兩種常見城市橋梁的方案比選

曹 聰 慧

(河北經貿大學管理科學與工程學院，河北 石家莊 050061)

兩種常見城市橋梁的方案比選

曹 聰 慧

(河北經貿大學管理科學與工程學院，河北 石家莊 050061)

對兩種常見城市橋梁在支撐方式、截面形式、施工方式等方面的優缺點進行了比較，并著重進行了造價分析。最后根據比選數據，給出了合理建議，為設計人員選擇設計方案提供了一定的參考依據。

橋梁，箱梁，板梁，方案比選

0 引言

隨著我國城市建設的快速發展，中小跨徑橋梁的建設越來越多，結構形式也是多種多樣，常見的有箱梁、空心板梁、T梁等。在橋梁設計中，要求橋的適用性強、舒適安全、建橋費用經濟，城市橋梁還特別注重美觀大方。各種橋型各有優點，造價也有差別，因此有必要對不同橋型進行比選，以做出最優的選擇。

本文以較為常用的現澆預應力連續箱梁和預制預應力簡支空心板梁這兩種橋型作為比較對象，從支撐方式、截面形式、施工方式、綜合造價等方面對這兩種橋型進行了比較。本文選擇的算例是位于鄭州市城區的一座城市橋梁。根據各方面的比較結果，最后給出了方案選擇的建議。

1 工程資料

該城市橋梁的基本資料如下：

橋梁總長72 m，跨徑布置為22 m+28 m+22 m，橋梁橫向布置為5 m(人行道)+3.5 m(非機動車道)+4×3.5 m(機動車道)+3.5 m(非機動車道)+5 m(人行道)=31 m。

常水位標高85.91 m，河底標高84.91 m。

2 設計方案

本次設計采用以下兩個方案進行比較：

方案一：采用三跨現澆預應力連續箱梁。

方案二：采用三跨預制預應力簡支空心板梁。

設計方案結構比較如表1所示。

4.牛巴氏桿菌病（肺炎型）。通過消化道、呼吸道、吸血昆蟲、損傷的皮膚黏膜等方式感染。幼齡動物發病嚴重，病死率較高，無明顯的季節性，環境變化和抵抗力降低是發病誘因，多呈地方流行或散發。

表1 設計方案結構比較

3 方案比較

現澆預應力連續箱梁與預制預應力簡支空心板梁有其各自的特點，下面分別從以下幾個方面對這兩種橋型進行比較：支撐方式、截面形式、施工方式、造價比較分析。

3.1 支撐方式

支撐方式：方案一采用連續梁，方案二采用簡支梁。

連續梁：優點是當荷載作用在連續梁上時，主梁上有正彎矩、負彎矩，而彎矩的絕對值均較同跨徑橋的簡支梁小，可相對節省主梁材料用量；在同一聯連續橋內沒有橋面接縫，行車較為順適。缺點是連續梁橋的主梁是超靜定結構，墩臺的不均勻沉降會引起梁體各孔內力發生變化。因此，連續梁一般用于地基條件較好、跨徑較大的橋梁上。

簡支梁：優點是簡支梁各孔獨立工作，不受墩臺變位的影響，施工時可用汽車式起重機將一片主梁一次架設成功。缺點是簡支梁橋各孔不相連續，車輛在通過斷縫時會跳躍，影響車速，且隨著跨徑增大，主梁內力將急劇增大，用料相應增多，因而大跨徑一般不用簡支梁。

3.2 截面形式

截面形式：方案一采用箱梁，方案二采用空心板梁。

受力特征：空心板梁受力以抗壓和抗彎為主，箱梁受力除了承受抗壓、抗彎外，還要承受較大的扭矩。在同跨度條件下，箱梁的抗扭能力比其他任何梁(如預應力T梁)都要強。箱梁頂底板都具有大的面積，能有效地抵抗正負彎矩并滿足配筋需要，具有良好的動力特性和小的收縮變形值。

預應力筋布置：空心板梁一般布置縱向預應力筋，而箱梁一般要布置縱向、橫向、豎向三個方向的預應力筋。

適用范圍：空心板梁由于受建筑要求的限制，截面高度不可能太大，所以它的跨度也就受到了限制。箱形梁由于截面高度較大，所以它的跨度也就比空心板大得多。當橋梁跨度較大時，箱形梁是最好的結構形式，它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利。

3.3 施工方式

施工方式：方案一采用現澆，方案二采用預制。

施工工藝：預制板屬于安裝，施工速度快；現澆板施工工藝相對復雜，施工速度慢。

使用功能：預制板邊存在縫隙，防水性能不如現澆板，而填縫經常由于膨脹不同而形成不平整；現澆板則緊密平整。

結構整體性：預制板與梁連接屬于鉸接，并且都是單向單跨板，整體性差；現澆板是完全的剛性連接，并且能形成連續板，平面內剛度和整體性遠超預制板，按照抗震規范計算，抗震性能大大提高。

3.4 方案造價比較分析

從背景資料中可知，河道常年水深1 m，可采用土圍堰，圍堰高出水面0.5 m；計價定額采用《河南省建設工程工程量清單綜合單價》(2008)；信息價采用河南鄭州市建設工程造價管理辦公室主辦發布的《鄭州市建設工程材料基準價格信息》(2012年第2季度)，人工費按66元/工日計取，稅率按3.477%計取。經計算，兩個設計方案的造價比較如表2所示。

表2 設計方案造價比較

注意：在表2中，上部結構除包括必要的施工措施，如模板、少支架(或者預制場地)外，還包括大型機械進出場費用；橋墩、橋臺的施工措施包括模板、腳手架；其余部位的混凝土工程包括模板措施。根據表2的比較數據，可以得出以下比較結論：

1)綜合單價分析：從表2中可以看出，方案一的綜合單價是方案二的1.36倍。兩者的主要區別在上部結構、橋墩下樁基礎、附屬三部分。2)上部結構分析：方案一的上部結構綜合單價是方案二的1.62倍，原因如下：方案一的中心梁高為1 600 mm，邊緣梁高1 368 m；方案二的梁高為1 300 mm。在梁總寬和總長度相同的條件下，梁的截面高度不同，使得方案一的混凝土用量與方案二的混凝土用量比為1.6，鋼筋用量比為1.65。方案一的預應力鋼絞線用量是方案二的1.19倍。這是因為空心板梁受力以抗壓和抗彎為主，一般只需設置縱向預應力筋；而箱梁受力除了承受抗壓、抗彎外，還要承受較大的扭矩，需要設置橫向、縱向、豎向三個方向的預應力鋼筋。3)附屬分析：方案一的附屬綜合單價是方案二的1.15倍。本次概算中，附屬包括：支座、人行道、伸縮縫、橋面鋪裝、護欄、排水、搭板、錐坡等。其中兩個方案的支座規格與數量差別較大。支座直接承受上部結構傳來的荷載。方案一采用現澆箱梁，方案二采用預制空心板梁，方案一整體性好，所需支座數量比方案二少；方案一的上部結構使用鋼筋混凝土的量比方案二多，需選用規格較高的支座。這樣，方案一的支座受力之和大于方案二的支座受力之和，一般來講，支座造價自然比方案二的高。4)橋墩下樁基礎分析：方案一的橋墩下樁基礎綜合單價是方案二的1.37倍。結構重力、汽車制動力、溫度等荷載，通過支座傳遞給橋墩，再傳給樁，樁基通過與周圍土的摩擦、樁端阻力等消減自身荷載。方案一的橋墩下樁基礎頂面承受的荷載比方案二的大，因此方案一采用的樁基礎為10φ1.8 m，L=50 m，方案二采用10φ1.5 m,L=50 m。

4 綜合比選及結論

綜上所述，兩種橋型的比較總結如下：現澆預應力連續箱梁，優點是結構整體性好，剛度大，變形小，伸縮縫少，防水性能高，行車平順舒適，抗風、抗震能力強以及后期養護簡單等，其合理跨徑范圍為30 m～350 m；缺點是施工速度較慢，截面高度高，用料多，造價較高。預制預應力簡支空心板梁，優點是施工速度快，造價較低；缺點是結構整體性差，伸縮縫多，防水性能差，車輛通過接縫處時可能會跳躍，影響車速，后期需加強養護，其合理跨徑范圍為8 m～20 m，30 m的跨徑可以做空心板梁，但經濟性相對差些。根據以上比較結果，建議設計人員根據建設單位的資金情況和需求選擇方案，如果建設方資金比較充足，對橋梁的使用性能要求比較高，宜采用現澆預應力連續箱梁；如果施工工期較緊，建設資金較少，可以采用預制預應力簡支空心板梁。

[1] 范立礎.預應力混凝土連續橋梁[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1997.

[3] 許克賓.橋梁施工[M].北京:中國建筑工業出版社,2005.

[4] 姚玲森,程翔云.鋼筋混凝土橋梁[M].北京:人民交通出版社,1982.

The scheme selection of two common city bridges

Cao Conghui

(CollegeofManagementScienceandEngineering,HebeiUniversityofEconomyandTrade,Shijiazhuang050061,China)

This paper compared the advantages and disadvantages of two common city bridges in support way, cross section form, construction mode and other aspects, and emphatically analyzed the cost, according to the data gave reasonable suggestions, provided certain reference for designers to choose design schemes.

bridge, box girder, plate girder, scheme selection

1009-6825(2015)28-0173-02

2015-07-21

曹聰慧(1985- )，女，助教

U442.54

A