裝配式多箱室鋼箱梁在莞番高速中的應(yīng)用

施賢真

東莞市路橋投資建設(shè)有限公司，廣東 東莞 523000

在城市道路的高架橋中，鋼箱梁因其具有抗扭性能好、施工速度快、對交通影響小等優(yōu)點受到越來越多的關(guān)注。隨著公路等級的不斷提高，公路橋梁的跨度和寬度也在逐步增加，對鋼結(jié)構(gòu)橋梁制造、運輸、安裝提出了新的要求。

文章以東莞-番禺高速公路（以下簡稱莞番高速）項目為例，提出一種裝配式多箱室鋼箱梁結(jié)構(gòu)形式，嘗試從裝配化角度解決寬幅鋼箱梁的制造、運輸、安裝問題，使其具備標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、批量化制造、快捷化運輸、輕量化安裝的特點。

1 工程概況

莞番高速是東莞市“一環(huán)六縱三橫”主干線的第二橫，項目西連南沙大橋，東接河惠莞高速，是東莞中部東西向的重要主干線，建成后將與南沙大橋、河惠莞高速構(gòu)建珠三角東西兩岸的重要橫向通道，其地理位置如圖1所示。莞番高速路線全長64.5km，采用雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計速度為100km/h。

圖1 項目地理位置圖

2 鋼箱梁標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和批量化制造

莞番高速項目在跨重要的地方路段處采用標(biāo)準(zhǔn)化、裝配式多箱室鋼箱梁設(shè)計，如根據(jù)地方道路的路幅寬度，采用45m、50m、55m跨徑；特殊路段如跨越鐵路的路段，采用70m跨徑。鋼箱梁主要由頂板、頂板加勁肋、腹板、腹板加勁肋、底板、底板加勁肋、橫隔板及橫肋組成。

為了適應(yīng)不同跨徑，便于裝配化制造，鋼箱梁采用多片主梁結(jié)構(gòu)，如單幅標(biāo)準(zhǔn)橋?qū)捈s16.25m，采用三主梁結(jié)構(gòu)，如圖2、圖3所示。單幅匝道流入流出處橋?qū)捈s23m，采用四主梁結(jié)構(gòu)。單片主梁外形完全一致，頂板寬3.2m，底板寬2.2m，橫坡通過繞橫斷面中的橋面板的內(nèi)側(cè)頂板位置旋轉(zhuǎn)得到。在不同的跨徑（40～70m）和橋?qū)挘?～23m）情況下，可通過調(diào)整鋼箱梁頂?shù)装灏搴窈土焊邅磉m應(yīng)。例如，跨徑為70m、橋?qū)?6.25m時，鋼箱梁頂?shù)装鍖挾炔蛔儯數(shù)装搴穸仍龃笾?8mm、梁高增大至3m即可適用上述要求。

圖2 鋼箱梁三主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面（單位：mm）

圖3 鋼箱梁三主梁結(jié)構(gòu)效果圖

在標(biāo)準(zhǔn)化、預(yù)制裝配化的理念指引下，莞番高速項目大力推廣應(yīng)用裝配式多箱室鋼箱梁，推動了小跨徑鋼箱梁的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，并在鋼箱梁批量化制造方面進行了一定意義的探索，期望通過批量化制造實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)橋梁規(guī)?；趸撓淞涸靸r較高的“缺陷”，充分發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)材料強度高、施工速度快、制造和安裝周期短的作用，進而獲取較大的綜合效益。

3 鋼箱梁快捷化運輸

根據(jù)項目實際情況，鋼箱梁節(jié)段采用陸路運輸，在工廠內(nèi)加工板單元，拼裝成塊體單元，然后運送至現(xiàn)場，在現(xiàn)場再進行組裝。為了便于快捷化運輸，梁段塊體單元劃分結(jié)合交通運輸部門關(guān)于公路超限運輸?shù)囊蠛瓦\輸市場平板貨車的運輸能力情況進行設(shè)計。

根據(jù)《超限運輸車輛行駛公路管理規(guī)定》（交通運輸部令2016年第62號）的規(guī)定，若車貨總高度從地面算起超過4.5m，或總寬度超過3.75m，或總長度超過28m，以及有其他可能嚴(yán)重影響公路完好、安全、暢通情形時，大件梁段運輸前應(yīng)當(dāng)報公路管理部門審批，并提交記錄載貨時車貨總體外廓尺寸信息的輪廓圖和護送方案。

為了更快捷地運輸，減少審批等流程，結(jié)合市場目前平板貨車平臺總長約18.5m、高約1.25m、寬約2.5～3.0m的情況，梁段塊體劃分控制如下。

（1）塊體高度：按平板貨車平臺高度1.25m考慮，塊體高度控制在3.25m以下。

（2）塊體寬度：根據(jù)廠家提供的板寬，又考慮與3.75m車道寬吻合，將單元件寬度定為3.6m左右，從而較好地避開車輛輪跡線，同時減少頂板的對接焊接工作量。

（3）塊體長度：目前最大的平板貨車平臺總長約18.5m，主梁最大縱向長度不超過18m。也就是說，為了方便運輸，鋼箱梁塊件尺寸寬度控制在3.6m以下，高度控制在3.25m以下，長度控制在18m以下。鋼箱梁分塊運輸方案如圖4所示。

圖4 鋼箱梁分塊運輸方案

4 鋼箱梁輕量化安裝

通過化整為零的方式，對鋼箱梁進行了橫、縱向節(jié)段劃分，鋼箱梁塊件尺寸寬度控制在3.6m以下，高度控制在3.25以下，長度控制在18m以下，從而降低安裝重量。例如，項目跨莞太路的70m簡支鋼箱梁，單幅橋梁鋼材用量在690t，橫向分成7個塊體，縱向分成5段，最大的重量僅41.4t，安裝對設(shè)備的要求較低，采用300t履帶吊即可完成。通過上述方式，可以在現(xiàn)場鋼箱梁安裝過程中減少安裝設(shè)備的投入，實現(xiàn)了輕量化安裝。鋼箱梁節(jié)段安裝現(xiàn)場如圖5所示。

圖5 鋼箱梁節(jié)段安裝現(xiàn)場

5 結(jié)束語

文章提出了裝配式多箱室鋼箱梁結(jié)構(gòu)，通過統(tǒng)一單箱外形尺寸的多箱斷面設(shè)計，實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計和批量化制造；通過鋼箱梁橫、縱向節(jié)段劃分實現(xiàn)了快捷化運輸和輕量化安裝。工程應(yīng)用表明，裝配式多箱室鋼箱梁有一定的規(guī)?；瘧?yīng)用價值，取得了一定的綜合效益。