中等跨徑橋梁預應力混凝土小箱梁與波形剛腹板PC梁的比較

梁 鵬

(綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司 四川 綿陽 621000)

中等跨徑橋梁預應力混凝土小箱梁與波形剛腹板PC梁的比較

梁 鵬

(綿陽市川交公路規劃勘察設計有限公司 四川 綿陽 621000)

對中等跨徑橋梁的上部構造方案選用時，對鋼筋混凝土腹板構件和波形剛腹板構件的應用進行經濟技術比較。

中等跨徑；鋼筋混凝土腹板；波形剛腹板；經濟技術比較

引言

綿陽川交大橋位于綿陽市城區涪江上，對橋梁設計需要從橋梁功能、美觀、造價方面進行綜合評價。在設計過程中對于橋梁上部構造進行了方案的討論，主要對于上部構造采用預應力混凝土小箱梁和波形剛腹板PC梁在經濟、技術兩個方面進行了比較。

1、項目概況

川交大橋位于綿陽市市區涪江之上，距離上游寶成鐵路橋約1.9km，距離下游漢龍大橋約1.2km。川交大橋起點接濱江西路與圣水南街交叉口，上跨涪江后東接小島西路連接科學城2#隧道。川交大橋全長472.16米，接線道路長146.418米，道路等級為城市次干道，設計車速為40km/h，雙向四車道，標準路幅寬度23m。

本橋共分四聯，其中第一聯跨徑布置為3×34m，第二聯、第三聯、第四聯采用跨徑布置均為三聯3×40m，全橋共長472.16m，橋面標準寬度為23m，進入濱河路路口處拓寬至29m。橋面設雙向1.5%的橫坡，橫坡采用蓋梁或臺帽斜置調坡。

2、上部構造方案

2.1 方案一：預應力混凝土小箱梁

采用傳統的鋼筋混凝土預應力小箱梁結構。橋梁全寬由8片40m跨徑小箱梁組成，預制梁之間采用現澆濕接縫連接。

2.1 方案二：波形剛腹板PC梁

40m箱梁采用新工藝波形鋼腹板PC梁結構，橋梁全寬由8片I形梁構成，兩片I形梁間現澆1.7m寬鋼筋混凝土結構組成箱梁，每兩片箱梁間采用濕接縫連接。

3、方案比較

該項目使用波形剛腹板生產廠家提供的現有波形剛腹板40m跨徑的圖紙，進行了橋梁的初步設計。以40m跨徑為例對波形剛腹板PC梁與預應力混凝土小箱梁進行了比較。

1）預應力鋼束的使用：本項目同樣長度的橋梁，預應力混凝土小箱梁鋼絞線用量為210691.8Kg，波形剛腹板鋼絞線用量為114810Kg。預應力混凝土小箱梁預應力鋼筋布置在腹板和底板，波形剛腹板則布置與底板。

從鋼絞線用量上來說波形剛腹板箱梁能提高預應力效率，改善結構性能。波形鋼腹板的縱向剛度較小，幾乎不抵抗軸向力，因而在導入預應力時不受抵抗，縱向預應力束可以集中加載于頂、底板，有效地提高預應力效率。

2）梁體材料工程量比較：本項目同樣長度的橋梁，預應力混凝土小箱梁的預制混凝土用量為4329.6 ，現澆混凝土用量為168.5 ；波形剛腹板PC梁預制混凝土用量為3201.42 ，現澆混凝土用量為1527.7 。鋼筋混凝土小箱梁鋼筋用量為948.4t，波形剛腹板鋼筋用量為1232.1t。

在波形鋼腹板PC箱梁橋中，混凝土用來抗彎、抗壓，波形鋼腹板用來抗剪，發揮波形鋼腹板抗剪能力強和混凝土抗壓強度高的優點，有利于這兩種材料發揮各自優勢作用。但在本項目的初設工程量估算中發現，在40跨徑的箱梁橋中波形剛腹板不能很好的體現材料的利用效率優勢。反而是通過增加梁高和材料用量來減少了鋼絞線的使用量。

一般情況下，波形鋼腹板預應力混凝土箱型梁橋的腹板采用較輕的波形鋼板，其橋梁自重與一般預應力混凝土箱梁橋相比降低、減小了結構重力產生的下繞度，能夠減少下部工程量。而在本項目工程量對比中波形剛腹板PC梁未能體現出該特點。

3）施工工藝比較：預應力混凝土小箱梁施工采用工廠化預制，基本工藝為綁扎鋼筋-預埋波紋管和鋼絞線-立模-澆筑混凝土-張拉-架梁的施工順序。波形鋼腹板 PC 箱梁橋在施工過程中，可減少大量的模板和預制混凝土澆筑工程，免除在砼腹板內預埋管道的煩雜工藝， 而且波形鋼腹板可以工廠化生產，現場拼裝施工。

本項目中波形剛腹板可體現節省了大量模板的優勢，而預制混凝土工程量的減少可降低梁體吊裝重量，有利于減少工程措施費用。但在初步設計階段進行了一定的調查發現，能熟練的完成波形剛腹板工程施工的有經驗的施工隊伍較少，無形中增加了波形剛腹板的施工技術難度。

4）景觀效果比較：該項目屬于市政工程橋梁采用波形剛腹板具有結構形式新穎，腹板表面可進行涂裝裝飾，具有較好的城市美化效果。

5）經濟比較：我國現在鋼材產能比較大，鋼材產量較高，市場價格比較穩定，而波形剛腹板的使用可以為鋼材的使用提供新的途徑。

該項目初設中估算的剛腹板鋼材為666.3t，根據工程造價的比較發現剛腹板鋼材的單價較高達到了 13000-15000元每噸。分析發現由于生產廠家較少，材料運輸距離過長，而且波形剛腹板的附加價值較高，造成了波形剛腹板的單價過高。因此在該項目初設估算結果表明波形剛腹板在40m跨徑的橋梁使用時沒有明顯的造價優勢。

4、方案必選結果

方案名稱 波形鋼腹板PC梁 預應力小箱梁結構形式 現澆連續梁+預制小箱梁(波形鋼腹板)現澆連續梁+預制小箱梁(鋼筋砼腹板)技術可行性施工工藝相對復雜。對施工隊伍要求較高。后期養護工作量較大。施工簡單，工藝成熟，后期養護工作量小。梁高 2.5m 2.0m估算造價 建安費：5777.99萬元，建設費用較高，維護費用較高建安費：4308.65萬元，建設費用較低，維護費用較低橋梁景觀 景觀效果較好 景觀一般

在綿陽川交大橋設計工作中，對兩種方案比較發現，波形剛腹板在中等跨徑橋梁中沒有明顯的優勢。因此該橋最終選定采用傳統的預應力鋼筋混凝土小箱梁結構方案。

5、波形剛腹板的其他優勢

波形鋼腹板預應力混凝土箱梁橋就是用波形鋼板取代預應力混凝土箱梁混凝土腹板做成的箱梁橋，簡稱為波形鋼腹板 PC箱梁橋。其顯著特點是用厚度10～20mm左右的鋼板取代了厚度 30～80cm的混凝土腹板。第二個特點是鑒于頂底板預應力束放置空間有限，而應用體外索來代替部分或全部體內索。

1）在該項目中波形剛腹板與大跨徑波形剛腹板相比，鋼絞線的使用上均為體內束。而體外預應力筋可以更換，便于橋梁的維修和補強。波形鋼腹板PC箱梁橋采用體外預應力承受活載，因而在長期運營后可以對體外預應力索進行更換，以恢復承載力和進行結構加固，從而能降低了波形剛腹板的維護難度。而40m跨徑的剛腹板箱室較小不便于體外束的設置。

2）波形剛腹板PC梁施工時可利用波形鋼腹板作臨時設施，節省設施費用、加快施工速度：懸臂澆注時鋼腹板可用作掛籃的組成部分、頂推施工時可以用腹板作導梁、現澆時可省略腹板模板。同時波形鋼腹板箱梁橋節段懸臂施工長度一般為4.8m，對懸臂施工的橋梁減少了節段數量，縮短了工期：由于梁體自重的減輕，懸臂施工時，可減少節段數量。對于大跨徑懸臂施工橋梁，采用波形鋼腹板PC箱梁橋，其上部結構整體施工周期較傳統預應力混凝土箱梁橋節省30%以上。而中等跨徑的橋梁在工期節省上沒有明顯的優勢。

3）在大跨徑橋梁中采用波形剛腹板能避免腹板開裂問題，耐久性能好。傳統的預應力混凝土箱梁橋受外力荷載以及混凝土收縮、徐變的影響，常常在腹板出現裂縫，造成混凝土截面削弱、鋼筋腐蝕乃至于要進行維修補強等一系列問題，成為預應力混凝土箱梁橋的普遍病害，而波形鋼腹板PC箱梁橋則不會出現上述問題，耐久性能較好，后期維護主要以波形鋼腹板防腐保護為主。而中等跨徑的橋梁中腹板開裂的問題并不常見，可通過調整彎起鋼束的數量、嚴格控制施工質量等措施降低腹板開裂的可能性。

結束語

綜上所述，根據波形剛腹板PC梁的特點來說，現階段更適合用于跨徑較大的變截面箱梁結構。在中等跨徑結構中來說，還應該進一步的研究，提高在中等跨徑橋梁使用中的造價優勢以便于該橋型的推廣使用。

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1007-6344（2016）03-0049-02

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