兩種常見(jiàn)城市橋梁的方案比選

曹 聰 慧

(河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050061)

兩種常見(jiàn)城市橋梁的方案比選

曹 聰 慧

(河北經(jīng)貿(mào)大學(xué)管理科學(xué)與工程學(xué)院，河北 石家莊 050061)

對(duì)兩種常見(jiàn)城市橋梁在支撐方式、截面形式、施工方式等方面的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較，并著重進(jìn)行了造價(jià)分析。最后根據(jù)比選數(shù)據(jù)，給出了合理建議，為設(shè)計(jì)人員選擇設(shè)計(jì)方案提供了一定的參考依據(jù)。

橋梁，箱梁，板梁，方案比選

0 引言

隨著我國(guó)城市建設(shè)的快速發(fā)展，中小跨徑橋梁的建設(shè)越來(lái)越多，結(jié)構(gòu)形式也是多種多樣，常見(jiàn)的有箱梁、空心板梁、T梁等。在橋梁設(shè)計(jì)中，要求橋的適用性強(qiáng)、舒適安全、建橋費(fèi)用經(jīng)濟(jì)，城市橋梁還特別注重美觀大方。各種橋型各有優(yōu)點(diǎn)，造價(jià)也有差別，因此有必要對(duì)不同橋型進(jìn)行比選，以做出最優(yōu)的選擇。

本文以較為常用的現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁和預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板梁這兩種橋型作為比較對(duì)象，從支撐方式、截面形式、施工方式、綜合造價(jià)等方面對(duì)這兩種橋型進(jìn)行了比較。本文選擇的算例是位于鄭州市城區(qū)的一座城市橋梁。根據(jù)各方面的比較結(jié)果，最后給出了方案選擇的建議。

1 工程資料

該城市橋梁的基本資料如下：

橋梁總長(zhǎng)72 m，跨徑布置為22 m+28 m+22 m，橋梁橫向布置為5 m(人行道)+3.5 m(非機(jī)動(dòng)車道)+4×3.5 m(機(jī)動(dòng)車道)+3.5 m(非機(jī)動(dòng)車道)+5 m(人行道)=31 m。

常水位標(biāo)高85.91 m，河底標(biāo)高84.91 m。

2 設(shè)計(jì)方案

本次設(shè)計(jì)采用以下兩個(gè)方案進(jìn)行比較：

方案一：采用三跨現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁。

方案二：采用三跨預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板梁。

設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)比較如表1所示。

4.牛巴氏桿菌?。ǚ窝仔停?。通過(guò)消化道、呼吸道、吸血昆蟲(chóng)、損傷的皮膚黏膜等方式感染。幼齡動(dòng)物發(fā)病嚴(yán)重，病死率較高，無(wú)明顯的季節(jié)性，環(huán)境變化和抵抗力降低是發(fā)病誘因，多呈地方流行或散發(fā)。

表1 設(shè)計(jì)方案結(jié)構(gòu)比較

3 方案比較

現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁與預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板梁有其各自的特點(diǎn)，下面分別從以下幾個(gè)方面對(duì)這兩種橋型進(jìn)行比較：支撐方式、截面形式、施工方式、造價(jià)比較分析。

3.1 支撐方式

支撐方式：方案一采用連續(xù)梁，方案二采用簡(jiǎn)支梁。

連續(xù)梁：優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)荷載作用在連續(xù)梁上時(shí)，主梁上有正彎矩、負(fù)彎矩，而彎矩的絕對(duì)值均較同跨徑橋的簡(jiǎn)支梁小，可相對(duì)節(jié)省主梁材料用量；在同一聯(lián)連續(xù)橋內(nèi)沒(méi)有橋面接縫，行車較為順適。缺點(diǎn)是連續(xù)梁橋的主梁是超靜定結(jié)構(gòu)，墩臺(tái)的不均勻沉降會(huì)引起梁體各孔內(nèi)力發(fā)生變化。因此，連續(xù)梁一般用于地基條件較好、跨徑較大的橋梁上。

簡(jiǎn)支梁：優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)支梁各孔獨(dú)立工作，不受墩臺(tái)變位的影響，施工時(shí)可用汽車式起重機(jī)將一片主梁一次架設(shè)成功。缺點(diǎn)是簡(jiǎn)支梁橋各孔不相連續(xù)，車輛在通過(guò)斷縫時(shí)會(huì)跳躍，影響車速，且隨著跨徑增大，主梁內(nèi)力將急劇增大，用料相應(yīng)增多，因而大跨徑一般不用簡(jiǎn)支梁。

3.2 截面形式

截面形式：方案一采用箱梁，方案二采用空心板梁。

受力特征：空心板梁受力以抗壓和抗彎為主，箱梁受力除了承受抗壓、抗彎外，還要承受較大的扭矩。在同跨度條件下，箱梁的抗扭能力比其他任何梁(如預(yù)應(yīng)力T梁)都要強(qiáng)。箱梁頂?shù)装宥季哂写蟮拿娣e，能有效地抵抗正負(fù)彎矩并滿足配筋需要，具有良好的動(dòng)力特性和小的收縮變形值。

預(yù)應(yīng)力筋布置：空心板梁一般布置縱向預(yù)應(yīng)力筋，而箱梁一般要布置縱向、橫向、豎向三個(gè)方向的預(yù)應(yīng)力筋。

適用范圍：空心板梁由于受建筑要求的限制，截面高度不可能太大，所以它的跨度也就受到了限制。箱形梁由于截面高度較大，所以它的跨度也就比空心板大得多。當(dāng)橋梁跨度較大時(shí)，箱形梁是最好的結(jié)構(gòu)形式，它的閉合薄壁截面抗扭剛度很大，對(duì)于彎橋和采用懸臂施工的橋梁尤為有利。

3.3 施工方式

施工方式：方案一采用現(xiàn)澆，方案二采用預(yù)制。

施工工藝：預(yù)制板屬于安裝，施工速度快；現(xiàn)澆板施工工藝相對(duì)復(fù)雜，施工速度慢。

使用功能：預(yù)制板邊存在縫隙，防水性能不如現(xiàn)澆板，而填縫經(jīng)常由于膨脹不同而形成不平整；現(xiàn)澆板則緊密平整。

結(jié)構(gòu)整體性：預(yù)制板與梁連接屬于鉸接，并且都是單向單跨板，整體性差；現(xiàn)澆板是完全的剛性連接，并且能形成連續(xù)板，平面內(nèi)剛度和整體性遠(yuǎn)超預(yù)制板，按照抗震規(guī)范計(jì)算，抗震性能大大提高。

3.4 方案造價(jià)比較分析

從背景資料中可知，河道常年水深1 m，可采用土圍堰，圍堰高出水面0.5 m；計(jì)價(jià)定額采用《河南省建設(shè)工程工程量清單綜合單價(jià)》(2008)；信息價(jià)采用河南鄭州市建設(shè)工程造價(jià)管理辦公室主辦發(fā)布的《鄭州市建設(shè)工程材料基準(zhǔn)價(jià)格信息》(2012年第2季度)，人工費(fèi)按66元/工日計(jì)取，稅率按3.477%計(jì)取。經(jīng)計(jì)算，兩個(gè)設(shè)計(jì)方案的造價(jià)比較如表2所示。

表2 設(shè)計(jì)方案造價(jià)比較

注意：在表2中，上部結(jié)構(gòu)除包括必要的施工措施，如模板、少支架(或者預(yù)制場(chǎng)地)外，還包括大型機(jī)械進(jìn)出場(chǎng)費(fèi)用；橋墩、橋臺(tái)的施工措施包括模板、腳手架；其余部位的混凝土工程包括模板措施。根據(jù)表2的比較數(shù)據(jù)，可以得出以下比較結(jié)論：

1)綜合單價(jià)分析：從表2中可以看出，方案一的綜合單價(jià)是方案二的1.36倍。兩者的主要區(qū)別在上部結(jié)構(gòu)、橋墩下樁基礎(chǔ)、附屬三部分。2)上部結(jié)構(gòu)分析：方案一的上部結(jié)構(gòu)綜合單價(jià)是方案二的1.62倍，原因如下：方案一的中心梁高為1 600 mm，邊緣梁高1 368 m；方案二的梁高為1 300 mm。在梁總寬和總長(zhǎng)度相同的條件下，梁的截面高度不同，使得方案一的混凝土用量與方案二的混凝土用量比為1.6，鋼筋用量比為1.65。方案一的預(yù)應(yīng)力鋼絞線用量是方案二的1.19倍。這是因?yàn)榭招陌辶菏芰σ钥箟汉涂箯潪橹?，一般只需設(shè)置縱向預(yù)應(yīng)力筋；而箱梁受力除了承受抗壓、抗彎外，還要承受較大的扭矩，需要設(shè)置橫向、縱向、豎向三個(gè)方向的預(yù)應(yīng)力鋼筋。3)附屬分析：方案一的附屬綜合單價(jià)是方案二的1.15倍。本次概算中，附屬包括：支座、人行道、伸縮縫、橋面鋪裝、護(hù)欄、排水、搭板、錐坡等。其中兩個(gè)方案的支座規(guī)格與數(shù)量差別較大。支座直接承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載。方案一采用現(xiàn)澆箱梁，方案二采用預(yù)制空心板梁，方案一整體性好，所需支座數(shù)量比方案二少；方案一的上部結(jié)構(gòu)使用鋼筋混凝土的量比方案二多，需選用規(guī)格較高的支座。這樣，方案一的支座受力之和大于方案二的支座受力之和，一般來(lái)講，支座造價(jià)自然比方案二的高。4)橋墩下樁基礎(chǔ)分析：方案一的橋墩下樁基礎(chǔ)綜合單價(jià)是方案二的1.37倍。結(jié)構(gòu)重力、汽車制動(dòng)力、溫度等荷載，通過(guò)支座傳遞給橋墩，再傳給樁，樁基通過(guò)與周圍土的摩擦、樁端阻力等消減自身荷載。方案一的橋墩下樁基礎(chǔ)頂面承受的荷載比方案二的大，因此方案一采用的樁基礎(chǔ)為10φ1.8 m，L=50 m，方案二采用10φ1.5 m,L=50 m。

4 綜合比選及結(jié)論

綜上所述，兩種橋型的比較總結(jié)如下：現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性好，剛度大，變形小，伸縮縫少，防水性能高，行車平順舒適，抗風(fēng)、抗震能力強(qiáng)以及后期養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)單等，其合理跨徑范圍為30 m～350 m；缺點(diǎn)是施工速度較慢，截面高度高，用料多，造價(jià)較高。預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板梁，優(yōu)點(diǎn)是施工速度快，造價(jià)較低；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)整體性差，伸縮縫多，防水性能差，車輛通過(guò)接縫處時(shí)可能會(huì)跳躍，影響車速，后期需加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，其合理跨徑范圍為8 m～20 m，30 m的跨徑可以做空心板梁，但經(jīng)濟(jì)性相對(duì)差些。根據(jù)以上比較結(jié)果，建議設(shè)計(jì)人員根據(jù)建設(shè)單位的資金情況和需求選擇方案，如果建設(shè)方資金比較充足，對(duì)橋梁的使用性能要求比較高，宜采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁；如果施工工期較緊，建設(shè)資金較少，可以采用預(yù)制預(yù)應(yīng)力簡(jiǎn)支空心板梁。

[1] 范立礎(chǔ).預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)橋梁[M].北京:人民交通出版社,1999.

[2] 姚玲森.橋梁工程[M].北京:人民交通出版社,1997.

[3] 許克賓.橋梁施工[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2005.

[4] 姚玲森,程翔云.鋼筋混凝土橋梁[M].北京:人民交通出版社,1982.

The scheme selection of two common city bridges

Cao Conghui

(CollegeofManagementScienceandEngineering,HebeiUniversityofEconomyandTrade,Shijiazhuang050061,China)

This paper compared the advantages and disadvantages of two common city bridges in support way, cross section form, construction mode and other aspects, and emphatically analyzed the cost, according to the data gave reasonable suggestions, provided certain reference for designers to choose design schemes.

bridge, box girder, plate girder, scheme selection

1009-6825(2015)28-0173-02

2015-07-21

曹聰慧(1985- )，女，助教

U442.54

A