1、公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)情況匯報(bào)湖北-鄂州至咸寧高速公路云南-武定至倘甸至尋甸高速公路中交第二公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司2017年04月一二三四公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁大力發(fā)展的背景和必要性二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況常規(guī)跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析山區(qū)高速公路鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾點(diǎn)思考匯報(bào)內(nèi)容一、公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁大力發(fā)展的背景和必要性鋼材產(chǎn)量高2015年我國鋼材產(chǎn)量約為7.8億噸，居世界第一。鋼橋比例低2015年底，全國橋梁共75.7萬座。其中鋼結(jié)構(gòu)橋梁和鋼-混組合結(jié)構(gòu)橋梁分別只有584座和1293座，數(shù)量占比分別僅為0.08%和0.17%。而在國外，日本鋼橋約占41%，美國鋼橋占35%，法國鋼和鋼-

2、混組合橋梁占比更是達(dá)到85%。1、引言一、公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁大力發(fā)展的背景和必要性 明確了大力推動(dòng)和發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)橋梁的政策導(dǎo)向。根據(jù)國家發(fā)展和建設(shè)需要，貫徹落實(shí)中央“供給側(cè)改革”精神，消化過剩產(chǎn)能，應(yīng)大力發(fā)展公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁。2016年，交通運(yùn)輸部發(fā)布關(guān)于進(jìn)一步做好實(shí)施綠色公路建設(shè)和推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)相關(guān)工作的通知、關(guān)于實(shí)施綠色公路建設(shè)的指導(dǎo)意見和關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見等文件。2、鋼結(jié)構(gòu)橋梁技術(shù)特點(diǎn)一、公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁大力發(fā)展的背景和必要性鋼結(jié)構(gòu)橋梁優(yōu)勢(shì)：鋼結(jié)構(gòu)擁有輕型化、抗震性能好;工業(yè)化和裝配化程度高、可循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn); 隨著大跨橋梁的大規(guī)模應(yīng)用，大量采用鋼結(jié)構(gòu)是我國交通基礎(chǔ)設(shè)施未

3、來發(fā)展的必然趨勢(shì).鋼結(jié)構(gòu)橋梁劣勢(shì)：鋼結(jié)構(gòu)造價(jià)偏高;耐腐蝕性能不足等；橋梁造價(jià)應(yīng)綜合考慮建設(shè)成本、安全耐久、管理養(yǎng)護(hù)等各種因素，鋼結(jié)構(gòu)橋梁自重較輕，節(jié)約了下部結(jié)構(gòu)造價(jià)，同時(shí)施工速度較快，工期較短。 鋼結(jié)構(gòu)耐腐蝕性能不足的問題可采取涂裝長效高性能防腐涂料、采用耐候鋼等方法解決。鋼結(jié)構(gòu)橋梁在未來具有巨大應(yīng)用前景二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況全鋼結(jié)構(gòu)鋼箱梁鋼桁梁鋼板組合梁橋鋼混組合梁鋼箱組合梁橋波形鋼腹板橋梁 為貫徹落實(shí)關(guān)于推進(jìn)公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設(shè)的指導(dǎo)意見，結(jié)合山區(qū)橋梁運(yùn)輸條件差、施工難度大等特點(diǎn)、充分發(fā)揮桁梁橋及鋼混組合梁橋的優(yōu)勢(shì)，目前，我院設(shè)計(jì)完成了一些重點(diǎn)示范項(xiàng)目。二、二公院新時(shí)期

4、公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況貴陽至黔西高速公路：鴨池河大橋-主跨800m鋼桁梁斜拉橋 (72+72+76+800+76+72+72)=1240m雙塔雙索面半漂浮體系的混合梁斜拉橋，邊跨為預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，中跨為鋼桁梁結(jié)構(gòu)，邊中跨比為0.275。 鋼桁梁結(jié)構(gòu)采用“N”型桁架，橫向兩片主桁，中心間距為27.0m，桁高7.0m，節(jié)間長度為8.0m。鋼桁梁橋二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況湖北宜昌至張家界高速公路：白洋長江公路大橋-主跨1000m鋼桁梁懸索橋 主橋采用單跨1000m雙塔鋼桁梁懸索橋。 主桁架采用華倫式，中心距36m，桁高7.5m，小節(jié)間長度7.5m，兩節(jié)間設(shè)一吊點(diǎn)，4節(jié)間作

5、為一節(jié)段整體吊裝，標(biāo)準(zhǔn)吊裝節(jié)段長度30m，端吊裝節(jié)段14.2m，跨中吊裝節(jié)段10.58m。二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況鋼混組合梁橋抗剪連接件梁肋部采用鋼結(jié)構(gòu)翼板采用混凝土板鋼混組合結(jié)構(gòu)材料優(yōu)勢(shì)：充分利用鋼材和混凝土的材料優(yōu)勢(shì)，混凝土提高了鋼梁的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)：減小結(jié)構(gòu)高度、提高結(jié)構(gòu)剛度、減小結(jié)構(gòu)在活荷載下的撓度。施工便捷：工廠化生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝質(zhì)量高、施工費(fèi)用低、施工速度快。環(huán)保節(jié)能：大幅減少水泥用量，減小對(duì)環(huán)境污染。缺點(diǎn)： 存在抗扭剛度較弱、適用跨度不大的缺點(diǎn)。二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況1、鋼板組合梁橋序號(hào)中心樁號(hào)橋名跨徑橋長上部結(jié)構(gòu)地震動(dòng)峰值1K100+5

6、74老長箐大橋940366鋼混疊合梁0.4g2K101+865海白沖大橋1630488鋼混疊合梁0.4g3K102+468海白沖中橋130 40鋼混疊合梁0.4g4K104+283天生橋特大橋5140 2046鋼混疊合梁0.4g5K105+745天生橋中橋13040鋼混疊合梁0.4g6K105+956.25雀吃溝1號(hào)大橋16072鋼混疊合梁0.4g7K106+220雀吃溝2號(hào)大橋1130338鋼混疊合梁0.4g云南武定至倘甸至尋甸高速公路： 30m/40m/60m 先簡之后橋面連續(xù)組合梁通用圖； 該高速公路項(xiàng)目全長107Km，所在區(qū)域位于高烈度地震區(qū)，基本地震動(dòng)峰值加速度0.30.4g,天生特

7、大橋、老長箐大橋等多座橋梁采用30m50m鋼混組合梁通用圖設(shè)計(jì)。二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況結(jié)構(gòu)形式設(shè)計(jì)選擇組合小箱梁斷面存在梁高矮，鋼結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護(hù)不便利問題；工字梁組合斷面施工過程中梁的側(cè)傾及鋼腹板的穩(wěn)定問題較為突出；設(shè)計(jì)優(yōu)化組合箱梁和工字梁的優(yōu)勢(shì)，將工字鋼梁兩片組合為一榀一起預(yù)制吊裝，形成工字梁組合斷面。采用斷面二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況架設(shè)方案 施工：采用橋面吊機(jī)將兩片鋼梁和橋面板組成一榀后，整體預(yù)制吊裝架設(shè)。二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況1、鋼板組合梁橋陜西省旬邑至鳳翔段高速公路：40m/50m 結(jié)構(gòu)連續(xù)鋼混組合梁通用圖； 旬邑至鳳翔段高

8、速公路是高速公路網(wǎng)“7918網(wǎng)”的橫向聯(lián)絡(luò)線G3511菏澤至寶雞高速公路陜西境的重要組成路段，項(xiàng)目路線全長124.6公里，上半坡大橋、涇河特大橋、公主川大橋等多座大橋采用40m、50m鋼混組合梁橋設(shè)計(jì)。序號(hào)橋名中心樁號(hào)跨徑布置上構(gòu)型式鋼橋長度1橋子大橋B5K224+990.820+340+620預(yù)應(yīng)力小箱梁、鋼混組合梁120m2半坡大橋B5K229+150.440鋼混組合梁160m3百子溝大橋引橋B5K229+93130+350+65+2120+65+250預(yù)應(yīng)力小箱梁、鋼混組合梁、預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)250m4涇河特大橋B5K232+2051030+550+65+5120+65+350+63

9、0預(yù)應(yīng)力小箱梁、鋼混組合梁、預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)剛構(gòu)4005公主川大橋B5K234+315 左1640 鋼混組合梁320mB5YK234+270右1640鋼混組合梁320m6下窯村2號(hào)大橋 B3K253+8451340 鋼混組合梁520m7北馬坊河大橋B2ZK291+005 左330+350+330 預(yù)應(yīng)力小箱梁、鋼混組合梁150mB2YK290+985右330+350+330預(yù)應(yīng)力小箱梁、鋼混組合梁150m8西鳳酒城3號(hào)大橋K344+375340鋼混組合梁120m二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況負(fù)彎矩區(qū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)負(fù)彎矩處理配筋限制裂縫寬度法支座頂升法預(yù)加荷載法施加預(yù)應(yīng)力筋法抗拔不抗

10、剪連接新技術(shù)二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況抗拔不抗剪連接新技術(shù)抗拔不抗剪連接新技術(shù) 對(duì)于負(fù)彎矩區(qū)段，應(yīng)用清華大學(xué)聶建國院士的創(chuàng)新技術(shù)-抗拔不抗剪連接新技術(shù)，有效解決負(fù)彎矩區(qū)開裂的難題。墩頂區(qū)段二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況2、波形鋼腹板組合梁橋項(xiàng)目名稱橋名主橋跨徑布置主橋橋長（m）橋?qū)挘╩）結(jié)構(gòu)型式根部梁高（m）跨中梁高（m）所在地鄂州至咸寧高速公路長港特大橋（60+110+60）m230212.75連續(xù)梁6.82.8湖北東溝特大橋（40+70+40）m150212.75連續(xù)梁4.52.5湖北保康至神農(nóng)架高速公路魚頭河大橋左:（56+100+60）m右:（60+10

11、0+60）m左:216右:220210.75連續(xù)剛構(gòu)62.8湖北兩河口大橋（60+2100+60）m320210.75連續(xù)剛構(gòu)62.8湖北襄陽繞城高速南段漢江特大橋（60+6110+60）m780212.75連續(xù)梁73湖北火電廠鐵路橋（57+100+57）m214212.75連續(xù)梁6.52.8湖北平?jīng)鲋辆d陽國家高速公路平?jīng)觯ㄈA亭）至天水段秦安特大橋（57+100+57）m214212.5連續(xù)梁6.52.8甘肅港珠澳大橋珠海連接線工程前山河特大橋（90+160+90）m340215.75連續(xù)梁9.54廣東 目前，湖北境內(nèi)公司已完成波形鋼腹板組合梁橋共計(jì)6座，主跨跨徑范圍為70m110m，在甘肅、

12、廣東珠海分別完成各一座，主跨跨徑分別為100m和160m，組合箱梁均為變截面，懸臂澆筑施工。項(xiàng)目簡介如下表：1、根據(jù)抗剪強(qiáng)度與剪切屈曲穩(wěn)定性合理選擇波形鋼腹板的厚度與形狀。 波形鋼腹板在縱向由于折皺效應(yīng)，其縱向抗拉壓剛度小，故設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為波形鋼腹板不承受軸向力：即近似認(rèn)為抗彎慣矩計(jì)算可僅考慮混凝土頂、底板，而剪力則完全由鋼腹板承擔(dān)，且剪應(yīng)力在腹板上作均勻分布。二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況波形鋼腹板組合梁橋設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)2、折形腹板間的連接臨時(shí)栓接+焊接形式波形鋼腹板之間的連接3、波形鋼腹板與混凝土頂板的連接：波形鋼板與混凝土頂板的連接采用埋入式連接，即在波形鋼板的頂端焊接鋼板，鋼板

13、上焊接穿孔板，使之與混凝土板結(jié)合在一起。波形鋼腹板與混凝土頂板的連接二、二公院新時(shí)期公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設(shè)計(jì)、建設(shè)情況4、波形鋼腹板與混凝土底板的連接： 目前我院設(shè)計(jì)采用了兩種方式：一是常規(guī)的埋入式；另一種為托底式連接。波形鋼腹板與混凝土底板的連接-埋入式波形鋼腹板與混凝土底板連接-托底式類型跨徑（m）混凝土鋼材吊裝重量(t)每平米重（m3/m2）鋼絞線（kg/m2）鋼筋（kg/m2）(kN/m2)T梁-連續(xù)300.4917.2106.775.715.39400.6320.6125.1137.618.72500.6527.93126.67162.419.5T梁指標(biāo)表（結(jié)構(gòu)連續(xù)）對(duì)部版預(yù)制T梁和小箱梁

14、指標(biāo)統(tǒng)計(jì)：類型跨徑（m）混凝土鋼材吊裝重量(t)每平米重（m3/m2）鋼絞線（kg/m2）鋼筋（kg/m2）(kN/m2)T梁-簡支300.4615.371.076.214.48400.6425.2111.313419.33500.6430.0114.8166.419.13T梁指標(biāo)表（結(jié)構(gòu)簡支）類型跨徑（m）混凝土鋼材吊裝重量(t)每平米重（m3/m2）鋼絞線（kg/m2）鋼筋（kg/m2）(kN/m2)小箱梁-連續(xù)300.3715.585.695.712.11400.5122.4499.76153.115.86小箱梁指標(biāo)表（結(jié)構(gòu)連續(xù)）三、常規(guī)跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析 鋼板組合梁指標(biāo)表（

15、結(jié)構(gòu)簡支）云南武倘尋高速、陜西旬邑至鳳翔等高速 組合梁指標(biāo)統(tǒng)計(jì)：類型跨徑（m）混凝土（m3/m2）鋼材一榀吊裝重量(t)每平米重Q345（kg/m2）鋼筋（kg/m2）(kN/m2)組合梁-簡支300.26178.665.51338.60400.26239.965.3190.39.13500.26306.264.0266.39.73類型跨徑（m）混凝土（m3/m2）鋼材一榀吊裝重量(t)每平米重Q345（kg/m2）鋼筋（kg/m2）(kN/m2)組合梁-連續(xù)400.25231.4110.1229.28.77500.26305.1112.5272.69.63鋼板組合梁指標(biāo)表（結(jié)構(gòu)連續(xù)）三、常規(guī)

16、跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析跨徑（m）較小箱梁減輕重量較T梁減輕重量3022%36%4034%41%50-43%武倘尋等幾座高速鋼板組合梁與T梁、小箱梁上部結(jié)構(gòu)重量比較表：三、常規(guī)跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析 通過以上表對(duì)比可看出：30m跨組合梁總重相比T梁減輕36%，40m跨組合梁總重相比T梁減輕41%， 50m跨組合梁總重相比T梁減輕43% 。武倘尋高速抗震結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析對(duì)比： 由上表可知，相比混凝土T梁，上構(gòu)采用組合梁,E1、E2地震作用下橋墩內(nèi)力大幅降低，降低比例為11.5%26.8%。因此,在高烈度地區(qū)，上部結(jié)構(gòu)采用組合梁形式更具優(yōu)勢(shì)。成分彎矩My（kNm）彎矩Mz（kNm）軸力F

17、x（kN）組合梁T梁比值組合梁T梁比值組合梁T梁比值恒載/-9452.1-12906.873.2%E117089.120244.284.4%8257.710516.978.50%12545.614173.488.5%E260550.868830.788.0%28069.335757.978.50%42654.949348.286.4%在E1和E2地震作用下組合梁與混凝土T梁橋墩內(nèi)力比較表（0.4g）三、常規(guī)跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析 從經(jīng)濟(jì)性上看，對(duì)于地震動(dòng)峰值加速度0.4g的情況，由于上部組合梁支承反力的減小，地震作用下結(jié)構(gòu)內(nèi)力大幅減少，總體上組合梁造價(jià)低約8.2%左右，具有優(yōu)勢(shì)。高烈度

18、地震區(qū)武倘尋高速鋼混組合梁經(jīng)濟(jì)性：一般地區(qū)陜西旬邑至鳳翔等高速鋼混組合梁經(jīng)濟(jì)性： 綜合上、下部結(jié)構(gòu)后，總體上40m、50m鋼混組合梁較預(yù)制T梁造價(jià)分別增加了13.1%、18.9%。主跨70110m混凝土鋼絞線鋼筋鋼板單位m3/m2kg/m2kg/m2kg/m2常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)0.921.075360180190波形鋼腹板0.830.92415516116382113主跨160m混凝土鋼絞線鋼筋鋼板單位m3/m2kg/m2kg/m2kg/m2常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)1.4084215波形鋼腹板1.1072172132波形鋼腹板與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)具體指標(biāo)表波形鋼腹板與常規(guī)混凝土結(jié)構(gòu)具體指標(biāo)表三、常規(guī)跨徑和橋型的

19、鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析70160m波形鋼腹板經(jīng)濟(jì)性分析：三、常規(guī)跨徑和橋型的鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用經(jīng)濟(jì)分析與常規(guī)混凝土梁相比，波形鋼腹板混凝土用量減少10%25%，預(yù)應(yīng)力用量減少15%左右，鋼材用量增加40%左右，同時(shí)下部結(jié)構(gòu)總量可減少20%左右;在75130m跨徑范圍內(nèi)，波形鋼腹板與連續(xù)剛構(gòu)經(jīng)濟(jì)性相當(dāng);在130160m范圍內(nèi)，波形鋼腹板造價(jià)高約13%;另外考慮到波形鋼腹板橋梁抗扭性能較弱，對(duì)跨徑90160m范圍的曲線橋梁，建議仍采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)剛構(gòu)橋。波形鋼腹板常規(guī)混凝土梁對(duì)比混凝土用量預(yù)應(yīng)力用量鋼材用量下構(gòu)用量減少10%25%減少15%減少20%增加15%四、山區(qū)高速公路鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾點(diǎn)思考1、加強(qiáng)推

20、動(dòng)高性能結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用在中小型橋梁中，橋梁鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用面臨PC橋的競(jìng)爭，為提高競(jìng)爭力，高性能鋼結(jié)構(gòu)鋼的應(yīng)用成為國際鋼橋發(fā)展的重要措施。我國鐵路鋼橋多采用橋梁結(jié)構(gòu)用鋼（GB/T714-2015）,而建筑鋼結(jié)構(gòu)、公路鋼橋則多采用低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼（ GB/T 1591）。目前耐候鋼的材料性能基本達(dá)到了橋梁鋼結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)當(dāng)大力推廣應(yīng)用。2.加強(qiáng)橋梁結(jié)構(gòu)方案比選：比選橋型混凝土結(jié)構(gòu)橋梁：T梁、小箱梁、現(xiàn)澆箱梁等鋼結(jié)構(gòu)橋梁：鋼箱梁、鋼桁梁、鋼混組合梁等比選因素安全度、建設(shè)成本環(huán)境條件、養(yǎng)護(hù)成本工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)目的降低工程全壽命周期成本提高工程品質(zhì)優(yōu)先選用鋼結(jié)橋梁的工程：鋼結(jié)構(gòu)橋梁自重輕，尤其在特大跨徑橋梁、高

21、地震烈度區(qū)橋梁中優(yōu)勢(shì)明顯、應(yīng)該優(yōu)先選用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(shì)發(fā)揮，應(yīng)優(yōu)先采用四、山區(qū)高速公路鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾點(diǎn)思考3.做好鋼結(jié)構(gòu)橋梁的選型工作： 每一類結(jié)構(gòu)，根據(jù)細(xì)部結(jié)構(gòu)差異又可以分為多種結(jié)構(gòu)類型，每種結(jié)構(gòu)有其各自的特點(diǎn)和適用范圍。結(jié)構(gòu)類型鋼桁梁鋼箱梁鋼-混組合結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)性強(qiáng)結(jié)構(gòu)受力明確易于檢查維修自重相對(duì)較輕橫風(fēng)作用下穩(wěn)定性好回避了鋼橋面板疲勞問題，在中等跨徑橋梁中優(yōu)勢(shì)明顯缺點(diǎn)用鋼量大造價(jià)相對(duì)較高檢測(cè)、維修難度較大，成本高鋼橋面板疲勞問題仍需研究改進(jìn)自重較大、影響跨徑四、山區(qū)高速公路鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾點(diǎn)思考3.做好鋼結(jié)構(gòu)橋梁的選型工作：四、山區(qū)高速公路鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展的幾點(diǎn)思考鋼桁腹桿組合梁橋波形鋼腹板組合梁橋鋼箱組合梁橋鋼板組合梁橋鋼箱梁橋波形腹板板梁橋4