冷彎卷邊U型鋼板組合梁在橋梁上部結構中的應用

甘旭東

(安徽省引江濟淮集團有限公司，安徽 合肥 230000)

冷彎卷邊U型鋼板組合梁(簡稱U型鋼板組合梁)是一種適用于小跨徑(L<20m)的簡支梁，由鋼板冷彎卷邊形成U型截面與混凝土橋面邊組合而成，具有工業化程度高，現場作業量小，構造簡單，自重較輕以及便于維護管養等特點。目前，我國沒有此類結構橋梁應用研究，在鋼材價格較低，國家去產能的大環境背景下，U型鋼板板組合梁具有較高的研究應用優勢和價值。

某項目公路橋梁，平面位于R=1630m的圓曲線上，設計橋梁跨徑為3×16m，全長54.02m，單幅橋面寬16.25m，以此橋為實例進行U型鋼板組合梁方案與傳統的預應力混凝土簡支T梁(以下簡稱“矮T梁”)方案綜合對比。

1 U型鋼板組合梁設計

1.1 設計原理

U型鋼板板組合梁由鋼板冷彎卷邊形成的U型鋼板主梁、混凝土橋面板和聯結系3部分構成，可充分發揮混凝土受壓和鋼板受拉的優良特性。

1.2 設計方案

上部結構單幅采用5片U型鋼板板組合梁，梁間距940mm，考慮到標準化設計、工廠化加工，鋼主梁梁高為700mm，底板寬700mm，翼緣寬度為150mm，頂面總寬1600mm，冷彎卷邊鋼板厚14mm，每片梁設端橫隔板和中橫隔板，橫隔板板厚18mm。橋面板板厚200mm，考慮吊裝重量，橫橋向分塊，寬度1880mm，濕接縫相連，濕接縫寬度150mm；順橋向分塊，寬度2800mm，濕接縫相連，濕接縫寬度500mm。橋面板與U型鋼板板翼緣處通過設置剪力釘群連接。

圖1 U型鋼板組合梁方案斷面圖

圖2 冷彎卷邊U型鋼板

2 方案綜合比較

按照常規設計方案，本橋上部結構采用矮T梁，分別從安全、耐久、環保、經濟、適用、美觀等方面與U型鋼板組合梁設計方案進行對比。

圖3 矮T梁(16米跨徑)方案斷面圖

(1)安全性。2個方案均滿足功能要求，矮T梁設計理論及施工工藝成熟，結構整體安全可靠，可以確保施工期間和正常使用過程中的安全性；U型鋼板組合梁國內處于首次理論應用研究，設計理論和施工工藝處于探索研究階段。

(2)耐久性。U型鋼板組合梁采用鋼-砼組合截面的結構形式，可充分發揮混凝土受壓和鋼板受拉的優良特性，其耐久性問題主要是鋼材防腐問題。矮T梁若施工工藝控制不好，后期營運易出現混凝土開裂問題，開裂若不及時修復加固會加速鋼筋的銹蝕，導致橋梁耐久性降低。

(3)環保性。混凝土的主要原料是砂石，就地開采砂石對環境造成破壞，減少砂石用量有利于環境保護，采用冷彎卷邊U型鋼板取代底板和腹板的混凝土，大大減少混凝土的用量。

(4)經濟性。U型鋼板組合梁上部結構輕盈，橋梁墩柱尺寸也相應減小，但隨著目前鋼材價格的提高，上部結構的造價較高，相比傳統的矮T梁，性價比優勢不明顯。

表1 2種結構下經濟指標對比

(5)適用性。矮T梁的預制過程從立模綁扎鋼筋到混凝土澆筑，從張拉預應力到孔道壓漿，直到鉸縫鑿毛，過程較多，且每個過程都需要大量人工的投入，時間也較長；而U型鋼板采用冷彎成型，焊接工作量小，結構簡單，操作方便，大大縮短預制時間和人工的投入。

(6)美觀性。U型組合梁橋上部結構輕盈、簡潔，美觀性好。相比之下常規矮T梁體量較大，景觀效果較差。

4 結 論

綜上所述，與傳統的矮T梁相比，U型鋼板組合梁雖然造價優勢不明顯，但具有工業化程度高，現場作業量小，結構輕盈、簡潔，美觀性好及環保等特點，尤其在鋼材價格較低，國家去產能的大環境背景下，U型鋼板板組合梁還是具有較高的研究應用優勢和價值。