張大偉

（天津城建設計院有限公司，天津市 300122）

0 引言

相對于鋼筋混凝土橋梁，鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕、材料力學性能明確、破壞機理清晰、質(zhì)量可靠度高、耐久性好、易于工廠化、自動化生產(chǎn)、施工速度快、建筑周期短、抗震性能好、節(jié)能環(huán)?？裳h(huán)利用等優(yōu)點，是橋梁發(fā)展的趨勢。由于鋼結(jié)構(gòu)橋梁的跨越能力較強，國內(nèi)很多大橋已經(jīng)普遍采用鋼結(jié)構(gòu)，但是在中、小跨徑橋梁中應用的并不多。伴隨著國家的經(jīng)濟發(fā)展、鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)能提高以及國家產(chǎn)業(yè)政策的支持，在中、小跨徑橋梁中大量采用鋼結(jié)構(gòu)是目前橋梁發(fā)展的趨勢。

中、小跨徑橋梁可采用的鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)主要有鋼箱梁、鋼-混組合梁等。鋼箱梁抗扭能力強、整體性好、適用城市立交中異型、曲線橋以及大跨度連續(xù)梁橋，鋼箱梁整體用鋼量較大，造價較高，同時由于鋼橋面的特殊性，需采用特殊鋪裝結(jié)構(gòu)，施工難度大且經(jīng)濟性較差。鋼-混凝土組合梁可以充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)受拉、混凝土受壓的材料特點，充分利用材料性能，從而達到節(jié)省鋼材的目的，用鋼量較低。同時橋面可以采用常規(guī)的鋪裝形式，施工簡單，造價低。因此在中、小跨徑橋梁中采用鋼-混組合梁是比較合理的結(jié)構(gòu)形式。

在鋼-混組合梁結(jié)構(gòu)中，鋼板組合梁更具有優(yōu)越性，鋼板組合梁的鋼縱梁多采用開口工字鋼，由于是開口截面，因此鋼板組合梁在制作及安裝等方面都很便捷（見圖1）；從受力性能方面考慮，鋼板組合梁比較適合于中、小跨徑橋梁（30～50 m）；同時鋼板組合梁體積和重量都比較適中，更便于運輸以及安裝；相對于鋼箱組合梁，鋼板組合梁用鋼量更小，經(jīng)濟性更好[1-4]。

圖1 鋼板組合梁

1 中、小跨徑鋼板組合梁的設計難點

為了保證橋梁線形的流暢性以及行車舒適性，中、小跨徑鋼板組合梁多采用連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，而鋼板組合梁的特點在于發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)受拉、混凝土受壓的材料特點，充分利用材料性能，從而達到節(jié)省鋼材的目的。而對于連續(xù)梁的支點處負彎矩區(qū)，組合梁的受力方式為鋼結(jié)構(gòu)受壓、混凝土受拉。鋼結(jié)構(gòu)受壓可以通過設置局部加勁肋等構(gòu)造措施解決，而混凝土拉應力過大則會產(chǎn)生裂縫，如果裂縫寬度過大則難以滿足規(guī)范要求，同時裂縫過大也不利于橋梁的耐久性。因此解決鋼板組合梁負彎矩區(qū)混凝土受拉裂縫問題是鋼板組合梁設計的難點。

2 鋼板組合梁負彎矩區(qū)混凝土裂縫的控制方法

2.1 裂縫控制方法概述。

在鋼板組合梁結(jié)構(gòu)設計過程中，通?？刂曝搹澗貐^(qū)混凝土裂縫的方法主要有以下幾種：

（1）采用高性能混凝土（微膨脹纖維混凝土）,

用現(xiàn)代混凝土技術(shù)提高普通混凝土性能，以耐久性作為設計的主要指標，針對于不同的用途要求，保證混凝土的適用性和強度，并達到高耐久性、高體積穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。

（2）調(diào)整混凝土橋面板的施工順序

合理調(diào)整混凝土的澆筑順序，如在連續(xù)組合梁中先澆正彎矩區(qū)混凝土，后澆支座負彎矩區(qū)混凝土，能夠減少負彎矩區(qū)混凝土的受力，同時也可以降低收縮徐變等不利因素對混凝土開裂的影響。

（3）支點強迫位移法

該方法在橋梁架設時，增加中支點臨時支座的高度，待負彎矩區(qū)混凝土澆筑硬化以后，再降低中支點的高度（落梁），從而使受拉區(qū)的混凝土橋面板受壓，從而達到抗裂目的。

（4）張拉預應力鋼束

通過在連續(xù)組合梁橋負彎矩區(qū)段張拉縱向預應力筋的方法，對受拉區(qū)混凝土橋面板施加壓應力，保證受拉區(qū)混凝土橋面板的抗裂性。

（5）采用預制橋面板（存梁6個月）

預制橋面板需要存梁6個月以上，可以有效減小收縮徐變的不利影響，從而達到控制裂縫的目的。

2.2 中、小跨徑鋼板組合梁的適用方法分析

組合梁橋負彎矩張拉預應力是一種比較常見的做法，但是一般常用于大跨徑組合梁橋，小跨徑組合梁橋負彎矩預應力鋼束較短，預應力損失較大，難以達到理論的鋼束應力值要求，同時施工工序也比較復雜。中、小跨徑橋梁施工時，施工工期以及施工的便利性都是需要重點考慮的因素，因此在中、小跨徑組合梁施工時，采用調(diào)整混凝土橋面板的施工順序以及支點強迫位移法是合理的方式。如果有充足的存梁時間和場地，采用預制混凝土橋面板也是一種有效的方法。

3 案例分析

3.1 項目介紹

本工程為城市跨線立交橋，現(xiàn)狀交通十分繁忙，擁堵問題嚴重，同時本項目施工期間難以實現(xiàn)有效的交通分流。為了最大程度較少對交通的影響，在不斷交的前提下最大程度減少工期，本項目全橋采用鋼板組合梁結(jié)構(gòu)，在實現(xiàn)橋梁快速施工，保證現(xiàn)場不斷交的前提下，同時解決傳統(tǒng)橋梁的交通、污染、養(yǎng)護等方面的問題。

3.2 結(jié)構(gòu)設計及計算

橋梁上部結(jié)構(gòu)采用5×30 m跨鋼板組合梁形式，結(jié)構(gòu)連續(xù)，單幅橋梁寬度10.5 m，為了保證橋下通行凈空，最大程度降低梁高，橫橋向設置四片鋼縱梁。為了確定合理的梁高以及混凝土橋面板的施工方法，分別對不同縱梁高度、落梁高度以及負彎矩區(qū)橋面板施工方法進行了計算比選，結(jié)果見表1～表3。

表1 負彎矩橋面板現(xiàn)澆、落梁（1、3號墩：400 mm；2 號墩：530 mm）

表2 負彎矩橋面板現(xiàn)澆、落梁（1、3號墩：450 mm；2 號墩：600 mm）

表3 負彎矩橋面板預制、落梁（1、3號墩：400 mm；2號墩：530 mm）

3.2 計算結(jié)果分析

通過表1可見，三種梁高的鋼梁應力以及裂縫大小變化有限，從經(jīng)濟性以及減小梁高的角度考慮，選擇1 200 mm梁高較合理；通過表1與表2對比可見，在1、3號墩落梁400 mm、2號墩落梁530 mm的基礎上再增加落梁高度效果不明顯，因此維持原落梁高度（1、3號墩：400 mm；2 號墩：530 mm）較合理；通過表1與表3對比可見，負彎矩區(qū)橋面板采用預制橋面板（存梁6個月），可以有效的減少混凝土收縮徐變的不利影響，從而減小負彎矩混凝土裂縫。橋梁最終方案采用1 200 mm梁高，鑒于本項目規(guī)模不大，負彎矩區(qū)混凝土推薦采用現(xiàn)澆的方式，并且采用落梁施工。

4 結(jié)論

（1）中、小跨徑橋梁采用鋼板組合梁，通過調(diào)整施工順序以及采用落梁等施工方式，可以有效的解決負彎矩區(qū)裂縫過大的問題，從而滿足規(guī)范要求。

（2）負彎矩區(qū)混凝土采用預制結(jié)構(gòu)（存梁6個月），可以有效的減少混凝土收縮徐變的不利影響，從而減小混凝土裂縫。

（3）如果工程規(guī)模較大，具備存梁的時間以及場地要求，建議采用預制橋面板方案。

（4）如果橋梁規(guī)模有限，同時受到整體工期安排、存梁場地的限制，可采用負彎矩混凝土現(xiàn)澆結(jié)合落梁的施工方案。