鋼混組合箱梁橋的技術特征及設計研究

文/習勇 湖南大學設計研究院有限公司 湖南長沙 410082

城市經濟的飛速發展，交通行業得到更好的發展機遇，道路不斷增加，并在持續建設中。由此橋梁的應用機會也得到增長，尤其是交通運輸路線的增長，高速公路的網絡體系不斷完善，存在路線交叉的情況，需要樞紐互通的跨線橋梁，本次研究就針對鋼混組合箱梁橋的技術特征與技術進行研究。

1、橋梁建設的基礎資料

本次擬建圭塘河歐萊雅郡橋梁工程位于長沙市雨花區時代陽光大道與桃花路交叉口處，橋梁總寬16.5m，采用組合梁，梁高0.85m，橋面再鋪設10cm瀝青混凝土橋面鋪裝，為建少橋上縱坡，橋面不設橫坡。

鋼混組合橋梁的優勢在于利用鋼材與混凝土自身的特點與力學性能，充分發揮組合優勢，并降低了兩者的缺點對整體橋梁施工的影響。其中組合梁由8片工字鋼梁（Q345C鋼材）組成，梁中心距為2m,工字鋼高為550mm,頂板厚20mm,寬400mm,腹板厚16mm，底板厚32mm,寬700mm；橋臺處設置70cm寬端橫梁，跨中設置五道橫向聯系板；上部橋面板采用C55無收縮砼，承托處厚30cm，中間處厚22cm。

2、鋼混組合箱梁橋的技術特征

首先鋼混組合箱梁橋在設計上，結構重量小，擁有較強的跨越能力，能夠在滿足截面抗彎和抗扭性能，并縮小下部結構的工程用量。因為橋梁建設中，應用的鋼結構自重輕，在中墩支點的負彎矩設計中，有效降低其使用幾率，橋梁下方凈空的占據面積較少，橋梁的外形得到優化[1]。

其次是橋梁的結構剛度好，橋面的使用性能較高，與鋼箱梁橋相比，組合鋼箱梁橋的結構剛度更大，穩定性與安全性更好。在實際施工中，可以形成標準化的工藝，有利于進行廣泛推廣。

最后是鋼混組合箱梁橋在設計中，具有較好的抗震性能與經濟性能。因為橋梁自身結構重量比較輕，地震影響小。還可以進行分塊預制，然后進行連接，從而這種施工工藝能夠現場拼裝。鋼混組合箱梁橋設計中，經濟指標更低，可以有效降低工程量[2]。

基于以上內容，總結鋼箱梁、混凝土梁和鋼混組合箱梁的優缺點，具體如表1所示。

3、鋼混組合箱梁橋的設計研究

3.1 跨徑布置

首先進行橋梁的跨徑布置，需要結合實際情況，如跨越要求、工程風險和施工建造，還有上下部結構建造的技術經濟性。組合箱梁橋的跨徑配置采取預應力連續梁橋的匹配關系，邊中跨比例在0.6-0.8范圍內。

3.2 梁高選取

梁高的設計與橋梁實際結構的受力情況相關，并考慮多種施工工藝。因為箱梁橋在施工上的多種手段，有較多變化，所以變高度梁的高跨比在支點處是1/15-1/23范圍內。

3.3 截面選取

組合箱梁橋在截面選取中，可以通過多箱室截面的方式，然后進行橫向聯結，更好的進行吊裝和運輸，但因多箱室截面在實際使用中，無法適應更大跨徑，所以組合箱梁橋后期要選取單箱室截面，增加橋梁的寬度范圍，一般在20m左右。

一旦橋梁寬度增加，那么也對應增加對其的要求，針對質量控制方面，可以通過三種方式實現，以是分幅建設、二是增加箱室，三是增加兩側挑臂長度。橋梁寬度沒有超出20m時，通過單箱單室截面，配合大懸臂加勁的設計理念；橋梁寬度超過20m時，可以通過整幅橋梁建設的方式，提升對橋梁結構橫向受力的要求，這些方法都能夠體現美觀性。需要注意的是，上部截面形式選取有所不同，對應的下部結構設計需要進行相應調整[3]。

表1：鋼箱梁、混凝土梁和鋼混組合箱梁的優缺點

表2 裝配式工序與現澆工序

圖1 鋼混結構箱梁橋連接構造示意圖

3.4 構造設計

鋼混組合箱梁橋在構造設計中，包含了多種部分，針對細節的構造處理要充分認識鋼梁的構造，包括鋼截面構造以及加勁結構等，確保正彎矩區處于受力狀態；混凝土橋面板構造，也是需要考慮的內容，該部分一直暴露于外部環境，會受到環境以及氣溫等條件的影響，耐久度會相應受到影響。最后是鋼混結構的接連構造，如圖1所示。

由圖可知，實際設計需要靠連接件的種類，布置范圍以及間距等，鋼混連接組合的目的是防止鋼與混凝土使用狀況發生相對滑移，控制承載能力狀態下的滑移量，同時需要抵抗橋面板的掀起效應，防止鋼混材料的脫離。

3.5 施工工序

（見表2）

結語：

以往的橋梁設計中，大部分通過預制裝配或是現澆混凝土結構，其跨越能力有限。而組合結構能夠有效降低自重，有較好的跨越能力，通過鋼梁的模板支撐，在減短工期的同時，降低了對環境的影響，由此應進行推廣使用。