的闹市区快速化改造中，极易造成交通瘫痪。

2 基于钢板组合梁的装配式桥梁设计

本文以安徽省合肥市某6 km长高架桥方案设计为例。高架桥为双向六车道，标准段宽25.5 m，桥梁跨径以30 m为主。传统高架桥设计方案见图2。

方案设计中，上部结构采用了钢板组合梁结构。钢板组合梁设计断面见图3。

以30 m标准跨径为例，结构由四片钢梁与混凝土桥面板组成，中间通过剪力钉进行连接。钢梁梁高为1.6 m，钢梁间距5.275 m，混凝土桥面板板厚25 cm，根部及横梁处加厚至40 cm。其余跨径的梁段设计断面与图3类似，仅钢梁的梁高进行相应变化，其余35 m跨径钢梁梁高为1.8 m，40 m跨径钢梁梁高为2.1 m，50 m跨径钢梁梁高为2.7 m。高架桥变宽段根据断面宽度需要适当增加钢纵梁数量。钢纵梁均采用Q345钢材，为三块钢板焊接组成的工字型断面。桥面板均采用标准化制作的C40预制混凝土板，安装后采用C40微膨胀混凝土现场浇筑预制板之间的湿接缝。

下部结构采用大悬臂盖梁全预制桥墩。基础采用现浇承台接钻孔灌注桩基础。

3 装配式桥梁结构特点

相对于现浇箱梁，采用基于钢板组合梁的装配式桥梁方案具有以下结构特点。

3.1 施工速度快

现浇箱梁施工时，各道工序施工只能采用流水作业，缩短工期的手段仅为加大设备和劳动力的投入；而本方案中的桥面板预制和钢板组合梁分段加工制作均采用工厂化作业，施工时考虑和桥梁下部结构同步平行作业。以墩高18.5 m的30 m单孔桥梁为例，工期可节约58.6%，如表1所示。

表1 工期对比表

3.2 施工期交通组织

目前城市交通以路面交通为主，人口较多，早晚高峰交通尤其繁忙，且大多数城市现阶段施工工点多，城市道路占用较多，因此高架施工要尽量减小对城市通行的影响，做好交通组织。桥梁方案对施工期交通组织的影响主要表现在两个方面：

1)施工期地面系统的通行能力。采用现浇箱梁设计方案时，施工占用空间大，封闭时间长；另外在施工期间材料运输吊装及混凝土浇筑还需再次组织交通封闭和疏导，对交通影响极为严重。现浇箱梁施工期道路断面示意图如图4所示。

而采用装配式桥梁设计方案时，钢梁和桥面板施工利用架桥机架设，钢板组合梁构件、桥面板预制构件运输仅占用1个车道，交通封闭、疏导时间较短，对交通影响较小。装配式桥梁施工期道路断面示意图见图5。

2)被交道路的通行能力。跨越交口处，钢梁安装仅需搭设1道～2道临时支撑，基本不影响交口通行；而现浇梁需搭设贝雷梁，通行断面压缩明显，且组合梁比现浇梁支架占用时间大大缩短。

3.3 质量管控

装配式方案中钢梁、桥面板、桥墩均采用工厂预制，现场拼装的方案，设计、生产、安装标准化，科学化管理、机械化施工，施工环境好，便于质量控制和管理，构件实现标准化、模块化，可维修更换性强，质量能得到保证。目前国内各大型城市附近均有数家大型桥梁钢结构加工厂，运距均较短，能有效降低成本以及保证质量，有助于提升城市建筑水平。

3.4 保护环境

采用组合梁结构，可以大量减少混凝土的使用，减少城市周边的开山挖石，有利于保护环境，减少对城市环境的影响，在很大程度上被称为绿色建筑；另外采用预制桩结构，减少了桩基泥浆排放量，很大程度上降低了环境污染；此外，减少了封路时间，方便了项目周边群众的出行与商业经营。

3.5 节约造价

近年来随着钢材产能过剩，钢结构造价下降，同时人工成本大幅度提高，混凝土结构已不再具有明显的价格优势；同时钢结构自重较轻，下部结构造价节约更为明显。

本文以合肥地区4×30 m标准联为例，造价可节约8%，如表2所示。

表2 造价对比表 万元

4 结语

在当前钢铁产能的背景下，国务院、交通部、住建部等均发布了多条鼓励推广使用钢结构桥梁的意见，这将对行业的发展产生飞跃式的影响。

通过对基于钢板组合梁的装配式桥梁方案进行研究，使其最大程度的与城市建设的特点相协调，在今后城市建设中将具有极强的竞争力并得到有力的推广。

[1] 邵长宇.梁式组合结构桥梁[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.

[2] 项海帆.桥梁概念设计[M].北京：人民教育出版社，2011.

[3] 吴 冲.现代钢桥[M].北京：人民交通出版社，2006.

On application of assembly bridge in urban viaducts based on steel plate composite beams

Dou Wei

(AnhuiCommunicationsPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230088,China)

The paper introduces the construction of urban viaducts,illustrates the design scheme for the assembly bridge based on the steel plate composite beam by taking some viaduct in Hefei City as the example,and points out the assembly bridge structure is featured with fast construction speed,higher quality,lower cost and environmental protection,so it can be further extended.

viaduct,steel plate composite beam,assembly bridge,communication organization

1009-6825(2016)29-0174-02

2016-08-01

窦 巍(1984- )，男，硕士，工程师

U445

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