波形钢腹板连续梁桥型方案技术研究

魏建华，张 璟

（江西省交通设计院，江西 南昌 330002）

0 引言

某桥全长为5 290m，主通航孔桥长为690m，引桥长4 600m。根据桥位处通航净空要求，需设置4个主跨不小于130m的单孔单向通航孔或2个不小于230m的单孔双向通航孔。由于可选桥型众多，为使本桥整体和谐，需对其跨径及桥型方案进行构思，以达到完美组合。经逐步排选，主通航孔桥拟定了如下三个桥型方案进行同深度比选。

1 三种桥型方案

1.1 方案一：（85＋4×130＋85）m P.C波形钢腹板连续梁桥

本方案航道采用单孔单向通航方式，桥跨组合为（85＋4×130＋85）m，桥面全宽为26m，横断面布置为：0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙＋0.7m中央分隔带＋0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙。原方案考虑采用常规的预应力混凝土连续箱梁方案，本着积极采用四新技术（新技术、新材料、新设备、新工艺）以及技术创新的原则，结合大跨径预应力混凝土连续箱梁常见问题（腹板开裂、跨中下挠等），方案调整为P.C波形钢腹板连续梁桥。

主梁采用单箱单室整体箱型截面，波形钢材作为箱梁的腹板，不但充分满足了主梁箱梁腹板的力学性能要求，解决了混凝土箱梁腹板容易开裂的问题，而且大幅度减轻了主梁自重，缩减了包括基础在内的下部结构所承受的上部恒载。主要优点有：a）抗震性能显著，经济效益好；b）结构受力合理、提高材料的利用率；c）施工方便、提高施工速度；d）波形钢腹板与主梁梁底曲线互为衬托，与桥下水面波涛交相辉映，造型简洁美观。

主桥上部构造采用变截面单箱单室波形钢腹板预应力混凝土连续梁，根部梁高7m，跨中梁高为3.5m；主墩采用钢筋混凝土实体墩，墩身厚为4m，承台尺寸为11.5m×11.5m×4.5m，单幅基础采用5φ2.5m钻孔灌注桩基础，梅花形布置；过渡墩采用墩身厚2.2m的实体墩，承台尺寸为7.5m×7.5m×3m，单幅基础采用4φ1.6m钻孔灌注桩基础。主梁采用挂篮悬臂现浇法施工。方案如图1所示。

图1 P.C波形钢腹板连续梁桥方案图

1.2 方案二：（85＋2×230＋85）m独塔空间双索面斜拉桥

本方案采用单孔双向通航方式，桥跨组合为（85＋2×230＋85）＝630m，整体断面，主桥全宽40.6m，横断面布置为：1.0m风嘴＋1.65m拉索区＋0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙＋10m中央分隔带＋0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙＋1.65m拉索区＋1m风嘴。

主桥采用独塔空间双索面四跨连续钢箱梁斜拉桥，全飘浮体系。主塔采用人字形独柱钢筋混凝土结构，桥面以上塔高为152m，塔柱采用箱形断面。主梁为分离式单箱双室钢箱梁，每个箱梁为扁平闭口流线型钢箱。两主梁间距为10m，采用横梁连接。节段标准长度为15m，梁高为3.5m。

斜拉索采用扇形双索面布置，以塔为中心对称布置，立面上为19对，每对共4根，全桥共设76根斜拉索，梁上标准索距15m，塔上索距为2.3m。

主塔承台采用整体式尖圆形钢筋混凝土结构，长为44m，宽为19m，厚为7m。主塔基础采用30根φ2.2m钻孔灌注桩基础。辅助墩采用臂厚4m的实体墩，承台尺寸为12.5m×12.5m×3.5m，单幅基础采用9根φ2.2m钻孔灌注桩基础。主副孔过渡墩采用臂厚3.5m的实体墩，承台尺寸为8m×8m×3.5m，单幅基础采用4根φ2.2m钻孔灌注桩基础。

主塔区及边跨墩顶箱梁采用大型浮吊安装，在中跨距主塔中心115m处设置临时墩，标准阶段钢箱梁采用配备液压提升系统的双桥面吊机吊装。方案如图2所示。

图2 独塔空间双索面斜拉桥方案图

1.3 方案三：三塔连续双索面自锚式悬索桥

本方案采用单孔双向通航方式，桥跨组合为（107＋2×238＋107）＝690m，整体断面，主桥全 宽34m，横断面布置为：1.8m检修道＋2.2m拉索区＋0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙＋0.7中央分隔带＋0.5m防撞墙＋11.65m行车道＋0.5m防撞墙＋2.2m拉索区＋1.8m检修道。

主桥采用三跨连续双索面自锚式悬索桥，加劲梁采用梁高为6m的钢箱梁（施工阶段受力需要的梁高），每个节段长9m。桥塔均为直立式门式塔，塔柱采用矩形带槽断面。自桥面以上中塔柱高为70m，截面为10m×4m；边塔柱高为60m，截面为6m×4m。全桥设6根主缆，由预制平行钢丝索股组成。吊索选用PE材料防护的镀锌高强钢丝索体，其间距为9m。

索塔基础采用分离式承台，承台采用八边形圆角形钢筋混凝土结构，尺寸为19m×19m×6m；单个承台下设14根Φ2.2m的钻孔灌注桩基础。主副孔过渡墩采用3.5m厚的实体墩，承台尺寸为11.25m×9m×3.5m，单幅基础为4根Φ2.2m钻孔灌注桩群桩基础。

受场地限制，本主桥无法采用先索后梁法施工，故采用为先梁后索、主梁顶推法架设工艺。在中跨距主塔中心119m处设置顶推用水中临时墩，引桥跨搭设顶推平台，以此拼装主梁梁段，安装导梁对主梁整体进行顶推，待主桥就位后拆除前、后导梁，安装并张拉悬索与吊杆。方案如图3所示。

图3 三塔连续双索面自锚式悬索桥方案图

1.4 桥型方案比较

为了便于比较，将该三种桥型各种优缺点归纳于表1。

表1 桥型方案比较表

表1（续）

通过上述表格的比较可以得知，从施工难易度、养护难易程度及其工程造价等方面的全面比较，波形钢腹板连续梁桥具有施工简便快捷、结构受力合理、耐久性好、造价最低等特点，最终将该桥型做为推荐方案。

2 结语

P.C波形钢腹板连续梁作为一种造型新颖的钢－混凝土组合结构，充分利用了混凝土抗压性能好和波形钢抗剪强度高的优点，巧妙的将钢、混凝土两种材料有效的结合起来，取到了扬长避短的作用，提高了材料的使用效率，因此是一种更为经济、合理和高效的组合结构形式。随着我国对该类结构形式研究的不断深入以及应用技术的逐渐成熟，P.C波形钢腹板连续梁桥将在我国的桥梁工程建设中表现出强大的生命力。这种经济、实用和安全的新桥型必将在中国得到广泛的应用与发展，不但应用于公路桥梁，还将不断开拓成为城市立交、大跨度建筑的主体结构等。不远的未来将成为制作工厂化、构件模数化和现场装配化的的主流桥型，将在我国桥梁工程中有着十分广阔的应用前景。

[1]邓勇.波形钢腹板组合梁应用与研究进展.国防交通工程与技术，2009，（6）：1-4.

[2]梁汇伟.波形钢腹板组合梁结构特点与设计要领.黑龙江交通科技，2011，（1）：64-65.