混凝土組合梁橋工程應用分析

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摘要:在中等跨徑橋梁中，鋼———混凝土組合梁橋因為結構形式多樣、受力性能優(yōu)良、施工便捷質量可控等優(yōu)點具有明顯比較優(yōu)勢。以往研究橋梁經(jīng)濟性時，一般僅以材料用量進行對比，未考慮人工、機械、施工工藝、施工方法的不同而造成相同材料用量不同造價的事實。本文在對比材料用量的基礎上，套用現(xiàn)行定額得到的造價指標來研究經(jīng)濟性。通過對中等跨徑小箱梁、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對比分析，表明在跨徑相同時，鋼板組合梁的造價最低，小箱梁與之接近，T梁造價約為鋼板組合梁和小箱梁1.3倍，鋼箱組合梁造價約為鋼板組合梁和小箱梁4倍。鋼箱組合梁因為沒有標準圖，且應用較少，實際設計中較為保守富余度高，可優(yōu)化空間大，推出鋼箱組合梁標準圖集十分有必要。

關鍵詞:鋼—混組合梁橋;綜合單價;造價;經(jīng)濟性分析

1中等跨徑鋼———混組合梁橋結構形式

隨著我國橋梁建設水平的提高，60m～80m跨徑的橋梁技術難度和20m～40m中小橋相比，并未顯著增加，且對于簡支鋼———混組合梁而言，其常用跨徑范圍為20m～80m，經(jīng)濟跨徑范圍為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，并以此進行介紹。鋼———混組合梁橋結構形式多樣，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。實踐中應用最為廣泛的是鋼板組合梁和鋼箱組合梁。下文簡要介紹這兩種組合梁結構形式的構造。1.1鋼板組合梁。鋼板組合梁適用于簡支梁和連續(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合而成的頂板)，其簡支梁可用范圍:30m～65m，常規(guī)經(jīng)濟跨徑:30m～50m;連續(xù)梁可用范圍:30m～90m，常規(guī)經(jīng)濟跨度:35m～70m。多主梁鋼板組合梁通常為RC床板或者合成床板，其簡支梁可用范圍:20m～60m，常規(guī)經(jīng)濟跨徑:30m～45m;連續(xù)梁可用范圍:30m～70m，常規(guī)經(jīng)濟跨度:35m～50m。鋼板組合梁截面不閉合，抗扭特性差，在混凝土強度未形成時需要跨間橫梁保證抗傾覆能力。對于雙主梁鋼板組合梁通常要求曲線半徑應大于700m以上，對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。其簡支梁可用范圍:30m～80m，常規(guī)經(jīng)濟跨徑:40m～70m;連續(xù)梁可用范圍:30m～110m，常規(guī)經(jīng)濟跨度:40m～80m。鋼箱組合梁每個主梁截面閉合，抗扭剛度大，施工期間穩(wěn)定性高，適應曲線能力強。通常要求曲線半徑在100m以上。

2中等跨徑鋼———混組合梁經(jīng)濟性分析

2.1分析方法。本文將對20m～40m跨徑范圍內的常規(guī)裝配式預應力混凝土梁橋，包括T梁和小箱梁;以及30m～55m跨徑范圍內的鋼板組合梁和鋼箱組合梁進行經(jīng)濟性分析對比。本文上部結構材料用量的依據(jù)是浙江省交通規(guī)劃設計研究院有限公司的內部橋梁通用圖。其中T梁與小箱梁依據(jù)最新的《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》JTG3362—2018和交通部部頒的標準圖集編制。鋼板組合梁是依據(jù)浙江省交通運輸廳委托浙江省交通規(guī)劃設計研究院有限公司編制的《鋼板組合梁橋通用圖》。鋼箱組合梁因為沒有標準圖，其材料用量數(shù)據(jù)來自浙江省交通規(guī)劃設計研究院有限公司設計的溫瑞大道快速路一期工程施工圖。在對不同梁型進行對比時，保證橋梁跨徑、橋寬和結構形式一致下得出的結果最為準確。但是受制于通用圖的局限以及實際項目中很難遇到跨徑、橋寬以及結構形式完全一致的不同橋型，因此我們以每平方米的指標來對比。2.2材料用量對比。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)對相同跨徑，每平方米鋼～混組合梁混凝土用量約為T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，是因為橋面板高度相同。45m～55m跨徑鋼箱組合梁采用了閉合截面箱梁，橋面板無承托，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梁和鋼板組合梁的3倍。2.3造價對比。根據(jù)浙江省交通工程管理中心2020年《質監(jiān)與造價》第三期價格，對小箱梁、T梁、鋼板組合梁、鋼箱組合梁共4種結構形式的主要材料價格進行統(tǒng)計。其中混凝土材料是由其組成成分:水泥、中粗沙、碎石等構成。鋼板梁和鋼箱梁作為一個整體來套定額。材料單價如表2所示。各梁型綜合單價如表3所示。其中鋼筋綜合了一級鋼筋和三級鋼筋的價格，鋼絞線考慮了預應力錨具、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措施費等得出的綜合單價。根據(jù)表3和圖3進行分析:(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在同向增加。(2)跨徑相同時，鋼板組合梁的造價最低，小箱梁與之接近，T梁造價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偏高的原因可能為:鋼箱組合梁應用較少，沒有標準圖套用，多用于節(jié)點橋，設計時較為保守富余空間較大。

3結語

(1)鋼板組合梁和鋼箱組合梁結構形式多樣，適用范圍廣，在中等跨徑橋梁比選中具備優(yōu)勢。(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，造價更低，截面形式具有較高的經(jīng)濟性，值得推廣使用。(3)目前實踐中鋼箱組合梁設計時較為保守，實際用鋼量較大，可優(yōu)化空間較大。隨著其應用程度的增加，對鋼箱組合梁進行截面優(yōu)化且推出標準圖很有必要。

參考文獻

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作者:林德周 蔡金標 劉哲 單位:1.浙江大學工程師學院 2.浙江省交通規(guī)劃設計研究院有限公司