鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁經(jīng)濟(jì)性比較研究

趙淑蘭

（佛山市路橋建設(shè)有限公司，廣東佛山528313）

在我國(guó)公路橋梁建設(shè)領(lǐng)域，中小跨徑橋梁占比一直較高，隨著橋梁建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)對(duì)中小跨徑橋梁的結(jié)構(gòu)形式選用進(jìn)行了大量的研究和創(chuàng)新，其中混凝土預(yù)制小箱梁與鋼混組合板梁作為近年來(lái)大量采用和嘗試創(chuàng)新結(jié)構(gòu)形式的代表，不少學(xué)者都分別對(duì)其進(jìn)行了一定的研究[1-2]，并證實(shí)了其良好的力學(xué)性能和適應(yīng)性，但較少有對(duì)兩種結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對(duì)比分析。本文通過(guò)對(duì)兩種橋梁結(jié)構(gòu)型式的主要結(jié)構(gòu)尺寸、綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、主要材料指標(biāo)及建安費(fèi)等進(jìn)行比較研究，從而比較出兩種結(jié)構(gòu)型式的經(jīng)濟(jì)性。

1 鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁的簡(jiǎn)介

鋼混組合板梁是在鋼結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型結(jié)構(gòu)型式。它主要通過(guò)在鋼梁和混凝土翼緣板之間設(shè)置剪力連接件（栓釘、槽鋼、彎筋等），抵抗兩者在交界面處的掀起及相對(duì)滑移，使之成為一個(gè)整體而共同工作。這種組合板梁中充分利用鋼材所具有的抗拉性能和混凝土所具有的抗壓性能，混凝土與鋼梁共同受力，協(xié)調(diào)變形，從而使這兩種不同性能的材料得到合理的利用，其構(gòu)造相對(duì)常規(guī)鋼混組合箱梁或鋼箱梁大幅簡(jiǎn)化，設(shè)計(jì)施工難度也大大降低。鋼混組合板梁截面由鋼梁、翼板（或加托板）和抗剪連接件等組成，如圖1所示。

混凝土預(yù)制小箱梁作為橋梁工程中梁的一種，內(nèi)部為空心狀，上部?jī)蓚?cè)有翼緣，類似箱子，混凝土箱梁由頂板、腹板、底板組成，如圖2所示。其中，小箱梁由于具有較好的截面剛度、抗扭強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度，其彎曲應(yīng)力圖形合理、剪應(yīng)力小和良好的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，能夠很好地滿足高等級(jí)公路行車高速、平穩(wěn)、舒適的要求，并且兼有價(jià)格便宜、施工速度快的特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)發(fā)展迅速并廣泛應(yīng)用。

混凝土預(yù)制小箱梁因其良好的力學(xué)性能、施工便利性、景觀性及經(jīng)濟(jì)性，目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)得到大規(guī)模應(yīng)用，特別是在廣東省，公路橋梁中小跨徑除了16 m及以下跨徑橋梁仍采用混凝土預(yù)制空心板外，基本上均采用了預(yù)制小箱梁。而鋼混組合板梁作為近幾年從國(guó)外引進(jìn)的一種介于混凝土和全鋼結(jié)構(gòu)的一種混合梁，目前僅在國(guó)內(nèi)部分省市有試驗(yàn)性的零星采用。

圖1 鋼混組合板梁構(gòu)造圖

圖2 混凝土箱梁構(gòu)造圖

2 鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁經(jīng)濟(jì)性比較

本文選取了常見的33 m橋幅寬雙向六車道橋梁斷面，對(duì)該橋?qū)捪落摶旖M合板梁（雙主梁）和混凝土預(yù)制小箱梁進(jìn)行了對(duì)比分析。采用的斷面示意見圖3～4。

圖3 鋼混組合板梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖（雙主梁）

圖4 混凝土預(yù)制小箱梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

2.1 主要結(jié)構(gòu)尺寸對(duì)比

在經(jīng)濟(jì)性比較中，橋梁的主要結(jié)構(gòu)尺寸作為其重要的因素之一，影響著整個(gè)橋梁的制作、運(yùn)輸和安裝的成本。對(duì)于路基寬度33.5 m的不同跨徑連續(xù)鋼混組合板梁與裝配式預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁，其主要結(jié)構(gòu)尺寸分別如表1和表2所示，同時(shí)為了便于比較，下部結(jié)構(gòu)墩高均采用10 m，樁長(zhǎng)均采用50 m，地震動(dòng)峰值加速度為0.1 g。

表1 不同跨徑連續(xù)鋼混組合板梁主要結(jié)構(gòu)尺寸

表2 不同跨徑混凝土預(yù)制小箱梁主要結(jié)構(gòu)尺寸

從表1和表2可以發(fā)現(xiàn)，在20～40 m中小跨徑橋梁中，鋼混組合板梁結(jié)構(gòu)與混凝土預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)尺寸相差不大。但上部結(jié)構(gòu)中，鋼混組合板梁相對(duì)于預(yù)制小箱梁的截面高度高5.5%～8.3%，較高的橋梁高度勢(shì)必影響整個(gè)橋梁建造成本。

2.2 綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

綜合單價(jià)法是建筑安裝工程費(fèi)計(jì)算中的一種計(jì)價(jià)方法。其中綜合單價(jià)是指除措施費(fèi)、規(guī)費(fèi)、稅金外的全部費(fèi)用之和，即人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)、材料費(fèi)、管理費(fèi)、利潤(rùn)，并考慮風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用的總和。同時(shí)綜合單價(jià)法能較好地與工程量清單銜接，便于適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下的工程建設(shè)和管理。所以橋梁的綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也是影響橋梁整體經(jīng)濟(jì)性的重要指標(biāo)之一，本文對(duì)于4×35 m跨徑的鋼混組合板梁和混凝土預(yù)制小箱梁的綜合單價(jià)進(jìn)行了對(duì)比，其鋼混組合板梁綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表3，混凝土預(yù)制小箱梁綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表4。

表3 35 m跨徑鋼混組合板梁綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

表4 35 m跨徑混凝土預(yù)制小箱梁綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

由表3和表4可知，35 m跨徑的鋼混組合板梁綜合單價(jià)3 393.47元/m2，小箱梁綜合單價(jià)3 093.93元/m2，鋼混組合板梁綜合單價(jià)高于混凝土預(yù)制小箱梁9.7%。對(duì)比鋼混組合板梁，混凝土預(yù)制小箱梁在綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上更具有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

2.3 主要材料指標(biāo)的對(duì)比

主要材料指標(biāo)作為公路橋梁建設(shè)中的重要因素，影響著整個(gè)橋梁的造價(jià)。在對(duì)鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁經(jīng)濟(jì)比較中，鋼混組合板梁和混凝土預(yù)制小箱梁主要材料指標(biāo)分別如表5和表6所示。

由表5、表6可知，鋼混組合板梁結(jié)構(gòu)主要材料指標(biāo)為2 668元/m2，高于混凝土預(yù)制小箱梁主要材料指標(biāo)2 228元/m2的19.7%。對(duì)比鋼混組合板梁，混凝土預(yù)制小箱梁在主要材料指標(biāo)上更具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

2.4 建安費(fèi)的對(duì)比

建安費(fèi)是由建筑安裝工程的直接費(fèi)、間接費(fèi)、利潤(rùn)和稅金組成。包括建筑安裝工程中的人工費(fèi)、材料費(fèi)、施工機(jī)具使用費(fèi)等。對(duì)于不同跨徑的鋼混組合板梁和混凝土預(yù)制小箱梁，分別對(duì)其進(jìn)行了建安費(fèi)統(tǒng)計(jì)，并得出每m2造價(jià)指標(biāo)，兩者比較結(jié)果詳見表7。

表5 鋼混組合板梁主要材料指標(biāo)

表6 混凝土預(yù)制小箱梁主要材料指標(biāo)

表7 不同跨徑鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁建安費(fèi)統(tǒng)計(jì)表

通過(guò)表7可知，對(duì)比不同跨徑鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁的建安費(fèi)，不同跨徑橋梁采用鋼混組合板梁的每m2造價(jià)均要高于混凝土預(yù)制小箱梁。對(duì)于中小跨徑橋梁經(jīng)濟(jì)布跨中常用的25 m、30 m跨徑橋梁，采用鋼混組合板梁的每m2造價(jià)分別要高出混凝土預(yù)制小箱梁12%和15%?；炷令A(yù)制小箱梁在建安費(fèi)上花費(fèi)更少，具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)4個(gè)方面對(duì)比鋼混組合板梁（雙主梁）與混凝土預(yù)制小箱梁，重點(diǎn)比較兩者的經(jīng)濟(jì)性，得到結(jié)論如下：

（1）從結(jié)構(gòu)尺寸上對(duì)比，在中小跨徑橋梁中，鋼混組合板梁結(jié)構(gòu)與混凝土預(yù)制小箱梁結(jié)構(gòu)下部結(jié)構(gòu)尺寸差別不大。但上部結(jié)構(gòu)中，采用雙主梁斷面的鋼混組合板梁相對(duì)于混凝土預(yù)制小箱梁的截面高度高5.5%～8.3%左右，較高的橋梁高度勢(shì)必影響整個(gè)橋梁規(guī)模，這部分造價(jià)的增加也是經(jīng)濟(jì)性比較不能忽略的重要組成部分。當(dāng)結(jié)構(gòu)高度受限需要采用鋼混組合板梁時(shí)，可采用多主梁斷面形式來(lái)降低結(jié)構(gòu)高度。

（2）從綜合單價(jià)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上對(duì)比，鋼混組合板梁綜合單價(jià)比混凝土預(yù)制小箱梁綜合單價(jià)高9.7%，在跨徑相同的情況下，混凝土預(yù)制小箱梁的綜合單價(jià)更低，更具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

（3）從主要材料指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，綜合橋梁的上下結(jié)構(gòu)組成部分，鋼混組合板梁整體結(jié)構(gòu)主要材料指標(biāo)高于混凝土預(yù)制小箱梁主要材料指標(biāo)19.7%。對(duì)比鋼混組合板梁，混凝土預(yù)制小箱梁在主要材料指標(biāo)更低，從而更具有經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。

（4）從建安費(fèi)進(jìn)行對(duì)比，對(duì)于中小跨徑橋梁經(jīng)濟(jì)布跨中常用的25 m、30 m跨徑橋梁，采用鋼混組合板梁的每m2造價(jià)分別要高出混凝土預(yù)制小箱梁12%和15%。混凝土預(yù)制小箱梁在建安費(fèi)上更低，更有優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)對(duì)雙主梁斷面鋼混組合板梁與混凝土預(yù)制小箱梁經(jīng)濟(jì)性比選，對(duì)于中小跨徑橋梁，混凝土預(yù)制小箱梁在結(jié)構(gòu)尺寸和綜合單價(jià)等方面均優(yōu)于鋼混組合板梁，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)較為明顯。但鋼混組合板梁作為一種結(jié)構(gòu)新穎、抗震性能好、綜合混凝土和鋼結(jié)構(gòu)優(yōu)異性能的橋梁上部結(jié)構(gòu)，在我國(guó)日益強(qiáng)調(diào)低碳、節(jié)能、綠色環(huán)保的大環(huán)境下，也必將得到推廣應(yīng)用。