装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用

李政（中铁建四川德简高速公路有限公司 四川 德阳 618000）

0 引言

传统的预应力钢筋混凝土桥梁结构，本身施工流程复杂，结构本身的承载力较差，且可循环利用价值较低，不符合当前节能环保的社会发展理念。以某市某桥梁工程为例，研究分析了装配式组合钢箱梁在桥梁工程中的应用具有重要的现实意义。

1 装配式组合钢箱梁的组成

相比较传统的预应力钢筋混凝土箱梁结构，装配式组合钢箱梁是由一个个单独的钢箱组合而成，并利用波形钢腹板以及预应力技术，将叠合单元组成一个钢－混凝土叠合梁（如图1所示）。在桥梁工程当中，箱梁的顶板和底板均采用聚合物纤维水泥混凝土浇筑而成，而其腹板则采用波形钢腹板结构。同时将预应力设置在底板中，并在顶板中加入桥面抗剪筋，并采用聚合物界面连接喷涂胶实现钢板与混凝土的有机结合，大大提高了装配式组合钢箱梁的承载能力，解决了传统桥梁施工中出现的腹板开裂、承载力不足等问题。

图1 装配式组合钢箱梁结构断面示意图

2 装配式组合钢箱梁结构的应用特点

2.1 主材的选择

本工程在进行在桥梁的主体材料选择时，采用了耐候钢卷板材料。相比较普通的钢材，耐候钢卷板材料在潮湿的环境下，其表面会形成一层由铜、铬等元素所组成的安定锈层，该锈层的出现有效的抵挡了水汽以及有害离子对耐候钢卷板材料的侵蚀，因此在施工过程中无需对其进行防腐涂装，有效的减少了因为防腐漆的使用所造成的环境污染问题，同时还有效的降低了桥梁后期的维护保养费用支出。

2.2 解决了传统预应力钢筋混凝土箱梁的质量问题

传统的预应力钢筋混凝土箱梁本身的自重较大，很容易出现腹板开裂等质量问题。而本工程采用的装配式组合钢箱梁结构，腹板采用了波形钢腹板结构（如图2所示），有效的解决了传统箱梁结构自重大、承载力、腹板开裂以及下挠严重等问题。在实际建设过程中，结合不同桥梁工程的不同桥面宽度要求，可以通过横向增加钢箱叠合梁的方式，满足其横向结构需求。

图2 装配式组合钢箱叠合梁示意图

2.3 桥梁结构的自动化流水线生产

本工程在进行桥梁建设过程中，还通过采用波形钢板连续式模压成型设备、大型构件翻转设备以及智能定位焊接技术等，实现了整个桥梁结构的自动化生产。不仅有效的减少了工程量，降低了相关工人的劳动强度，而且减弱了人为操作对桥梁构件的质量影响，提高了整个工程的施工效率，缩短了施工周期。同时采用连续式模压成型设备还确保本桥梁的腹板部分在竖向方向，无需设置焊缝，大大提高了腹板本身的承载能力和抗剪性能。

2.4 结构本身的传力途径更清晰

在装配式组合钢箱梁结构当中，腹板主要承受剪力，而底板采用预应力混凝土结构，桥面采用钢－聚合物混凝土结构，主要起到抗弯的作用，大幅度的提高了整个桥梁承载能力。而且整个桥梁的受力完全符合平截面假定原则，传力途径十分清晰和明确。以本工程的试验结果为例，基于公路I级荷载的背景下，桥梁的跨中挠度约为11.8mm，远低于规定要求的50mm挠度值。当荷载逐步增大到505t时，桥梁的跨中挠度逐渐上升至167mm，通过对桥梁进行观察，波形钢腹板本身未出现屈曲现象，桥面板的混凝土也未出现开裂压碎问题，虽然底板已经呈现一定的屈曲现象，但当荷载卸除后，挠度逐渐恢复，充分说明了采用装配式组合钢箱梁结构可以有效的提高桥梁的承载力，且桥梁本身不会出现脆性破坏等问题。

3 装配式组合钢箱梁结构的应用对比分析

3.1 经济方面

根据30m的装配式组合钢箱梁与传统的小箱梁材料用量情况来看，通过数据分析发现，采用装配式组合钢箱梁结构在钢筋材料用量方面可以降低50%；可以节约60%的混凝土用量。

以本工程为例，若采用传统的预应力混凝土箱梁结构，需要采用25+2×32+25m的预应力混凝土箱梁，而采用装配式组合钢箱梁结构，桥梁的上部结构替换为25+2×32+25m的拼装波形钢腹板组合梁。两者的整体施工预算如表1所示。由此可见从整体上而言，选用装配式组合钢箱梁的施工成本更低。

3.2 施工进度

若按照传统的预应力混凝土箱梁结构进行施工，整个工期预计需要90天的时间。而采用装配式组合钢箱梁结构，无需进行满堂支架的搭设、浇筑养生、预压等施工工序，预计整个工期只需要48天就可以完成，可以为工程节约50%以上的人工费用和设备租赁费用支出。

表1 传统预应力混凝土箱梁结构与装配式组合钢箱梁结构经济对比表

4 结语

综上所述，装配式组合钢箱梁结构是一种全新的桥梁结构，其本身具有施工周期短、施工成本低、承载能力强等多种优点，不仅满足了人们对桥梁工程施工质量的要求，而且减少了材料使用，减轻了对周围环境的污染。因此，相关工作者应深入研究装配式组合钢箱梁结构，在各类公路桥梁以及跨线桥工程中积极推广和应用该项技术，推动桥梁工程的可持续发展。