鋼結(jié)構(gòu)橋梁在公路工程中的應(yīng)用展望

王曉丹

摘 要： 本文綜述了鋼結(jié)構(gòu)橋梁的發(fā)展現(xiàn)狀，介紹了有關(guān)行業(yè)政策，指出了推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)應(yīng)注意的幾個方面，分析了鋼結(jié)構(gòu)橋梁的適用范圍，并對鋼結(jié)構(gòu)橋梁未來的發(fā)展進(jìn)行了展望。

關(guān)鍵詞： 鋼結(jié)構(gòu)；公路橋梁；展望

前言：公路橋梁，是指路線穿過江河、港灣、湖泊、水庫、灌渠等水域，或跨越深谷地帶，或與其它線路交叉，為了保持交通暢通而設(shè)置的結(jié)構(gòu)物。鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕、跨度大、剛度好以及施工周期短等優(yōu)點，正逐步取代混凝土橋梁，應(yīng)用越來越廣泛。

一、鋼結(jié)構(gòu)橋梁發(fā)展現(xiàn)狀

混凝土和鋼材是現(xiàn)代橋梁工程結(jié)構(gòu)兩大最主要的材料，所以鋼結(jié)構(gòu)橋梁和混凝土橋梁是現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)的兩種基本結(jié)構(gòu)型式?；炷两Y(jié)構(gòu)具有取材方便、造價相對較低、施工工藝成熟等優(yōu)點，長期以來在公路橋梁建設(shè)中被廣泛應(yīng)用。鋼結(jié)構(gòu)具有自重輕、材質(zhì)均勻、質(zhì)量穩(wěn)定、易于工廠化制造、裝配化施工、便于回收利用等優(yōu)點，在發(fā)達(dá)國家廣泛應(yīng)用。

中國建設(shè)鋼橋的歷史可以追朔到百年以前，1907年建成的上海外白渡橋，1909年通車的蘭州黃河老橋都成為歷史文物，受到保護。我國受社會經(jīng)濟發(fā)展水平制約，鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要用于特大跨徑橋梁，截至2015年底，我國公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁占比不足1%。隨著鋼鐵產(chǎn)能的提高和鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)技術(shù)的進(jìn)步，我國已經(jīng)具備推廣鋼結(jié)構(gòu)橋梁的物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)條件。

二、行業(yè)政策

2016年7月，交通運輸部印發(fā)《關(guān)于推進(jìn)公路結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見》（交公路發(fā)〔2016〕115號），決定推進(jìn)鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，提升公路橋梁品質(zhì)，發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)橋梁性能優(yōu)勢，助推公路建設(shè)轉(zhuǎn)型升級。

2016年9月，河南省交通運輸廳下發(fā)了《河南省綠色公路建設(shè)和推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)實施方案》，推動公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁在我省的政策落地。

我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體，加上國家“去產(chǎn)能”政策的實施，當(dāng)前是推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)、提升公路橋梁建設(shè)品質(zhì)的良好契機，同時也是落實《國務(wù)院關(guān)于鋼鐵行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》（國發(fā)〔2016〕6號）要求，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要舉措。

三、鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)應(yīng)關(guān)注的幾個問題

一是要加強標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制修訂。當(dāng)前，我國公路行業(yè)涉及鋼結(jié)構(gòu)橋梁的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、定額基本齊全，技術(shù)儲備基本滿足建設(shè)的需要。但從實踐看，由于公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁目前主要應(yīng)用于特大跨徑橋梁，大跨徑、中等跨徑橋梁的設(shè)計、施工經(jīng)驗相對較少，定額測定時間也較早，與實際應(yīng)用存在一定的差距，需要發(fā)揮各參建單位的力量，運用市場機制，不斷積累和完善。

二是要推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)工業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、智能化建造。鋼結(jié)構(gòu)橋梁適宜工廠化制造、工業(yè)化生產(chǎn)、裝配式施工，符合現(xiàn)代橋梁建設(shè)發(fā)展趨勢。我們應(yīng)通過結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化、加工智能化，更好地提升鋼結(jié)構(gòu)橋梁建造品質(zhì)，降低建設(shè)成本，提高生產(chǎn)效率。應(yīng)從設(shè)計階段開始，統(tǒng)籌考慮鋼結(jié)構(gòu)橋梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化制造、裝配式施工等問題，合理劃分構(gòu)件和節(jié)段。對現(xiàn)場拼裝方案要進(jìn)行專項設(shè)計，現(xiàn)場拼裝可以采用焊接連接，也可以采用栓接、鉚接等方式，盡量減少施工現(xiàn)場焊接、防腐涂裝，增強施工操作的便利性，保證質(zhì)量耐久性。

三是要加強橋梁結(jié)構(gòu)方案比選工作。推進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)不是排斥混凝土結(jié)構(gòu)橋梁，而是要在適當(dāng)?shù)那闆r下選擇適當(dāng)?shù)臉蛐徒Y(jié)構(gòu)，發(fā)揮各種結(jié)構(gòu)的比較優(yōu)勢，達(dá)到降低工程全壽命周期成本、提高工程品質(zhì)的目的。在推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)中，一定要強調(diào)橋梁方案的比選工作。

在公路工程建設(shè)項目可行性研究和初步設(shè)計階段，應(yīng)該對各種技術(shù)上滿足要求、經(jīng)濟上可行的橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合比選，比選不僅要考慮建設(shè)成本，還要考慮項目環(huán)境條件、養(yǎng)護成本、工程實施風(fēng)險等因素。比選方案既要包括混凝土T梁、箱梁等結(jié)構(gòu)，也要包括鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等鋼結(jié)構(gòu)。從工程經(jīng)驗看，鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕的特點，尤其在特大跨徑橋梁、高地震烈度區(qū)橋梁中優(yōu)勢明顯，應(yīng)該優(yōu)先選用。對于彎坡斜等特殊形狀的橋梁，受力條件復(fù)雜，適宜鋼材各向同性的優(yōu)勢發(fā)揮，也應(yīng)該優(yōu)先選用鋼結(jié)構(gòu)。對于其他橋梁，包括新建、改擴建工程和危橋改造工程中拆除上部結(jié)構(gòu)重建的橋梁等，應(yīng)該根據(jù)其跨徑和所處環(huán)境，選擇適合的鋼結(jié)構(gòu)橋梁或混凝土結(jié)構(gòu)橋梁進(jìn)行全面比較，擇優(yōu)選用。

在技術(shù)經(jīng)濟比選時，特別要注意切合項目建設(shè)的實際條件，避免在不具備條件下，強行推進(jìn)某一種結(jié)構(gòu)橋梁，不必要的增加建設(shè)成本，造成安全風(fēng)險隱患。

四是要做好鋼結(jié)構(gòu)橋梁的選型工作。鋼結(jié)構(gòu)橋梁上部結(jié)構(gòu)主要包括鋼桁梁、鋼箱梁和鋼混組合梁3大類，鋼桁梁是傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)型式，適應(yīng)性強、結(jié)構(gòu)受力明確、易于檢查維修，長期占據(jù)著特大跨徑橋梁的優(yōu)勢地位，但其用鋼量較大，造價相對較高。鋼箱梁結(jié)構(gòu)自重相對較輕，在橫風(fēng)作用下穩(wěn)定性好，但結(jié)構(gòu)內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜，箱梁內(nèi)部檢測、維修難度較大，養(yǎng)護費用相對較高，鋼橋面板疲勞問題仍需要進(jìn)一步研究改進(jìn)。鋼混組合梁結(jié)構(gòu)發(fā)揮了混凝土材料的抗壓性能和鋼材的抗拉性能，回避了鋼橋面鋪裝的疲勞問題，但其結(jié)構(gòu)自重較大，限制了其在特大跨徑橋梁的應(yīng)用，在中等跨徑橋梁中優(yōu)勢明顯。合理的選型，對更好的適應(yīng)橋梁結(jié)構(gòu)所處自然環(huán)境，提高結(jié)構(gòu)的安全耐久性，降低全壽命周期成本影響重大，在具體工作中，應(yīng)結(jié)合項目的實際情況，選擇最適合的橋梁結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮結(jié)構(gòu)特性，揚長避短，取得最佳效果。

五是要優(yōu)化建設(shè)組織形式。鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計要與制造加工緊密配合，更好的發(fā)揮各自的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)普遍采用現(xiàn)場預(yù)制或現(xiàn)澆方式，其發(fā)包方式已不能適應(yīng)鋼結(jié)構(gòu)橋梁工業(yè)化制造的要求。為此，鋼結(jié)構(gòu)鼓勵采用設(shè)計施工（含制造）總承包的方式發(fā)包，促進(jìn)設(shè)計與施工、制造的深度融合，最大限度的發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)橋梁的優(yōu)勢。針對鋼結(jié)構(gòu)橋梁養(yǎng)護的專業(yè)特性，鼓勵采用專業(yè)化養(yǎng)護發(fā)包的方式，提高鋼結(jié)構(gòu)橋梁的養(yǎng)護質(zhì)量，降低全壽命周期成本。

六是要加強人才培養(yǎng)。鼓勵設(shè)計、施工、監(jiān)理、管養(yǎng)等單位加強鋼結(jié)構(gòu)橋梁專業(yè)人才的引進(jìn)和培養(yǎng)。大中專院校應(yīng)加大對鋼結(jié)構(gòu)橋梁相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)力度，增加專業(yè)設(shè)置。

四、鋼結(jié)構(gòu)橋梁在我省的適用范圍

鋼結(jié)構(gòu)橋梁主要適合應(yīng)用于大中跨徑橋梁，一般40米至80米跨徑宜選用鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁，80米以上跨徑宜選用鋼橋或鋼混組合結(jié)構(gòu)橋梁。

1、黃河大橋與淮河大橋應(yīng)大規(guī)模推廣應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)橋梁。黃河與淮河大橋灘地面積大，場地平整；中原地區(qū)路網(wǎng)密集，具備建設(shè)鋼橋廠房的基礎(chǔ)條件；橋長較長，采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁后便于整體集中養(yǎng)護，因此建議在該位置規(guī)模應(yīng)用鋼結(jié)構(gòu)橋梁。

2、跨線橋梁等特殊位置宜采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁。在曲線半徑較小，跨越繁忙的公路或高速公路時，利用鋼結(jié)構(gòu)橋梁可整孔架設(shè)、可頂推施工的特點，可快速完成橋梁的架設(shè)，在這些位置宜采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁。

3、跨越南水北調(diào)橋梁應(yīng)采用大跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁。南水北調(diào)總干渠建成后，要求橋梁一跨跨越總干渠，橋梁跨度大，施工難度高，利用鋼結(jié)構(gòu)橋梁跨越能力大的特點，可有效降低引橋長度。

4、山區(qū)橋梁不宜采用鋼結(jié)構(gòu)橋梁。山區(qū)橋梁由于場地受限，鋼結(jié)構(gòu)運輸條件不足，難以得到規(guī)?；瘧?yīng)用，對于山區(qū)不建議采用大量的鋼結(jié)構(gòu)橋梁。

結(jié)語：推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)，是落實綠色發(fā)展理念，實行現(xiàn)代工程管理人本化、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、信息化、精細(xì)化的重要抓手，可以有效提升公路橋梁的建設(shè)品質(zhì)，提高結(jié)構(gòu)安全耐久性，降低全壽命周期成本，促進(jìn)公路建設(shè)的轉(zhuǎn)型升級、提質(zhì)增效。我相信，在未來的公路橋梁建設(shè)中，鋼結(jié)構(gòu)橋梁一定會得到越來越多的推廣應(yīng)用。

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