海外項(xiàng)目中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)型式方案淺析

王立國(guó)

摘要：文章針對(duì)柬埔寨的公路橋梁建設(shè)項(xiàng)目，對(duì)中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)的選型方案進(jìn)行分析，從造價(jià)、施工便宜性、運(yùn)營(yíng)期病害等角度，對(duì)空心板梁、矮T梁及小箱梁方案進(jìn)行了闡述。空心板梁鉸縫處是受力薄弱點(diǎn)，病害易發(fā)生，但是施工方便，造價(jià)經(jīng)濟(jì)，超載不嚴(yán)重情況下較適用;矮T梁病害較少，結(jié)構(gòu)優(yōu)良，做為一種新型的橋梁結(jié)構(gòu)必將得到廣泛應(yīng)用;小箱梁是一種傳統(tǒng)橋型，跨越能力突出，施工簡(jiǎn)潔，仍然是一種很好的橋梁結(jié)構(gòu)。依照當(dāng)?shù)貒?guó)情，選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)荷載，采用恰當(dāng)?shù)臉蛄航Y(jié)構(gòu)，是值得橋梁設(shè)計(jì)者深思的重要課題。

Abstract： This paper analyzes the selection plan of the upper structure of medium and small span bridges for highway bridge construction projects in Cambodia. From the perspectives of cost， construction cheapness， and disease during operation period， hollow slab beam， short T beam and small box girder program was elaborated. The hollow joint of the hollow slab beam is weak， and the disease is easy to occur， but the construction is convenient， the cost is economical， and the overload is not serious. The short T-beam has fewer diseases and good structure， and it is a new type of bridge structure. It will be widely used; the small box girder is a traditional bridge type with outstanding spanning ability and simple construction， and it is still a good bridge structure. According to the local conditions， choosing the appropriate design load and adopting the appropriate bridge structure are important topics that bridge designers should ponder.

關(guān)鍵詞：上部結(jié)構(gòu)選型;空心板;矮T梁;小箱梁;荷載;病害;造價(jià)

Key words： superstructure selection;hollow slab;short T beam;small box girder;load;disease;cost

中圖分類號(hào)：U445? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）16-0109-03

0? 引言

隨著“一帶一路”的提出，海外公路建設(shè)項(xiàng)目也迎來了一個(gè)快速發(fā)展的機(jī)遇期。目前，柬埔寨公路路網(wǎng)整體水平不高，尤其是農(nóng)村地區(qū)的道路狀況很差。根據(jù)柬埔寨公共工程部和農(nóng)村發(fā)展部統(tǒng)計(jì)，全國(guó)現(xiàn)在主要有7條國(guó)道，以首都金邊為中心向外輻射，路網(wǎng)全長(zhǎng)約35810km，包括4700km的國(guó)道、6600km省級(jí)公路和24500km的鄉(xiāng)村道路[1]。11號(hào)公路（見圖1）、55號(hào)公路（見圖2）、1551號(hào)公路、1577號(hào)公路、51號(hào)公路等已經(jīng)完成的公路建設(shè)項(xiàng)目，橋梁跨徑涵蓋了13m、16m和20m。中小跨徑橋梁在柬埔寨公路橋梁建設(shè)中占有十分重要的位置。

1? 公路交通量及汽車荷載分析

柬埔寨位于東南亞中南半島南部，國(guó)土總面積為18.1萬平方公里，2011年全國(guó)人口1480.5萬人，人口密度為81.8人/平方公里。2013年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）為151.91億美元，人均GDP為1036美元。

柬埔寨公路運(yùn)輸跟國(guó)內(nèi)相比有一定差距，柬埔寨國(guó)道11號(hào)路與國(guó)內(nèi)甘肅省G248的交通量預(yù)測(cè)對(duì)比如表1。

2? 上部結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)典型病害分析

中小跨徑橋梁上部結(jié)構(gòu)常見截面型式有空心板梁（見圖3）、矮T梁（見圖4）和小箱梁（見圖5）。在國(guó)內(nèi)公路橋梁的建設(shè)中，空心板梁和矮T梁常用于跨徑13m、16m和20m，小箱梁常用于跨徑20m。空心板梁和小箱梁做為傳統(tǒng)橋型應(yīng)用了多年，矮T梁橋近年來也得到了蓬勃發(fā)展。

空心板：①空心板梁主要受力行為是通過鉸縫傳遞剪力，實(shí)現(xiàn)荷載在空心板梁之間的傳遞分配。成橋后橋面鋪裝的作用，鉸縫實(shí)際不僅傳遞剪力，還能夠承受一定的橫向彎矩，在車輛荷載作用下，鉸縫處于復(fù)雜的彎剪受力狀態(tài)下而發(fā)生疲勞損傷，損傷的發(fā)展隨著時(shí)間累積而產(chǎn)生裂縫，最終導(dǎo)致鉸縫失效，單梁受力。鉸縫破壞會(huì)伴隨路面鋪裝出現(xiàn)縱向全長(zhǎng)或較長(zhǎng)裂縫，鉸縫底部出現(xiàn)破損開裂，局部具有鉸縫滲水現(xiàn)象。②板梁底板縱向裂縫，縱向裂縫基本上出現(xiàn)在底板最薄弱位置，如空腔的底部，且大都沿著底板預(yù)應(yīng)力筋的方向進(jìn)行開裂。縱向裂縫與板梁受力沒有直接關(guān)系，主要與保護(hù)層構(gòu)造和鋼筋銹蝕等相關(guān)。③板梁底板橫向裂縫，橫向裂縫的分布主要出現(xiàn)在底板跨中位置，裂縫多由中間向兩側(cè)開展，一般具有跨中多、梁端少的特點(diǎn)。橫向裂縫開展嚴(yán)重的，會(huì)延伸到腹板上，形成與底板貫穿的U型裂縫。橫向裂縫一般是受力裂縫，主要是截面抗彎性能不足產(chǎn)生，與結(jié)構(gòu)安全直接相關(guān)[2]。

小箱梁：①梁體縱向裂縫，底板預(yù)應(yīng)力束分布引起的沿波紋管縱向裂縫;混凝土收縮、徐變、溫差效應(yīng)等均可能引起的梁體的裂縫。②濕接縫裂縫，以輕微病害為主，主要是施工結(jié)合面處理及混凝土齡期差等原因引起，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)使用安全，對(duì)結(jié)構(gòu)耐久性有一定影響。③橫隔板豎向裂縫，橫隔板豎向開裂病害發(fā)生與運(yùn)營(yíng)時(shí)間及運(yùn)營(yíng)荷載水平相關(guān)，隨著運(yùn)營(yíng)年限增加病害有進(jìn)一步發(fā)展的趨勢(shì)，影響局部構(gòu)件的耐久性[3]。

矮T梁：①隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，超載現(xiàn)象嚴(yán)重，使橋梁承載能力不能滿足要求，在跨中及附近產(chǎn)生橫向裂縫;由橋頭跳車產(chǎn)生的沖擊力使梁端附近產(chǎn)生豎向或斜向裂縫，并造成梁端的破壞。②由于翼緣板較薄，橫向聯(lián)系差，容易造成翼緣板被剪斷。

3? 上部結(jié)構(gòu)造價(jià)對(duì)比

3.1 相同跨徑相同結(jié)構(gòu)型式造價(jià)對(duì)比

《公路橋梁通用圖》（交通部專家委員會(huì)等編，2008，01）是根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2004）的橋梁設(shè)計(jì)荷載編制的，《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTG D60-2015）實(shí)施后，中小跨徑橋梁設(shè)計(jì)荷載顯著提升，橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要加強(qiáng)，《橋涵通用圖》（廣東省高速公路工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化，中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司編）滿足了新規(guī)范的要求。以這兩部通用圖為基礎(chǔ)，對(duì)相同跨徑相同橋型的上部結(jié)構(gòu)造價(jià)進(jìn)行了對(duì)比，闡述了新規(guī)范荷載提升后相應(yīng)造價(jià)的變化（具體見表3，表4）。

3.2 相同跨徑不同結(jié)構(gòu)型式造價(jià)對(duì)比

為闡述各橋型在造價(jià)方面的優(yōu)劣，以廣東省通用圖為基礎(chǔ)對(duì)比了各種橋型的建筑安裝費(fèi)指標(biāo)（見表5）。

通過造價(jià)分析，空心板梁較矮T梁、小箱梁在造價(jià)上有一定的優(yōu)勢(shì)，在柬埔寨目前的經(jīng)濟(jì)狀況下，節(jié)約造價(jià)，開拓公路建設(shè)市場(chǎng)有很大的應(yīng)用空間。

4? 不同上部結(jié)構(gòu)施工便宜性對(duì)比

柬埔寨重工業(yè)相對(duì)落后，交通不發(fā)達(dá)，橋梁施工手段受限，選擇施工相對(duì)便宜的橋型相當(dāng)重要。從施工角度，在以下幾方面對(duì)三種橋型進(jìn)行了對(duì)比（見表6）。

5? 結(jié)語

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起，海外市場(chǎng)的開拓，必將深入的參與柬埔寨公路工程的建設(shè)，橋梁建設(shè)是公路工程的重要組成部分，橋型選擇應(yīng)符合柬埔寨的國(guó)情、當(dāng)?shù)氐氖┕l件等要求。

①柬埔寨的交通量及重載車的比例較中國(guó)相對(duì)較小，當(dāng)?shù)責(zé)o橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范，若參照中國(guó)同等時(shí)期的規(guī)范荷載，結(jié)構(gòu)安全性比較保守，造價(jià)有所提高，針對(duì)具體的當(dāng)?shù)仨?xiàng)目，可適當(dāng)?shù)倪x擇規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

②空心板梁橋存在鉸縫易損壞的缺點(diǎn)，可通過粘貼鋼板、增加橫向預(yù)應(yīng)力等手段予以改善;同時(shí)，此種結(jié)構(gòu)施工方便、造價(jià)低、梁高低等優(yōu)點(diǎn)符合柬埔寨的國(guó)情特點(diǎn)，已完成的中小跨徑橋梁應(yīng)用空心板梁相當(dāng)廣泛。

③矮T梁可標(biāo)準(zhǔn)化施工、梁高低且可避免空心板的鉸縫易損壞的缺點(diǎn)，但是造價(jià)相對(duì)較高，是國(guó)內(nèi)近年來發(fā)展的一種新型橋梁結(jié)構(gòu)，未得到長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)的驗(yàn)證。目前，在柬埔寨公路橋梁建設(shè)的實(shí)踐中還未應(yīng)用矮T梁橋，但是，隨著柬埔寨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及矮T梁結(jié)構(gòu)的成熟，此種橋型的應(yīng)用空間將非常廣闊。

④小箱梁結(jié)構(gòu)是一種成熟的結(jié)構(gòu)型式，運(yùn)營(yíng)病害較少，但是造價(jià)相對(duì)較高，對(duì)施工吊裝能力要求較高，適用于高等級(jí)道路且凈空不受限的橋梁。目前，柬埔寨正在興建的金邊至西哈努克港高速公路應(yīng)用了小箱梁結(jié)構(gòu)，包括20m和25m的橋梁跨徑。

參考文獻(xiàn)：

[1]Statistical Yearbook of Cambodia 2017，National Institute of Statistics， Ministry of Planning.

[2]孟占領(lǐng).空心板梁橋常見病害及性能保障技術(shù)研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017.

[3]李健.小箱梁結(jié)構(gòu)在高等級(jí)公路中的應(yīng)用發(fā)展及運(yùn)營(yíng)病害綜述[J].公路交通科技，2015.