节约成本 提质增效——钢混组合梁高效建造方案

在常规跨径（20-90m）桥梁中，钢混组合梁桥已在世界各地广泛应用。而目前，在我国公路常规跨径桥梁中，混凝土及预应力混凝土桥梁占据绝对数量的优势，而钢混组合梁桥或钢结构桥梁应用较少，主要原因是钢材较贵，而我国劳动力费用较低，钢结构或钢混组合结构造价高、养护费用高。近几年，在国家和交通运输部门的政策引导下，钢结构或钢混组合结构在公路常规跨径桥梁中，得到了提倡和推广，钢混组合梁桥迎来了良好的发展机遇。

鼓励“新”应用

2016年开始，交通运输部为推进公路建设转型升级，提升公路桥梁品质，发挥钢结构桥梁性能优势，发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》，并启动公路钢结构桥梁试点工程建设。同时，《公路钢结构桥梁设计规范》《公路钢混组合梁设计与施工规范》《公路桥涵施工技术规范》等一批行业标准的修订与实施，对钢结构桥梁的应用也起到了技术支撑的作用。

推广钢结构桥梁应用，提升钢结构桥梁品质和耐久性，需要推动标准化设计、工厂化制造、装配化施工，突破惯性思维，关注全寿命周期成本，鼓励新材料、新技术、新结构、新工艺、新装备应用，防止无序和一般水平重复建设。结合钢结构桥梁试点工程建设情况及各地应用情况，为更好地指导各地推广钢结构桥梁，2019年交通运输部公路局组织有关单位共同编写了《公路常规跨径钢结构桥梁建造技术指南》，内容涵盖钢结构桥梁设计、加工制造及施工等建造全过程，以期通过建造理念的提升和高性能钢、无模化施工等关键技术和新型材料的应用，推动钢结构桥梁发展，促进公路建设转型升级、提质增效。

在这个《指南》里也提到，近年我国钢结构桥梁在公路建设项目中已得到广泛使用，很多设计院也在编制钢结构通用图，虽各自为政，风格、理念存在差别，但为钢结构桥梁积累了大量的技术成果。高校、科研、设计、制造、安装、管养等单位也在鼓励加强钢结构专业人才的引进和培养。各地在积极开展《公路钢结构桥梁设计规范》《公路钢混组合桥梁设计与施工规范》等相关标准规范和知识技能的专项培训，提高了钢结构从业人员的技术素质和专业水平。

安装方法的选择

钢混组合梁结构发挥了混凝土材料的抗压性能和钢材的抗拉性能，回避了钢桥面铺装的疲劳问题，但因其结构自重较大，限制了其在特大跨径桥梁中的应用，但在常规跨径桥梁中优势明显。

在钢混组合梁桥中，又分为工字组合梁、箱形组合梁、桁架组合梁、波形钢腹板组合梁。工字组合梁适用于20～100m跨径桥梁，自重较轻，便于运输及安装；箱形组合梁适用于35～100m跨径桥梁，具备较大的抗扭刚度，尤其适合建造小跨径的曲线梁桥；桁架组合梁则适用于50～150m跨径桥梁，抗弯刚度较大，尤其适合刚度要求较高的结构。下承式桁架梁桥面以下建筑高度较小，在满足净空要求下，可降低纵坡。在纵坡一定情况下，可提供较大的桥下净空，桁架结构可化整为零，当运输及安装条件受限时，适合采用；波形钢腹板组合梁适用于30～150m跨径桥梁，解决混凝土腹板开裂问题，提高预应力钢束效率和桥梁的跨越能力。

施工方法应根据工程结构特点及地形、地貌、水文、气象等环境条件和合同要求，结合施工单位的工程经验和技术水平合理选择。施工方法的选择要有针对性，解决钢桥安装施工的难点、重点问题。钢结构桥梁施工方法一般由设计单位在施工图中进行明确，并与结构设计分析模型相一致。施工阶段应根据详细调查、现场大临布置和施组总体要求予以确定，并编制专项施工方案。如果选择的施工方法与施工图不一致，应经设计方复核，避免出现结构内力与设计不符的问题。

常见的施工方法见表1。

目前常用的30米、40米、50米钢混组合梁的设计及安装施工方法有两种，一种是场内组装，在预制厂将钢梁和桥面板组装成钢混组合梁，然后再整体吊装到桥位上；另一种是桥上组装，先将钢结构（通常是槽形或工字形梁）安装在桥位上，再安装桥面板，钢构件和混凝土之间用湿接缝连接。

两种组装方式的运用

以贵州的一座高速公路桥为例，桥梁地处山区丘陵地貌中，桥长约1300米，双向4车道，采用了双工字形钢梁加小纵梁、叠合混凝土桥面板的方式建造，梁高1.7米。采用半幅钢梁整体架设、桥上组装桥面板。

整个施工步骤的第一步是预制板和钢梁的制造，预制板在工地预制场中预制，存放6个月。同步进行钢结构的制造，在工厂加工零件，匹配组装。受公路运输的限制，不能直接运输50米整梁，单片分3段运到现场。第二步拼装钢梁，在桥头的组拼场将小节段组成50米长的双主梁的一个整体。第三步是工字形梁的安装：用特制加宽的架桥机吊装，前端放到桥墩临时支点上，后端利用吊篮在距离桥墩2米左右进行接头连接作业，将钢梁连成整体。第四步分批安装桥面板浇筑湿接缝，等混凝土强度达到受力要求后，架桥机前移进行下一孔作业。安装垫条、预制板、钢筋、堵头模板、焊渣清理、湿接缝浇筑等工艺较多、工作量大。加之桥面板中的钢筋交叉，钢筋切割、混凝土板的掉角、磕碰、开裂等情况较多，组装精度也较难控制。

另外一座桥在河北，双向4车道，跨径50米，采用了3片钢箱梁叠合混凝土桥面板的方式建造，梁在横向分成三片，每片叠合梁长度50m，最大吊重 265t。钢结构构件在工厂内加工，运到工地先进行钢、混组装，然后整体吊装。

施工过程分为四步，第一步和第二步与前一案例基本相同，不再赘述。第三步是钢梁与预制板的组装。从厂内分小节段运输至现场后，在工地组装场的台座上拼装成整片钢梁，再组装桥面板，浇筑湿接缝混凝土，形成50米长、265t重的钢混组合梁。第四步安装组合梁，用300t运梁车运输，用320t-50m双导梁架桥机架设。架设完成后再浇筑湿接缝，实施体系转换。

场内组装与桥上组装的效果对比

对比场内组装和桥上组装这两种组装方式，在质量方面，由于桥上的施工条件较差，桥上安装精度偏低，钢筋连接和接缝的连接质量都比较低；场内组装便于实施工厂化的组装，工装比较齐备、精度高。

在安全方面，桥上组装用到的吊装次数较多，由于桥面板多，高空作业多，受气候影响大，会发生常见的磕碰，对钢梁和架桥机的振动较大，桥上人员较多；而场内组装，组装作业标准化，大件运输和吊装少，风险也少，但起吊重量较大，所用提运架设备均较大，桥上人员较少。

环保方面，两种方式基本上无较大差异。但桥上组装清理难度较大，不容易集中处理废弃物。

工效方面，桥上组装一孔需要5～6天时间，架桥机的使用效率较低，受安装影响，后台的组装无法实现大规模工厂化的制造和组装；而场内组装方式因为组装成整体再吊装，所以吊装速度快，基本上一天可以吊装一孔，容易形成配套的工厂化生产，以及等步距的流水作业，施工效率是桥上组装的3倍以上。场内组装方式后期还有浇筑湿接缝的工作，计算工效应稍有折减。

施工成本，桥上拼装因为架梁工效低、工作面大，导致配套的组装场、架桥机小而且多，形成小而散的局面，整个施工效率较低。而且，在桥上安装一片工字梁，还需要承受临时荷载，以及板的重量，所以用钢量较大；场内组装则相反，无须考虑临时荷载，用钢量相对比较小，且因在胎架上组装，整体匹配性好，组装场、架桥机效率高。

两种组装方式的量化对比见表2，表中数字仅表示量上的对比。

从以上各方面可以看出，先组装、再上桥的大构件吊装的场内组装优于在桥上散件拼装的桥上组装。场内组装采用工厂生产标准件、工地现场场内组装成钢混构件、架桥机快速架设的流程，在质量、安全等方面，包括造价控制方面更优，缺点是提运架设备较大，需要特制。

特别说明，运输吊装设备的运用是钢混组合梁高效建造的关键。结构设计中大件运输和吊装尽量采用通用设备，尽可能利用目前40米、50米的T梁设备及组织模式，自然过渡到钢混组合梁的架设模式，这样有利于钢混组合梁的推广。由于建造的整体效率取决于接缝的效率，希望研究用于桥上拼接的机械连接、UHPC等快速连接方式，提高安装的工效。

本文刊载 / 《桥隧产业》杂志

2021年 4月刊 总第44期

作者 / 张志新

作者单位 / 中交一公局集团有限公司

编辑 / 裴小吟

美编 / 赵雯

责编 / 裴小吟

审校 / 李天颖 裴小吟 廖玲

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