混凝土組合梁橋工程應(yīng)用分析

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摘要:在中等跨徑橋梁中，鋼———混凝土組合梁橋因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)形式多樣、受力性能優(yōu)良、施工便捷質(zhì)量可控等優(yōu)點(diǎn)具有明顯比較優(yōu)勢(shì)。以往研究橋梁經(jīng)濟(jì)性時(shí)，一般僅以材料用量進(jìn)行對(duì)比，未考慮人工、機(jī)械、施工工藝、施工方法的不同而造成相同材料用量不同造價(jià)的事實(shí)。本文在對(duì)比材料用量的基礎(chǔ)上，套用現(xiàn)行定額得到的造價(jià)指標(biāo)來(lái)研究經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)對(duì)中等跨徑小箱梁、T梁、鋼板組合梁和鋼箱組合梁等不同梁型的材料用量和綜合造價(jià)對(duì)比分析，表明在跨徑相同時(shí)，鋼板組合梁的造價(jià)最低，小箱梁與之接近，T梁造價(jià)約為鋼板組合梁和小箱梁1.3倍，鋼箱組合梁造價(jià)約為鋼板組合梁和小箱梁4倍。鋼箱組合梁因?yàn)闆](méi)有標(biāo)準(zhǔn)圖，且應(yīng)用較少，實(shí)際設(shè)計(jì)中較為保守富余度高，可優(yōu)化空間大，推出鋼箱組合梁標(biāo)準(zhǔn)圖集十分有必要。

關(guān)鍵詞:鋼—混組合梁橋;綜合單價(jià);造價(jià);經(jīng)濟(jì)性分析

1中等跨徑鋼———混組合梁橋結(jié)構(gòu)形式

隨著我國(guó)橋梁建設(shè)水平的提高，60m～80m跨徑的橋梁技術(shù)難度和20m～40m中小橋相比，并未顯著增加，且對(duì)于簡(jiǎn)支鋼———混組合梁而言，其常用跨徑范圍為20m～80m，經(jīng)濟(jì)跨徑范圍為30m～60m。故本文的中等跨徑橋梁指的是單孔跨徑介于30m～60m的橋梁，并以此進(jìn)行介紹。鋼———混組合梁橋結(jié)構(gòu)形式多樣，主要可以分為以下幾種形式:鋼板組合梁、鋼箱組合梁、窄幅組合梁、波紋鋼腹板組合梁及鋼桁組合梁。實(shí)踐中應(yīng)用最為廣泛的是鋼板組合梁和鋼箱組合梁。下文簡(jiǎn)要介紹這兩種組合梁結(jié)構(gòu)形式的構(gòu)造。1.1鋼板組合梁。鋼板組合梁適用于簡(jiǎn)支梁和連續(xù)梁，主要由鋼主梁、混凝土橋面板、抗剪連接件、橫梁和加勁肋等部分組成。如圖1所示。雙主梁鋼板組合梁通常為PC床板或者合成床板(合成床板指的是鋼板底模和混凝土復(fù)合而成的頂板)，其簡(jiǎn)支梁可用范圍:30m～65m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨徑:30m～50m;連續(xù)梁可用范圍:30m～90m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨度:35m～70m。多主梁鋼板組合梁通常為RC床板或者合成床板，其簡(jiǎn)支梁可用范圍:20m～60m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨徑:30m～45m;連續(xù)梁可用范圍:30m～70m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨度:35m～50m。鋼板組合梁截面不閉合，抗扭特性差，在混凝土強(qiáng)度未形成時(shí)需要跨間橫梁保證抗傾覆能力。對(duì)于雙主梁鋼板組合梁通常要求曲線半徑應(yīng)大于700m以上，對(duì)于多主梁鋼板組合梁通常要求曲線半徑大于300m以上。1.2鋼箱組合梁。如圖2。鋼箱組合梁可采用RC、PC床板或者合成床板。其簡(jiǎn)支梁可用范圍:30m～80m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨徑:40m～70m;連續(xù)梁可用范圍:30m～110m，常規(guī)經(jīng)濟(jì)跨度:40m～80m。鋼箱組合梁每個(gè)主梁截面閉合，抗扭剛度大，施工期間穩(wěn)定性高，適應(yīng)曲線能力強(qiáng)。通常要求曲線半徑在100m以上。

2中等跨徑鋼———混組合梁經(jīng)濟(jì)性分析

2.1分析方法。本文將對(duì)20m～40m跨徑范圍內(nèi)的常規(guī)裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，包括T梁和小箱梁;以及30m～55m跨徑范圍內(nèi)的鋼板組合梁和鋼箱組合梁進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析對(duì)比。本文上部結(jié)構(gòu)材料用量的依據(jù)是浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司的內(nèi)部橋梁通用圖。其中T梁與小箱梁依據(jù)最新的《公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》JTG3362—2018和交通部部頒的標(biāo)準(zhǔn)圖集編制。鋼板組合梁是依據(jù)浙江省交通運(yùn)輸廳委托浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司編制的《鋼板組合梁橋通用圖》。鋼箱組合梁因?yàn)闆](méi)有標(biāo)準(zhǔn)圖，其材料用量數(shù)據(jù)來(lái)自浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司設(shè)計(jì)的溫瑞大道快速路一期工程施工圖。在對(duì)不同梁型進(jìn)行對(duì)比時(shí)，保證橋梁跨徑、橋?qū)捄徒Y(jié)構(gòu)形式一致下得出的結(jié)果最為準(zhǔn)確。但是受制于通用圖的局限以及實(shí)際項(xiàng)目中很難遇到跨徑、橋?qū)捯约敖Y(jié)構(gòu)形式完全一致的不同橋型，因此我們以每平方米的指標(biāo)來(lái)對(duì)比。2.2材料用量對(duì)比。表1中組合小箱梁和組合T梁的混凝土和鋼筋的材料數(shù)量包含10cm的鋼筋混凝土鋪裝。分析可得:(1)對(duì)相同跨徑，每平方米鋼～混組合梁混凝土用量約為T(mén)梁的0.4～0.55，約為小箱梁的0.55～0.7。鋼箱組合梁30m～40m混凝土用量和鋼筋用量差別不大，是因?yàn)闃蛎姘甯叨认嗤?5m～55m跨徑鋼箱組合梁采用了閉合截面箱梁，橋面板無(wú)承托，因此橋面板的高度相較比較小，混凝土和鋼筋用量較少。(2)對(duì)相同跨徑，每平方米T梁和鋼板組合梁鋼材用量約為小箱梁的1.4倍，鋼箱組合梁的鋼材用量約為小箱梁的4.5倍，約為T(mén)梁和鋼板組合梁的3倍。2.3造價(jià)對(duì)比。根據(jù)浙江省交通工程管理中心2020年《質(zhì)監(jiān)與造價(jià)》第三期價(jià)格，對(duì)小箱梁、T梁、鋼板組合梁、鋼箱組合梁共4種結(jié)構(gòu)形式的主要材料價(jià)格進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。其中混凝土材料是由其組成成分:水泥、中粗沙、碎石等構(gòu)成。鋼板梁和鋼箱梁作為一個(gè)整體來(lái)套定額。材料單價(jià)如表2所示。各梁型綜合單價(jià)如表3所示。其中鋼筋綜合了一級(jí)鋼筋和三級(jí)鋼筋的價(jià)格，鋼絞線考慮了預(yù)應(yīng)力錨具、波紋管等，鋼材類型為Q345鋼板。該表為套用定額和考慮了施工組織和各項(xiàng)措施費(fèi)等得出的綜合單價(jià)。根據(jù)表3和圖3進(jìn)行分析:(1)隨著跨徑的增加，小箱梁、T梁、鋼板組合梁和鋼箱組合梁每平方米的造價(jià)在同向增加。(2)跨徑相同時(shí)，鋼板組合梁的造價(jià)最低，小箱梁與之接近，T梁造價(jià)約為鋼板組合梁和小箱梁1.3倍，組合鋼箱梁約為鋼板組合梁和小箱梁4倍。(3)造成組合鋼箱梁造價(jià)偏高的原因可能為:鋼箱組合梁應(yīng)用較少，沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)圖套用，多用于節(jié)點(diǎn)橋，設(shè)計(jì)時(shí)較為保守富余空間較大。

3結(jié)語(yǔ)

(1)鋼板組合梁和鋼箱組合梁結(jié)構(gòu)形式多樣，適用范圍廣，在中等跨徑橋梁比選中具備優(yōu)勢(shì)。(2)同等跨徑下，鋼板組合梁與混凝土梁橋相比，材料利用率高，適用跨徑范圍更廣，造價(jià)更低，截面形式具有較高的經(jīng)濟(jì)性，值得推廣使用。(3)目前實(shí)踐中鋼箱組合梁設(shè)計(jì)時(shí)較為保守，實(shí)際用鋼量較大，可優(yōu)化空間較大。隨著其應(yīng)用程度的增加，對(duì)鋼箱組合梁進(jìn)行截面優(yōu)化且推出標(biāo)準(zhǔn)圖很有必要。

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作者:林德周 蔡金標(biāo) 劉哲 單位:1.浙江大學(xué)工程師學(xué)院 2.浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司