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钢-混结合梁桥的应用

2023-12-26 来源:汇意旅游网
2014年第7期 北 方 交 通 中图分类号:U448.34 文献标识码:B 文章编号:1673—6052(2014)07—0001—05 钢一混结合梁桥的应用 贺立新,宋雷 成都市610041) (四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院摘要:简述国内外钢一混结合梁桥的发展及分类,对钢一混结合梁桥的适用性及经济性进行比较,详细介绍 了德国有代表性的3座钢一混结合梁桥。 关键词:钢桥;组合结构;钢一混结合梁 1概述 所发展。现在我国已建桥梁中采用结合梁结构的 有:上海杨浦大桥桥面系结构、芜湖长江大桥、南京 大胜关长江大桥、广东佛山东平桥(图1,主跨 1.1 钢一混结合梁桥的发展史 儿z_ 钢一混凝土组合结构的雏形最早出现于1894 年的美国。二次世界大战以后,欧洲急需恢复战争 破坏的房屋和桥梁,由于钢材短缺采用大量的钢一 300m,结合梁桥面系)及部分城市立交桥等。 但总的来看,在大量中、小跨度桥梁中,混凝土 及预应力混凝土的桥梁占据绝对数量优势,钢一混 混凝土组合结构,从而节约钢材,取得了良好的经 济效益。日本在1923年及1968年大地震以后,发 组合结构桥梁的技术水平落后于国际先进水平,主 要原因有:钢一混结合梁桥的造价偏高、养护成本 高;同时我国劳动力费用相对较低等。 1.3 钢一混结合梁的分类 现采用组合结构修建的房屋抗震性能良好,于是组 合结构在高层与超高层建筑中得到迅速发展。 在桥梁工程领域,钢一混凝土组合梁桥具有结 构高度小、自重轻、承载力高、刚度大、节省支模工序 钢一混凝土结合梁是在钢结构和混凝土结构基 础上发展起来的一种新型组合梁结构,通常由上部 钢筋混凝土板(或预应力混凝土板)和下部的钢梁 和模板、减少现场作业量、施工速度快、综合效益好 等显著优点。结构整体受力,能发挥钢与混凝土两 种材料各自的优势,方便施工,在欧美、日本等国的 桥梁建设中占有重要地位,取得世人瞩目的成就。 组成,混凝土板和钢梁之间通过剪力连接件进行连 接(见图2)。 1.2 我国钢一混结合梁桥的发展 我国从上世纪50年代建成的武汉长江大桥,其 上层公路桥梁的纵梁(跨度18m,梁距1.8m)就采用 了钢一混结合梁开始,钢一混结合梁桥在我国也有 图2 钢一混结合梁构造示意 钢一混凝土结合梁按照主梁横截面构造形式的 不同,可分为以下五大类: 图1 佛山东平桥 (1)钢板结合梁桥; ——’—— 北 方 交 通 2014年第7期 (2)钢箱结合梁桥; (3)钢桁结合梁桥(如四川省雅西高速公路干 海子大桥,主跨62.5m); (4)钢桁腹杆结合梁桥(如日本Kinokawa River 桥,主跨85m); (5)波形钢腹板结合梁桥(如山东鄄城黄河公 路大桥,主跨12Ore)等。 2钢一混结合梁的适用性及经济性 2.1 钢一混结合梁的适用性 由于钢一混结合梁桥的施工工期较短,用在跨 越繁 道路上具有优势;钢一混结合梁梁体较轻,适 用于山区、高地震烈度区桥梁;钢一混结合梁在增加 少量成本的情况下,可以解决桥梁建设中常见的大 跨径预应力混凝土箱梁腹板开裂问题。查阅相关资 料显示,目前欧美等国桥梁跨径在15m以下的小跨 度桥多采用钢筋混凝土梁桥,桥梁跨径在15~25m 则用预应力混凝土梁桥,桥梁跨径在25—60m跨径 往往采用钢一混结合梁;更大跨径的桥梁则一般采 用钢梁 。 结合我国经济建设的现实要求及桥梁技术发展 水平,在下列情况可选择采用钢一混结合梁桥方案: (1)用于跨越高速公路、城市干道 对于跨越已通车的高速公路和城市干道的桥 梁,可采用钢一混结合梁减小搭架施工对桥下道路 车辆通行的干扰,如成都市三环路草金立交匝道桥。 (2)用于跨越山区深谷的公路 对于山区高速公路跨越深谷、隧道群之间的桥 梁,由于设置预制场困难,可采用钢一混结合梁桥方 案。施工时将钢梁顶推或吊装就位后,直接在钢梁 上用移动模架现浇混凝土,如德国A1高速公路上 的Diepmann河谷桥 (见图3)。 图3 德国A1上Diepmann河谷桥施工 (3)用于山区互通式立交的匝道桥 山区高速公路沿线大部分经过崇山峻岭。受地 形条件所限,有的互通方案匝道桥高度大、曲线半径 较小。这种情况下若采用常规的搭架现浇混凝土连 续梁方案难以实施,风险较大,而采用钢一混结合梁 桥则是一种较好的解决方案。 (4)用于跨越河流 在跨越河流时,可采用钢一混结合梁,施工快 捷,成桥立面简洁、造型优美;并可根据桥梁景观要 求在钢梁表面喷涂彩色涂装。如四川省巴中市为连 通巴中新老城区,已建成跨越巴河的麻柳湾大桥,主 桥为跨径55m+90m+55m的三跨变截面钢一混结 合梁。 (5)用于旧桥改造、拓宽等 在旧桥加宽、改造时,可采用钢一混结合梁。如 重庆市梁万高速公路由于增加互通,需要加宽牛儿 河大桥。该桥处于万州城郊,共11跨40mT梁。增 设互通后,桥面需要加宽4m,最终采用开口钢箱一 混凝土结合梁加宽方案,并成功实施 (图4)。 纵向结命 向结 《, 预制板 板 T粱 节点混凝土、 钢横联 钢箱粱 图4牛儿河大桥加宽方案 2.2 钢一混结合梁的经济性比较 5j 我国传统的观念认为,桥梁工程上采用钢一混 组合结构通常较混凝土结构造价高。本文以主跨 30m、56m、100m三档为例,选择了6座跨径、施工条 件相近的连续梁桥作样本,比较其梁体造价(不含 桥面系)。 (1)主跨约30m 桥A:四川省某高速公路连接线互通匝道桥为 跨径(20+30+30+2O)m的预应力混凝土连续箱 梁,桥面宽10.5m,桥面面积1050m ,搭架现浇; 桥B:四川省某高速公路互通匝道桥的钢一混 结合箱梁方案,跨径(23+33+23)m,桥面宽 10.5m,桥面面积829.5m ,汽车吊运、临时支墩上焊 2014年第7期 贺立新等:钢一混结合梁桥的应用 接钢箱梁。 这两座桥的连续梁梁体造价比较结果见表1。 表1 主跨约30m的连续梁梁体造价比较 桥F:德国A1高速公路上的托尔高(Torgau)易 北河桥,上部结构为跨径(53+106+65+3 X45+ 36)m的钢一混结合箱梁,全桥长395m,桥面宽 15m,桥面面积5925m 。主墩处于河流中,用船运钢 箱梁到桥位后,同步提升、焊接钢梁,于1993年建 成 。 这两座桥的连续梁梁体造价比较结果见表3。 (2)主跨约50m 桥c:广东省某高速公路跨线桥为(33+56+ 33)m跨径的预应力混凝土连续箱梁,桥面宽 33.5m,桥面面积4087m ,搭架现浇,于2013年建 成; 项目 跨径 表3 主跨约100m的连续梁梁体造价比较 单位 m 桥E 24.0 桥F 15.0 备注 连续梁部分 均为主线桥 m 56+100+56 53+106+65+3 x45+36 桥面宽 梁体总价万元 2017.97 梁体单价元/m 3966 3135.24 5291 桥F参照桥B单价 F/E=1.33 桥D:德国A1高速公路上的底朴曼 (Diepmann)河谷桥(见图3),上部结构为跨径6 X 48.77m的钢一混结合箱梁,桥面宽18.75m,桥面面 积5487m ,汽车吊运、临时支墩上焊接钢箱梁,于 1995年建成L3 J。 这两座桥的连续梁梁体造价比较结果见表2。 表2 主跨约5Om的连续梁梁体造价比较 由表3可见,钢一混结合梁与预应力混凝土箱 梁桥造价相比,对于30—50m的中小跨径增加约 1—2倍,对于100m左右的中大跨径仅增加约 30%。这说明对于较大跨径,钢一混结合梁更能体 现出钢材的轻质、高强的优越性和经济性。 3 国外钢一混结合梁设计施工应用实例 3.1 简支组合钢板梁——德国A13高速公路L55 跨线桥 该桥位于柏林一德累斯顿的A13高速公路上, 跨径为31.4m+31.4m,总长77.47m,宽12.75m,交 角55.53。(图5)。钢梁体采用6根等高度工字钢 (3)主跨约100m 梁,材料为St52—3(相当于国内Q345),用吊车吊装 桥E:四川省G108改线段某大桥主桥为跨径 (56+100+56)m的预应力混凝土连续箱梁,桥面 就位,焊接形成梁格。然后在梁格上铺设8cm厚预 制板,在板上浇筑20cm厚的B45混凝土(即C45) 宽24m,桥面面积5088m 。主墩处于水库中,梁体 用挂蓝分段悬臂浇筑; 形成行车道板。桥面沥青铺装层厚8cm(图6)。该 桥主要参数见表4。 图5德国A13公路1.,55跨线桥纵剖面(单位:m) 表4 德国A13公路I.,55跨线桥主要参数 注:1欧元=¥8.23元人民币;钢梁单价2165欧元/t=¥17814元/t。 北 方 交 通 2014年第7期 河谷桥 该桥位于德国A72高速公路(Hof—Chemnitz) 上,为旧桥改造。原桥建于1939年,共7孔,桥跨布 置为(66+2×1 10+3×99+88)in,总长671in,24m 宽,4车道,最大墩高55.0m(图7)。由于桥面不能 38 满足交通量增长的要求,需要将车道拓宽到6车道 30.3m宽。设计采用拆除旧梁、新建钢一混结合梁 桥的方案,利用原圬工桥墩、重建墩帽(图8)。为保 障交通,施工时左右幅桥分幅交替施工;钢箱梁采用 图6德国A13公路L55跨线桥横断面(单位:锄) 顶推工艺,在每跨中部设置了临时支墩。该桥改造 工程于1993年开工,1995年完工。 3.2 等截面组合钢箱梁——德国威尔考(wilkau) 三 1 .9…3 6%““ -- ./-325・397 … \l 、 wickauel L出1.J}- I^10口 、. IL ..-一j●  l-■一-一 l  II  Il  JL,/l ] 》鼬  錾 !:!垂 ——5— -0 .98 :! !兰 兰 !:晕 (Hohenwarthe)易北河桥 该桥位于柏林~汉诺威的A2高速公路上,跨 越易北河,原桥为4车道。自通车以来,日交通量由 图7德国Wilkau河谷桥立面(单位:m) 60辆发展到80000辆标准车,桥宽已经不能满足交 通量的需求,因此需要扩建为6车道。原桥是钢桁 架连续梁,在河道中有3个主墩。为预留较大的通 航净空,扩建时要求在主河道中只设两个桥墩。新 桥分为两幅:南侧半幅桥在原桥轴线拆除重建;北侧 半幅桥梁相邻而建;两幅桥净距5.5m。北侧桥由于 带人行道,比南侧桥宽2.5m。新桥采用两种断面: 岸上引桥用预应力混凝土梁,共832m长;易北河上 图8德国Wilkau河谷桥桥墩上梁体半剖面(单位:can) 的主桥用钢一混结合梁,桥长326.7m。在施工期间 钢箱梁材料采用St52—3。由于采用顶推施工 的工艺,钢梁体采用等高度槽型梁,梁高5m。钢箱 梁制造节段长27~33m。车道板用B45混凝土,50 ~必须保证4车道通行。 新建桥的主桥跨径为(93+140.7+93)In,总长 326.6m(图9),两幅桥面总宽40m,6车道(图l0)。 新桥分为南北两幅交替施工:先在旧桥北侧建好新 的半幅桥,在此期间旧桥保证4车道通行;后将车辆 桥。在河道边筑岛围堰,施工水中主墩。该桥于 1994年开工。1998年建成。 35cm厚。该桥主要参数见表5。 根据上述每平方米桥面的工程数量,参考目前 国内类似桥梁采用的定额,该桥的结合梁梁体部分 转到北侧新桥上,拆除旧桥,在原位重建南半幅新 (不含桥面系)每平米建安费约合¥5143元。 3.3变截面组合钢箱梁——德国霍亨瓦尔特 2014年第7期 贺立新等:钢一混结合梁桥的应用 一5一 注:钢箱梁单价1808欧元/t=14884 Yc/t。 图9 德国Hohenwarthe易北河桥纵剖面(单位:m) 钢梁体采用变截面槽型钢梁,材质为St52—3 以及St37—2。车道板用B45混凝土,板厚36~ 52cm,上面铺8era厚沥青混凝土面层。钢一混结合 梁总高4.6—7.11m,梁底设有5根通长加劲肋,并 在支点附近浇注混凝土,形成双向结合梁。箱梁分 节段制造,在桥边设置了拼装场。河岸段的箱梁直 接用吊车吊装就位,形成悬臂梁;河中段的梁体则通 过轨道滑运到驳船上,再由拖轮运至桥轴,在悬臂端 上同步提升就位。该桥主要参数见表6。 根据上述每平方米桥面的工程数量,参考目前 图10 德国Hohenwarthe易北河 国内类似桥梁采用的定额,结合梁梁体部分(不含 桥面系)的每平米建安费约合¥4847元。 桥墩上梁体剖面(单位:cm) 表6 德国Hohenwarthe易北河桥主要参数 注:钢梁单价1702欧72/t=14007 7 t。 4 结语 参考文献 [1]罗宇,王荣辉.钢一混凝土结合梁的发展历程与现状综述 [J].公路交通技术,2004(4):59—62. [2] 白先梅,李治学.钢一混凝土组合梁桥的发展概况与应用[J]. 交通科技与经济,2012(4):67—69. [3]德国交通部.Strassenbrficken in Stahl—Beton—Verbundbauwaise, Documentation 1997.Druck Center Meekenhaim,Meckenhaim, Germany.1997. 钢结构(含钢一混结合梁)具有强度高、自重 轻、跨越能力大等特点,可作为桥梁工程领域的首 选。钢结构还是一种节能环保型、能循环使用的建 筑结构,符合发展节能建筑和经济持续健康发展的 要求,被誉为2l世纪的“绿色建筑”。 由于我国经济建设高速发展的需要,综合国力 增强,材料技术、制造安装和涂装工艺的进步,以及 运输条件的改善,中国桥梁行业的发展在历经了木 [4] 聂建国,陶慕轩,等.钢一混凝土组合梁加宽旧桥的实测与理 论分析[J].桥梁建设,2009(5):24—27. [5]叶晓志.钢结构桥梁加工安装技术的研究与应用[D].济南: 结构、圬工结构、混凝土及预应力混凝土结构后,终 于迎来了钢结构的春天。适时的发展我国钢结构桥 山东大学,2012. [6] 桥梁杂志社.公路建设稳中求进——_2叭2年交通公路发展里 程总结[J].桥梁产业资讯,2012(11):4—6. [7]魏薇.2013桥梁钢结构学术会议11月召开[J].桥梁,2013 (5):27. 梁(含钢一混结合梁),改变我国混凝土桥梁占多数 的现状,实现可持续发展。 (下转第8页) 北 方 交 通 2014年第7期 性,要事先在已安装的梁板顶面预埋足够的锚固架, 升,对其施工技术的相关规定和标准也在逐渐更新 并将其与钢筋网片做好焊接。由于桥梁工程的整体 完善。公路桥梁路基路面的施工技术是提高工程使 性,要求其钢筋结构要做成一个整体连接不断,严禁 用性能和使用寿命的关键,因此在建设中要严格把 采用任何角度切断焊接钢筋来补救因设计不合理而 关,确保公路桥梁工程项目的施工质量,更好地为现 导致的铺装宽度问题。 代化建设贡献力量。 3.3桥面铺装层质量控制 参考文献 铺装层最主要的施工技术质量控制节点就是其 [1]何江冰.刍议路桥工程建设中路基路面的施工技术[J].经营 平整性和整体实密性。为保障桥面铺装层的平整性 管理者,2011(08). 符合相关要求,要对沥青混凝土层铺装的平整实密 [2]崔云峰.谈公路桥梁施工技术及质量控制[J].科技创新与应 用,2012(06). 性做好控制,桥面各处横坡指标系数严格按照规定 [3]满红英.公路路基路面质量通病及预控措施[J].民营科技, 施工,铺设材料要搅拌均匀,抖料连续,合理铺设各 2012(03). 类材料厚度。在进行桥面碾压前要核实好机械自 [4] 陆进保.石河子某火力发电厂地基处理的分析研究[D].乌鲁 重,设置好机械运作施工的碾压速度、碾压温度,做 木齐:新疆农业大学,2013. 好桥面清洁工作以确保各材料层粘结实密,并做好 [5]刘松玉,陈国靖,章定文.我国高速公路软土地基处理技术进 铺装层的防水渗水设计。 展[A].第十四届中国科协年会第21会场:山区高速公路技术 创新论坛论文集[C].2012. 4结语 近年来公路桥梁在交通运输方面的贡献日益提 Discussion on Construction Technology of Highway Bridge Subgrade and Pavement zHANG Yu Abstract High quality road construction is the precondition of ensuring high——speed economic development and improving people's life quality.By analyzing the common questions in highway bridge subgrade and pavement, the control points of subgrade and pavement consturction have been demonstrated,and concluding the key points in construction of highway bridge subgrade and pavement. Key words Highway bridge;Subgrade;Pavement;Consturcion technology;Drainage ・—・ ”—。 ”— ”+“+-+“十 (上接第5页) The Application of Steel and Concrete Combined Girder Bridge HE Li—xin,SONG Lei Abstract Briefly introduced the development and classification of steel and concrete combined girder bridge at home and abroad,comparing the applicability and economical efficiency of the steel and concrete combined girder bridge,the three representatives of German steel and concrete combined girder bridges have been introduced in details. Key words Steel bridge;Composite structure;Steel and concrete combined girder 

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