鋼結構橋梁的發展與應用趨勢

吳藝偉 葛桐旭 胡志超

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201714086

摘要：本文基于我國當下橋梁行業所面臨的問題，結合我國橋梁發展現狀，分析了我國橋梁行業未來變革的主要動力，即裝配式鋼橋取代現澆鋼筋混凝土橋，以此緩解鋼鐵產業產能過剩的現狀。鋼橋自身環保可回收利用的特點符合我國提倡的綠色發展理念。通過對我國近年來鋼橋應用實例，科研現狀及相關政策分析得出鋼橋在未來橋梁發展中將處于主流地位的結論。

關鍵詞：裝配式鋼橋；鋼混組合橋梁；去產能；綠色環保

1 中國橋梁行業的現狀

20世紀以來，我國的交通基礎設施發展很快，公路橋梁已達73.53萬座，但鋼結構橋梁占比極少只占不足1%，發達國家占比一般在30%左右。我國鋼橋占比低，這與政策，技術都有極大的關系。但是現在我國面臨行業轉型升級，在去產能，加快供給側改革的大背景下，提高鋼結構橋梁所占比例勢在必行。

2 鋼橋實踐應用

2.1 裝配式鋼便橋

配式公路鋼橋是一種可以快速架設，主要用于各種車輛通過江河，溝谷等障礙，并可以在戰時搶修、抗震救災、水毀橋梁修復，危橋加固、臨時棧橋及道路搶修時應急使用的制式橋梁[1]。在修筑上海嘉閔高架路5標段的建設中，施工紅線范圍無便道可用，這影響到建筑材料運輸及大型施工機械作業，建設一條臨時便道勢在必行。項目建設初期對采用架設混凝土便橋還是鋼便橋進行了分析，最終選用鋼便橋作為最終方案。事實證明：鋼便橋作為一個臨時結構實現了施工區域互通，相比混凝土橋回收率達到90%以上，可節省成本20萬元[2]，是一項綠色經濟的施工措施。

2.2 大跨度鋼結構橋梁

上世紀九十年代以來，我國國民經濟高速的發展推動了橋梁事業繁榮發展。1993年建成九江長江大橋，2002年使用國產建成蕪湖長江大橋。武漢天興州長江大橋已經建成，南京大勝關長江大橋已經合龍。長江三峽西陵大橋是中國人自己設計建造的第一座全焊鋼箱梁公路橋。

在近年來的橋梁建設中，大跨度的鋼結構橋梁已普遍使用。港珠澳大橋淺水區非通航孔橋采用鋼混連續梁橋的形式。正在建設中的武漢市沌口長江公路大橋主梁采用鋼桁架新結構。

2.3 城市高架橋

為了緩解城市內部交通壓力，許多城市都建設了大量的城市高架橋。修建城市高架橋的主要采用預應力混凝土現澆箱梁結構。隨著城市的發展，現澆箱梁的缺點也越來越明顯：施工期間對城市的交通影響加大，容易造成交通堵塞。在當前鋼材產能的背景及國家鼓勵推廣使用鋼結構梁橋的政策下，以板鋼組合梁的裝配式橋梁在城市高架橋建設中廣泛應用。

以安徽省合肥市某6km長橋高架橋設計方案為例，30m標準跨徑，結構由四片鋼梁與混凝土面板組成。此裝配式鋼板高架橋施工速度快，與現澆箱梁施工相比可節省58.6%的工期。施工期間僅占用一個車道，基本不影響城市道路通行能力。裝配式高架橋中鋼梁、橋面板、橋墩均采用工廠預制，現場拼裝，可維修替換性強，質量可以保證。

3 鋼橋發展的優勢條件

鋼結構自身良好性能。

結構方面：鋼結構自重較輕，耐久性較好。鋼材的抗拉、抗壓、抗剪強度較高，同時鋼材具有良好的塑性和韌性，從而提高了鋼結構橋梁的抗震性能。

鋼結構節能環保。鋼結構可循環使用，建筑垃圾少，節約資源。

運輸和安裝便利。鋼結構制造的單元化及自重輕的特點便于構件的運輸和安裝；施工工期短。鋼結構可在工廠提前加工，施工現場占地面積小，具有更快的架設速度和更低的施工成本。

質量的可靠性。鋼結構構件一般都在工廠制造、加工，工業化程度較高，結構缺陷少。同時具有更長的使用壽命。

4 鋼結構橋的部分研究現狀

在裝配式公路鋼橋方面，河南省交通規劃勘察設計院有限責任公司對我國應用較為廣泛的“321”裝配式公路剛橋進行了相近的研究，提出了采用超高衡量代替原有橫梁以提高“321”型裝配式公路剛橋承載力的方法。并在周口東沙河大橋加固工程中得到應用且效果良好。 長安大學公路學院對大跨度裝配式應急公路鋼橋進行方案比選研究，提出采用抗彎和抗扭性能較好的矩形鋼管界面作為桁架構件的主要界面以提高承載能力。在跨江跨海大橋中，鋼結構的性能對橋梁結構本身的性能影響巨大。在建設滬通長江大橋的過程中，工程師合作研發了高性能結構鋼，結構鋼具有較高的強度，良好的低溫韌性和焊接性能。隨后又相繼研發了一系列高性能結構鋼并得以應用。

在港珠澳大橋淺水區非通航孔橋鋼混組合梁施工中，為了保證橋梁施工的質量采取了智能化，自動化的施工工藝。

在我國鋼橋的建設過程中，新型技術和施工方法得以不斷發展并得到應用。

5 結論

在鋼鐵行業庫存較大，提倡綠色環保的背景下，以鋼結構為主要材料的橋型是我國現階段橋梁結構發展的必然趨勢。業內人士對鋼結構實用技術深入研究，大力創新也是鋼橋進一步發展的重要條件。從鋼橋在我國的不斷發展可以看出，要推動鋼橋的發展需要從以下幾個方面著手：首先，要有與本國橋梁建造實際情況相適應的技術開發與支持；其次，相應的行業規范，國家規范及標準是鋼橋建設保證質量的必然要求；最后，鋼橋的發展與國家政策的鼓勵也有直接的關系。在此基礎上我們可以想象鋼結構橋梁在未來將會得到更加廣泛的應用和普及。

參考文獻：

[1]黃紹金，劉陌生.裝配式公路剛橋多用途使用手冊[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]談宏堃.裝配式鋼便橋在施工工程中的應用[J].建筑施工，2016，38（2）：213214.

[3]任蒙，付坤，陳毅明，馮鵬程.沌口長江公路大橋加勁梁選型與設計[J].世界橋梁，2017，45（1）：58.

[4]樸瀧，周高明，吳小兵.港珠澳大橋淺水區非通航孔橋鋼混組合梁施工技術[J].橋梁建設，2016，46（2）：1318.

作者簡介：吳藝偉（1996），女，河南開封人，本科，主要研究方向：道路橋梁。