鋼混組合箱梁橋的技術(shù)特征及設(shè)計研究

文/習勇 湖南大學設(shè)計研究院有限公司 湖南長沙 410082

城市經(jīng)濟的飛速發(fā)展，交通行業(yè)得到更好的發(fā)展機遇，道路不斷增加，并在持續(xù)建設(shè)中。由此橋梁的應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(shù)特征與技術(shù)進行研究。

1、橋梁建設(shè)的基礎(chǔ)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(qū)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(shè)10cm瀝青混凝土橋面鋪裝，為建少橋上縱坡，橋面不設(shè)橫坡。

鋼混組合橋梁的優(yōu)勢在于利用鋼材與混凝土自身的特點與力學性能，充分發(fā)揮組合優(yōu)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(shè)置70cm寬端橫梁，跨中設(shè)置五道橫向聯(lián)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(shù)特征

首先鋼混組合箱梁橋在設(shè)計上，結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的工程用量。因為橋梁建設(shè)中，應(yīng)用的鋼結(jié)構(gòu)自重輕，在中墩支點的負彎矩設(shè)計中，有效降低其使用幾率，橋梁下方凈空的占據(jù)面積較少，橋梁的外形得到優(yōu)化[1]。

其次是橋梁的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)剛度更大，穩(wěn)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(shè)計中，具有較好的抗震性能與經(jīng)濟性能。因為橋梁自身結(jié)構(gòu)重量比較輕，地震影響小。還可以進行分塊預(yù)制，然后進行連接，從而這種施工工藝能夠現(xiàn)場拼裝。鋼混組合箱梁橋設(shè)計中，經(jīng)濟指標更低，可以有效降低工程量[2]。

基于以上內(nèi)容，總結(jié)鋼箱梁、混凝土梁和鋼混組合箱梁的優(yōu)缺點，具體如表1所示。

3、鋼混組合箱梁橋的設(shè)計研究

3.1 跨徑布置

首先進行橋梁的跨徑布置，需要結(jié)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(jié)構(gòu)建造的技術(shù)經(jīng)濟性。組合箱梁橋的跨徑配置采取預(yù)應(yīng)力連續(xù)梁橋的匹配關(guān)系，邊中跨比例在0.6-0.8范圍內(nèi)。

3.2 梁高選取

梁高的設(shè)計與橋梁實際結(jié)構(gòu)的受力情況相關(guān)，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(nèi)。

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(lián)結(jié)，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(yīng)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(yīng)增加對其的要求，針對質(zhì)量控制方面，可以通過三種方式實現(xiàn)，以是分幅建設(shè)、二是增加箱室，三是增加兩側(cè)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(shè)計理念；橋梁寬度超過20m時，可以通過整幅橋梁建設(shè)的方式，提升對橋梁結(jié)構(gòu)橫向受力的要求，這些方法都能夠體現(xiàn)美觀性。需要注意的是，上部截面形式選取有所不同，對應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)設(shè)計需要進行相應(yīng)調(diào)整[3]。

表1：鋼箱梁、混凝土梁和鋼混組合箱梁的優(yōu)缺點

表2 裝配式工序與現(xiàn)澆工序

圖1 鋼混結(jié)構(gòu)箱梁橋連接構(gòu)造示意圖

3.4 構(gòu)造設(shè)計

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

由圖可知，實際設(shè)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(fā)生相對滑移，控制承載能力狀態(tài)下的滑移量，同時需要抵抗橋面板的掀起效應(yīng)，防止鋼混材料的脫離。

3.5 施工工序

（見表2）

結(jié)語：

以往的橋梁設(shè)計中，大部分通過預(yù)制裝配或是現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)，其跨越能力有限。而組合結(jié)構(gòu)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(huán)境的影響，由此應(yīng)進行推廣使用。