新建常规长桥结构技术经济指标比选研究

王华伟，赵志彦

（浙江数智交院科技股份有限公司，杭州 310000）

1 引言

新建常规长桥结构的技术和经济指标比选在施工期间是项目单位关注的重点，要求在施工过程中，对不同结构的优势与成本进行控制，并得出最优方案。

2 工程概述

某项目位于我国平原区，区域内水系发达，常规桥梁的桥型要从安全、耐久、适用、环保、经济和美观等方面予以确定。施工遵循标准化施工，并结合现代化手段与技术采取统一作业。为降低新建常规长桥结构的施工成本，节省工程造价，需要做好新建常规长桥结构的技术经济指标比选，选择合适的方案。

3 新建常规长桥结构技术经济指标比选

3.1 上部结构形式比选

跨径小于20 m 的桥型常使用1.24 m 宽幅大铰缝空心板结构。近些年，在桥梁事业发展过程中出现了新的梁型，如矮T 梁。矮T 梁有传统T 梁的特点，但梁高较低。在本项目中，空心板的跨径确定为10～16 m，使施工更加简单便捷，且吊装重量较轻。但也发现连接铰缝在空心板横向较多，铰缝连接难以向更大跨径发展，结构受力薄弱等问题。近些年，空心板的使用开始受到限制，在净空高度符合要求的基础上，需采用T梁、小箱梁。而空心板的应用条件只局限于净空高度受限、交通量较小等情况。因此，为强化空心板梁的铰缝设计，应选择大铰缝形式[1]。

在新建常规长桥项目中，T 梁、小箱梁成为首选。选择T梁、小箱梁时，可通过结构性能、跨径适用性等各项性能的比较予以确定。

从使用结果看，T 形梁和小箱梁各有优缺点，但综合评价而言，小箱梁在跨中增加横隔板后，抗扭刚度明显提升，同时建筑高度低，且造价较低，适用于平原水网区。T 形梁与小箱梁相比，结构受力明确，耐久性好，但整体造价较高，适用于在山区进行运输和吊装。考虑到本项目位于平原水网区，受建筑高度限制，采用小箱梁可以明显缩短桥长，因此，推荐采用小箱梁。小箱梁在项目实施期间，工艺流程相对比较简单，具体为：制造预制梁→安装支座→安装预制梁→布置桥板面→布置横梁钢筋→铺设层现浇混凝土。

3.2 跨径比选

20～40 m 是小箱梁的常用跨径，对于20 m 跨径不予考虑，主要是因为跨越能力小，墩柱较多，所以不进行比较。本文对4 种跨径进行比较，分别为25 m、30 m、35 m 和40 m。不同的跨径对成本的影响差异较大，在满足质量与安全的基础上，要重视成本控制，降低该项目的工程造价。

造价分析时，对25 m、30 m、35 m 和40 m 跨径小箱梁的上下部整体造价进行对比。为确保精确的工程量，减小在计算过程中产生的误差，桥梁总长可取4 种跨径的最小公倍数4 200 m，25 m 小箱梁配跨、30 m 小箱梁配跨、35 m 小箱梁配跨、40 m 小箱梁配跨分别为168×25 m、140×30 m、120×35 m、105×40 m。在本次结构比选中，墩高都以8 m 进行计算。具体经济指标见表1。

表1 不同跨径小箱梁结构经济指标

图1是4 种跨径的小箱梁的上、下部结构经济指标，结合表2 不同跨径小箱梁结构经济指标可发现，在跨径增加过程中，经济性也会下降。相比25 m 跨径，35 m 跨径的成本增加了6.4%，40 m 跨径的成本增加9.6%。25 m、30 m 两种跨径的经济性相差不大，相比于25 m 跨径小箱梁，30 m 跨径小箱梁的梁板数量和下部墩柱数量更少，成本分别减少了20%，因此，综合分析，梁部结构可选择30 m 小箱梁。

图1 不同跨径小箱梁的上下部经济指标

3.3 下部结构形式比选

常规桥梁的桥墩下部结构形式较多，可选择的有柱式墩（双柱、多柱）、Y 形墩、矩形墩、多边形墩等。

其中，Y 形墩和花瓶墩的外观美观，地面占用面积较少，但在施工期间由于外形比较复杂，施工周期相对较长，且大体积承台需求量较多，在开挖基坑期间会破坏生态环境。如果这两种结构施工位于水中，施工难度会进一步增大，造价也会增加。对于新建常规长桥结构，对美观性要求不高，所以，这种结构形式在本项目中不适合采用。

薄壁空心墩使用的条件是桥墩较高、桥墩刚度、稳定要求较高。薄壁空心墩具有较大的外形尺寸，截面为闭合箱形结构。在施工期间对大体积承台的需求量较大，在开挖时会对环境产生较大的影响。

在桥梁下部结构中，柱式墩（双柱、三柱等）是最为常见的形式，这种结构在长期发展中已形成成熟的工艺，在滑模施工过程中速度更快，墩柱与桩基础具有良好的衔接效果，且无须开挖大体积承台，其经济性更好。本项目墩高不高（未超过30 m），按照桥墩形式的特征进行综合比较分析，最终决定桥墩形式为三柱式桥墩。

3.3.1 三柱墩、双柱墩的比较

在本项目中需要先确定桥梁标准宽度，然后对三柱式、双柱式墩进行最终的选择。钢筋混凝土盖梁属于三柱式墩的盖梁，柱径不大，有3 根桩基，桩长需以地质情况为条件进行计算。大挑臂的预应力混凝土盖梁为双柱式墩，具有较大的柱径，有2 根桩基，需根据当地的地质情况确定桩长。

本项目以30 m 小箱梁为代表，对三柱式桥墩和双柱式桥墩进行技术指标比较，见表2。

表2 半幅单个三柱墩和双柱墩的技术指标比较

3.3.2 三柱墩和双柱墩的综合性能比较

三柱墩：结构性能方面横向3 个支点，挑臂小，正负弯矩较小，采用钢筋混凝土盖梁即可；基础方面桩数多，单桩力小，桩长较短；施工方面墩柱和桩基个数略多，盖梁施工简单，施工技术成熟而简单；景观一般，造价低，综合推荐。

双柱墩：结构性能方面横向两个支点，挑臂大，正负弯矩大，需采用预应力混凝土盖梁；基础方面桩数少，单桩力大，桩长较长。地质不良时桩端可能穿透持力层，导致桩长很长；施工方面墩柱和桩基个数略少，但盖梁需要张拉预应力（甚至分批张拉、梁板架设后才张拉），施工麻烦，技术要求高。景观方面柱子略少，桥下通透性好；造价高。

在该项目中由于所处位置为平原水网，采取常规结构桥梁，对景观的要求不高，但对于施工难度、工程造价有更高的要求，为控制成本，可使用传统的矩形截面盖梁于常规桥梁的桥墩上，按照景观及受力需求对重要节点进行综合分析。根据桥位处地质条件及桥头填土高度对桥台的结构形式予以确定，当桥头填土的高度在4.5~10 m 时，可分别采取桩柱式桥台、座板台，单跨临河桥台则采用重力式台。

4 结语

新建常规长桥结构技术经济比选是项目实施前设计人员必须关注的要点，需要准确了解不同结构的特性与优、缺点，然后选出较优方案。新建常规长桥施工是一项技术性、专业性要求较高的基础工作，前期方案设计不合理，就会对项目施工难易、造价、外观等产生较大影响，所以，要求设计人员根据项目实际情况做好方案设计比选，为新建常规长桥的建设奠定基础。