刘杰

（1.邢台路桥建设总公司，河北 邢台054001；2.河北省钢混组合桥梁技术创新中心，河北 邢台054001）

1 引言

长期以来，我国较为常见的桥梁类型基本上都是预应力混凝土桥，因为车辆超载、施工控制以及设计理念等方面的原因，预应力混凝土桥往往存在一些病害，如腹板开裂以及跨中挠度增大等，为桥梁运营带来一定的安全隐患，同时，混凝土的大量使用也不利于自然环境的健康发展。

近年来，我国社会经济水平的提升，为桥梁工程技术发展带来了更多可能。目前，由邢台路桥采用自动化生产线生产的装配式组合钢箱梁，由组合桥面板、波形钢腹板、内填混凝土的钢套箱组成（通过横隔板横向拼装成整桥），制作集中采用先进的半自动或自动化、机器人、机械化、数字化技术。以物流、工艺、高技术制作等几方面进行了研发，含板料展平、板料预处理、板料成型、板料定位夹紧、自动焊接、自动物流等几方面。结合汽车、集装箱、造船等行业的生产技术，吸收各行业先进的生产经验，结合钢梁的特点，设计制造邢台路大桥18～33m钢梁的通用生产线。它可以节省大量的劳动，减轻劳动强度，提高桥梁工程质量和劳动生产率，降低桥梁工程成本。本文重点研究了横装波纹钢腹板预应力混凝土连续箱梁的关键技术，希望通过本研究为相关人员提供参考，以推动我国桥梁工程的顺利发展。

2 经济比较

波形钢腹板PC箱梁在应用过程中，最为明显的特点就是自身重量占据箱梁总重的20%～30%，混凝土腹板轻量化特点比较明显。此外，箱形梁的重量减少了约25%，矢量重量的减少对减少上部结构的内力具有最直接的作用，从而减少了预应力钢和其他材料的用量【1】。更为重要的是，跨径为30cm的PC小箱梁断面尺寸很小，而跨径为30cm横向拼装波形钢腹板PC箱梁材料用量指标会超过30cm跨径PC小箱梁，实际性能也要略高于30cm跨径PC小箱梁。对于40m、50m跨径横向拼装波形钢腹板PC箱梁与40m、50m跨径预应力混凝土T梁，不能够将力学优势呈现出来，材料用量指标也更加明显。当跨径达到60cm时，横向拼装波形钢腹板PC箱梁的技术和经济优势将更加显著（见图1）。

图1 横向拼装波形钢腹板箱梁

3 横向预制拼装法施工技术特点

波纹钢腹板PC组合箱梁桥可以充分发挥钢筋、混凝土2种材料的力学性能，显著降低结构重量，提高预应力引入效率。近年来它在我国迅速发展。目前，这种桥型的建筑大多采用全层支架法或悬臂浇筑法，二者都是现浇混凝土。施工过程复杂、缓慢，结构质量不易控制，不可能实现箱形梁组件的工厂化、标准化处理和构造，这使得其无法充分反映这种类型的桥梁结构的优点。横向拼装施工技术能够实现钢混结构构件工厂化、标准化施工。邢台路桥生产的中跨跨度18～33m的钢制箱梁，可以实现整个梁的工厂化、标准化生产，便于运输和安装，实现长距离运输，组装施工快捷，稳定可靠。结构可靠，使用寿命长，维护成本低，回收价值利用率高。

4 横向拼装波形钢腹板预应力混凝土连续箱梁关键技术

4.1 截面设计

根据30m、40m以及50m 3种常见的跨径设计预制工字梁，若跨径在30m以下，通常腹板所占比例较小，并且梁高较矮，这种形式不是波形钢腹板PC组合箱梁桥的最佳跨径。现阶段，我国公路单车道宽度通常设计为3.75m，所承受最大运输重量不超过1 500kN（150t），常见的运输方式为多轮运输，因此，为体现出方便快速施工、批量生产以及工厂化预制等施工理念，跨径标准化设计通常为30m、40m以及50m 3种类型，30m跨径梁高为1.85m；40m跨径梁高为2.5m；50m跨径梁高为3m，3种类型中梁最大跨度一致为1.5m，边梁最大宽度一致为2.8m。工字梁外形尺寸均在我国公路运输限界范围内，若有些地区净空不受影响，梁高可以适当增大，例如，波形钢腹板高度增加1.2倍，可以有效提升箱梁截面抗弯强度，并获得更加突出的经济以及技术优势。

4.2 横梁、横隔板设计

对于工字梁的端横梁而言，一方面可以传递预应力荷载以及保证结构稳定，另一方面可以使荷载横向扩散。若跨径为30m，则横梁厚度设计为0.8m，若跨径为40m、50m，则横梁厚度设计为1.0m。由于有临时支座设置这一要求，预制段中横梁厚度应为0.6m。若跨径为30m，则现浇段为0.5m，若跨径为40m、50m，则现浇段为0.8m。横隔板共设置3道，厚度为20cm。

4.3 横向拼装波形钢腹板PC连续箱梁结构设计创新技术

对于波纹钢腹板与箱形梁混凝土顶板之间的连接，实际的结构特征主要集中在波纹钢腹板的顶部开口处，在实际的打开过程中，一个或多个的组合钢筋，固定在波纹钢板和混凝土屋顶的结合面上，在上述操作的帮助之下，能够将嵌入式抗剪连接件施工优势呈现出来，强化连接件刚度，传递连接部位钢材和混凝土的水平剪力，耐久性和整体性良好，还能节省一部分钢材，便于施工，尤其是在中等跨径波形钢腹板箱梁顶板连接件之中，呈现出的作用更加明显。对于该类连接件，比应用双PBL连接件能够节省30%的钢材。如果是应用翼缘板，也可以利用混凝土顶板浇筑模板，最终将顶板混凝土浇筑漏浆和混凝土剥落问题全部解决【2】。

4.4 波形钢腹板设计

为了确定这种波纹钢腹板的形状和尺寸，主要是要确保在屈服之前没有剪切屈曲，并且在极限载荷的作用下也没有剪切屈曲。合理设计并考虑桥梁横向刚度等因素，并对桥梁横向刚度等因素进行充分考虑，板厚采用10mm（见图2）。

图2 波形钢腹板构造图

5 结语

实际波形钢腹板PC箱梁在应用过程中，主要是将混凝土抗压作用呈现出来，而且波形钢腹板抗屈服强度较高，能够将合理、有效的桥梁结构形式呈现出来。对于横向拼装波形钢腹板PC连续箱梁的应用，主要应用的是标准化和工程化预制，能够更好地维护工程质量，控制好工程造价，对景观道路和公路桥梁建设提供广阔的应用前景。至今，邢台路桥生产的装配式组合钢箱梁已经广泛应用在大广高速、京港澳高速、张承高速、邢衡高速、太行山高速等多条高等级公路的建设，并受到了用户的一致好评——节能环保，实用性强，可为类似工程提供借鉴。