波形鋼腹板連續梁橋型方案技術研究

魏建華，張 璟

（江西省交通設計院，江西 南昌 330002）

0 引言

某橋全長為5 290m，主通航孔橋長為690m，引橋長4 600m。根據橋位處通航凈空要求，需設置4個主跨不小于130m的單孔單向通航孔或2個不小于230m的單孔雙向通航孔。由于可選橋型眾多，為使本橋整體和諧，需對其跨徑及橋型方案進行構思，以達到完美組合。經逐步排選，主通航孔橋擬定了如下三個橋型方案進行同深度比選。

1 三種橋型方案

1.1 方案一：（85＋4×130＋85）m P.C波形鋼腹板連續梁橋

本方案航道采用單孔單向通航方式，橋跨組合為（85＋4×130＋85）m，橋面全寬為26m，橫斷面布置為：0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋0.7m中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻。原方案考慮采用常規的預應力混凝土連續箱梁方案，本著積極采用四新技術（新技術、新材料、新設備、新工藝）以及技術創新的原則，結合大跨徑預應力混凝土連續箱梁常見問題（腹板開裂、跨中下撓等），方案調整為P.C波形鋼腹板連續梁橋。

主梁采用單箱單室整體箱型截面，波形鋼材作為箱梁的腹板，不但充分滿足了主梁箱梁腹板的力學性能要求，解決了混凝土箱梁腹板容易開裂的問題，而且大幅度減輕了主梁自重，縮減了包括基礎在內的下部結構所承受的上部恒載。主要優點有：a）抗震性能顯著，經濟效益好；b）結構受力合理、提高材料的利用率；c）施工方便、提高施工速度；d）波形鋼腹板與主梁梁底曲線互為襯托，與橋下水面波濤交相輝映，造型簡潔美觀。

主橋上部構造采用變截面單箱單室波形鋼腹板預應力混凝土連續梁，根部梁高7m，跨中梁高為3.5m；主墩采用鋼筋混凝土實體墩，墩身厚為4m，承臺尺寸為11.5m×11.5m×4.5m，單幅基礎采用5φ2.5m鉆孔灌注樁基礎，梅花形布置；過渡墩采用墩身厚2.2m的實體墩，承臺尺寸為7.5m×7.5m×3m，單幅基礎采用4φ1.6m鉆孔灌注樁基礎。主梁采用掛籃懸臂現澆法施工。方案如圖1所示。

圖1 P.C波形鋼腹板連續梁橋方案圖

1.2 方案二：（85＋2×230＋85）m獨塔空間雙索面斜拉橋

本方案采用單孔雙向通航方式，橋跨組合為（85＋2×230＋85）＝630m，整體斷面，主橋全寬40.6m，橫斷面布置為：1.0m風嘴＋1.65m拉索區＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋10m中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋1.65m拉索區＋1m風嘴。

主橋采用獨塔空間雙索面四跨連續鋼箱梁斜拉橋，全飄浮體系。主塔采用人字形獨柱鋼筋混凝土結構，橋面以上塔高為152m，塔柱采用箱形斷面。主梁為分離式單箱雙室鋼箱梁，每個箱梁為扁平閉口流線型鋼箱。兩主梁間距為10m，采用橫梁連接。節段標準長度為15m，梁高為3.5m。

斜拉索采用扇形雙索面布置，以塔為中心對稱布置，立面上為19對，每對共4根，全橋共設76根斜拉索，梁上標準索距15m，塔上索距為2.3m。

主塔承臺采用整體式尖圓形鋼筋混凝土結構，長為44m，寬為19m，厚為7m。主塔基礎采用30根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎。輔助墩采用臂厚4m的實體墩，承臺尺寸為12.5m×12.5m×3.5m，單幅基礎采用9根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎。主副孔過渡墩采用臂厚3.5m的實體墩，承臺尺寸為8m×8m×3.5m，單幅基礎采用4根φ2.2m鉆孔灌注樁基礎。

主塔區及邊跨墩頂箱梁采用大型浮吊安裝，在中跨距主塔中心115m處設置臨時墩，標準階段鋼箱梁采用配備液壓提升系統的雙橋面吊機吊裝。方案如圖2所示。

圖2 獨塔空間雙索面斜拉橋方案圖

1.3 方案三：三塔連續雙索面自錨式懸索橋

本方案采用單孔雙向通航方式，橋跨組合為（107＋2×238＋107）＝690m，整體斷面，主橋全 寬34m，橫斷面布置為：1.8m檢修道＋2.2m拉索區＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋0.7中央分隔帶＋0.5m防撞墻＋11.65m行車道＋0.5m防撞墻＋2.2m拉索區＋1.8m檢修道。

主橋采用三跨連續雙索面自錨式懸索橋，加勁梁采用梁高為6m的鋼箱梁（施工階段受力需要的梁高），每個節段長9m。橋塔均為直立式門式塔，塔柱采用矩形帶槽斷面。自橋面以上中塔柱高為70m，截面為10m×4m；邊塔柱高為60m，截面為6m×4m。全橋設6根主纜，由預制平行鋼絲索股組成。吊索選用PE材料防護的鍍鋅高強鋼絲索體，其間距為9m。

索塔基礎采用分離式承臺，承臺采用八邊形圓角形鋼筋混凝土結構，尺寸為19m×19m×6m；單個承臺下設14根Φ2.2m的鉆孔灌注樁基礎。主副孔過渡墩采用3.5m厚的實體墩，承臺尺寸為11.25m×9m×3.5m，單幅基礎為4根Φ2.2m鉆孔灌注樁群樁基礎。

受場地限制，本主橋無法采用先索后梁法施工，故采用為先梁后索、主梁頂推法架設工藝。在中跨距主塔中心119m處設置頂推用水中臨時墩，引橋跨搭設頂推平臺，以此拼裝主梁梁段，安裝導梁對主梁整體進行頂推，待主橋就位后拆除前、后導梁，安裝并張拉懸索與吊桿。方案如圖3所示。

圖3 三塔連續雙索面自錨式懸索橋方案圖

1.4 橋型方案比較

為了便于比較，將該三種橋型各種優缺點歸納于表1。

表1 橋型方案比較表

表1（續）

通過上述表格的比較可以得知，從施工難易度、養護難易程度及其工程造價等方面的全面比較，波形鋼腹板連續梁橋具有施工簡便快捷、結構受力合理、耐久性好、造價最低等特點，最終將該橋型做為推薦方案。

2 結語

P.C波形鋼腹板連續梁作為一種造型新穎的鋼－混凝土組合結構，充分利用了混凝土抗壓性能好和波形鋼抗剪強度高的優點，巧妙的將鋼、混凝土兩種材料有效的結合起來，取到了揚長避短的作用，提高了材料的使用效率，因此是一種更為經濟、合理和高效的組合結構形式。隨著我國對該類結構形式研究的不斷深入以及應用技術的逐漸成熟，P.C波形鋼腹板連續梁橋將在我國的橋梁工程建設中表現出強大的生命力。這種經濟、實用和安全的新橋型必將在中國得到廣泛的應用與發展，不但應用于公路橋梁，還將不斷開拓成為城市立交、大跨度建筑的主體結構等。不遠的未來將成為制作工廠化、構件模數化和現場裝配化的的主流橋型，將在我國橋梁工程中有著十分廣闊的應用前景。

[1]鄧勇.波形鋼腹板組合梁應用與研究進展.國防交通工程與技術，2009，（6）：1-4.

[2]梁匯偉.波形鋼腹板組合梁結構特點與設計要領.黑龍江交通科技，2011，（1）：64-65.