基于鋼板組合梁的裝配式橋梁在城市高架橋中的應(yīng)用

竇 巍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

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基于鋼板組合梁的裝配式橋梁在城市高架橋中的應(yīng)用

竇 巍

(安徽省交通規(guī)劃設(shè)計研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230088)

介紹了城市高架橋的建設(shè)現(xiàn)狀，并以合肥市某高架橋工程為例，闡述了基于鋼板組合梁的裝配式橋梁設(shè)計方案，指出裝配式橋梁結(jié)構(gòu)具有施工速度快、質(zhì)量高、成本低、環(huán)保等優(yōu)點，值得推廣應(yīng)用。

高架橋，鋼板組合梁，裝配式橋梁，交通組織

1 城市高架橋現(xiàn)狀

為緩解城市交通壓力，目前，我國絕大部分一線城市及部分二線城市均建設(shè)了大量的城市高架橋。由于城市高架橋大多是短時間內(nèi)集中建設(shè)項目，結(jié)構(gòu)型式相對單調(diào)，除早期部分高架橋采用了空心板、組合箱梁、T梁等裝配式結(jié)構(gòu)外，近15年來，大部分城市高架橋均采用預(yù)應(yīng)力混凝土現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)。伴隨著城市高架橋的大量建設(shè)，現(xiàn)澆箱梁結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點愈發(fā)明顯。城市高架橋見圖1。

現(xiàn)澆箱梁的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下兩點：首先，橫橋向可設(shè)計成大懸臂結(jié)構(gòu)，有效增加橋下車輛通行空間，滿足城市立體交通的需求；其次，現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)，滿足高架橋梁互通及匝道的設(shè)置需求。

現(xiàn)澆箱梁的缺點也相對較多。最為突出的缺點是施工期間對城市交通的影響較大，特別是部分城市的鬧市區(qū)快速化改造中，極易造成交通癱瘓。

2 基于鋼板組合梁的裝配式橋梁設(shè)計

本文以安徽省合肥市某6 km長高架橋方案設(shè)計為例。高架橋為雙向六車道，標(biāo)準(zhǔn)段寬25.5 m，橋梁跨徑以30 m為主。傳統(tǒng)高架橋設(shè)計方案見圖2。

方案設(shè)計中，上部結(jié)構(gòu)采用了鋼板組合梁結(jié)構(gòu)。鋼板組合梁設(shè)計斷面見圖3。

以30 m標(biāo)準(zhǔn)跨徑為例，結(jié)構(gòu)由四片鋼梁與混凝土橋面板組成，中間通過剪力釘進(jìn)行連接。鋼梁梁高為1.6 m，鋼梁間距5.275 m，混凝土橋面板板厚25 cm，根部及橫梁處加厚至40 cm。其余跨徑的梁段設(shè)計斷面與圖3類似，僅鋼梁的梁高進(jìn)行相應(yīng)變化，其余35 m跨徑鋼梁梁高為1.8 m，40 m跨徑鋼梁梁高為2.1 m，50 m跨徑鋼梁梁高為2.7 m。高架橋變寬段根據(jù)斷面寬度需要適當(dāng)增加鋼縱梁數(shù)量。鋼縱梁均采用Q345鋼材，為三塊鋼板焊接組成的工字型斷面。橋面板均采用標(biāo)準(zhǔn)化制作的C40預(yù)制混凝土板，安裝后采用C40微膨脹混凝土現(xiàn)場澆筑預(yù)制板之間的濕接縫。

下部結(jié)構(gòu)采用大懸臂蓋梁全預(yù)制橋墩。基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆承臺接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。

3 裝配式橋梁結(jié)構(gòu)特點

相對于現(xiàn)澆箱梁，采用基于鋼板組合梁的裝配式橋梁方案具有以下結(jié)構(gòu)特點。

3.1 施工速度快

現(xiàn)澆箱梁施工時，各道工序施工只能采用流水作業(yè)，縮短工期的手段僅為加大設(shè)備和勞動力的投入；而本方案中的橋面板預(yù)制和鋼板組合梁分段加工制作均采用工廠化作業(yè)，施工時考慮和橋梁下部結(jié)構(gòu)同步平行作業(yè)。以墩高18.5 m的30 m單孔橋梁為例，工期可節(jié)約58.6%，如表1所示。

表1 工期對比表

3.2 施工期交通組織

目前城市交通以路面交通為主，人口較多，早晚高峰交通尤其繁忙，且大多數(shù)城市現(xiàn)階段施工工點多，城市道路占用較多，因此高架施工要盡量減小對城市通行的影響，做好交通組織。橋梁方案對施工期交通組織的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：

1)施工期地面系統(tǒng)的通行能力。采用現(xiàn)澆箱梁設(shè)計方案時，施工占用空間大，封閉時間長；另外在施工期間材料運輸?shù)跹b及混凝土澆筑還需再次組織交通封閉和疏導(dǎo)，對交通影響極為嚴(yán)重。現(xiàn)澆箱梁施工期道路斷面示意圖如圖4所示。

而采用裝配式橋梁設(shè)計方案時，鋼梁和橋面板施工利用架橋機(jī)架設(shè)，鋼板組合梁構(gòu)件、橋面板預(yù)制構(gòu)件運輸僅占用1個車道，交通封閉、疏導(dǎo)時間較短，對交通影響較小。裝配式橋梁施工期道路斷面示意圖見圖5。

2)被交道路的通行能力。跨越交口處，鋼梁安裝僅需搭設(shè)1道～2道臨時支撐，基本不影響交口通行；而現(xiàn)澆梁需搭設(shè)貝雷梁，通行斷面壓縮明顯，且組合梁比現(xiàn)澆梁支架占用時間大大縮短。

3.3 質(zhì)量管控

裝配式方案中鋼梁、橋面板、橋墩均采用工廠預(yù)制，現(xiàn)場拼裝的方案，設(shè)計、生產(chǎn)、安裝標(biāo)準(zhǔn)化，科學(xué)化管理、機(jī)械化施工，施工環(huán)境好，便于質(zhì)量控制和管理，構(gòu)件實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化，可維修更換性強(qiáng)，質(zhì)量能得到保證。目前國內(nèi)各大型城市附近均有數(shù)家大型橋梁鋼結(jié)構(gòu)加工廠，運距均較短，能有效降低成本以及保證質(zhì)量，有助于提升城市建筑水平。

3.4 保護(hù)環(huán)境

采用組合梁結(jié)構(gòu)，可以大量減少混凝土的使用，減少城市周邊的開山挖石，有利于保護(hù)環(huán)境，減少對城市環(huán)境的影響，在很大程度上被稱為綠色建筑；另外采用預(yù)制樁結(jié)構(gòu)，減少了樁基泥漿排放量，很大程度上降低了環(huán)境污染；此外，減少了封路時間，方便了項目周邊群眾的出行與商業(yè)經(jīng)營。

3.5 節(jié)約造價

近年來隨著鋼材產(chǎn)能過剩，鋼結(jié)構(gòu)造價下降，同時人工成本大幅度提高，混凝土結(jié)構(gòu)已不再具有明顯的價格優(yōu)勢；同時鋼結(jié)構(gòu)自重較輕，下部結(jié)構(gòu)造價節(jié)約更為明顯。

本文以合肥地區(qū)4×30 m標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)為例，造價可節(jié)約8%，如表2所示。

表2 造價對比表 萬元

4 結(jié)語

在當(dāng)前鋼鐵產(chǎn)能的背景下，國務(wù)院、交通部、住建部等均發(fā)布了多條鼓勵推廣使用鋼結(jié)構(gòu)橋梁的意見，這將對行業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生飛躍式的影響。

通過對基于鋼板組合梁的裝配式橋梁方案進(jìn)行研究，使其最大程度的與城市建設(shè)的特點相協(xié)調(diào)，在今后城市建設(shè)中將具有極強(qiáng)的競爭力并得到有力的推廣。

[1] 邵長宇.梁式組合結(jié)構(gòu)橋梁[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2015.

[2] 項海帆.橋梁概念設(shè)計[M].北京：人民教育出版社，2011.

[3] 吳 沖.現(xiàn)代鋼橋[M].北京：人民交通出版社，2006.

On application of assembly bridge in urban viaducts based on steel plate composite beams

Dou Wei

(AnhuiCommunicationsPlanningandDesignInstituteCo.,Ltd,Hefei230088,China)

The paper introduces the construction of urban viaducts,illustrates the design scheme for the assembly bridge based on the steel plate composite beam by taking some viaduct in Hefei City as the example,and points out the assembly bridge structure is featured with fast construction speed,higher quality,lower cost and environmental protection,so it can be further extended.

viaduct,steel plate composite beam,assembly bridge,communication organization

1009-6825(2016)29-0174-02

2016-08-01

竇 巍(1984- )，男，碩士，工程師

U445

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