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【摘要】本文以长沙市湘府路高架和红旗路高架上部结构标准段的结构形式进行对比分析，得出湘府路高架钢-混凝土组合板梁的优缺点以及适用性，同时以红旗路现浇大箱梁进行类比论证。
【关键词】桥梁上部;钢-混凝土组合板梁;现浇大箱梁;对比分析
1、项目概况
红旗路高架北起战备路，南至时代阳光大道，桥长3094m;湘府路高架西起现状五凌路，东至浏阳河西岸，桥长9042m。桥梁主线均为一层高架，标准段双向六车道，桥宽25m，跨径为30～31m，匝道标准桥宽8m，标准段跨径为30～31.5m，红旗路采用预应力砼连续箱梁，湘府路采用钢板组合梁。
2、国内外桥梁上部结构研究现状
根据调查目前城市高架的建设经验，高架桥梁常用的结构形式主要有现浇大箱梁、预制小箱梁、预制钢板组合梁、预制T梁、节段拼装大箱梁等方案。其中现浇大箱梁采用支架现浇的方案，其余的方案均可采用预制拼装的建造方式。
现浇大箱梁为城市高架最为广泛采用的结构形式。结构线形简捷、美观，受力合理;跨径一般在25～40m之間，综合考虑桥梁景观及经济性，一般采用30m跨径，3跨或者4跨一联。上部结构一般采用满堂支架、现浇施工。其优点在于结构整体性较强、抗扭能力较大、行车舒适性好、适用跨径范围广、结构耐久性较好、造型丰富。缺点在于需搭设满堂支架，占用地面道路面积较大，施工周期较长，施工期间伴随交通拥堵、噪音、粉尘污染等，对地面交通、周边环境、居民生活、城市景观等的造成长时间的影响。
预制小箱梁跨越能力较大，适用跨径25m～40m。采用吊机架设或者架桥机施工，结构简单，设计经验成熟，经济指标较低，结构刚度较大，抗扭性能较好，梁高与T梁相当，施工对交通影响小。预制梁重量控制在150t以内。吊装可采用履带吊机或龙门吊机以及大型架桥机，施工速度快，对地面交通影响较小，采用斜腹板形式，线形较美观、协调，但由于存在盖梁与横隔板，影响美观。
钢-混凝土组合板梁，简称组合板梁桥，指的是钢梁采用轧制型钢或者焊接工字型钢与混凝土桥面板结合而成的钢梁。早期钢板组合梁，由于设置过多的横向及平面联结系，导致结构构造复杂，焊接制造工作量大，结构经济性指标较差，近20年来，随着大量工程实践以及理论研究的深入，组合板梁桥的构造已得到很大的简化，使得组合桥在施工性能和经济性上比预应力或者普通钢筋混凝土桥更具有竞争力。对于中小跨径25～40m组合梁板梁桥，可不设置横向联结系，只依靠混凝土桥面板来横向分布荷载，国外已有建成实例。其优点是结构构造简单、钢梁制造焊接工作量少、综合费用低，施工简单灵活、后期检查维修养护方便。
预制T梁结构也是较为常用的结构形式，跨径在20m～40m之间，采用3～5跨一联的布置。主梁可在工厂和施工现场预制。其与预制小箱梁相当，缺点是单片预制梁吊装时稳定性较差，且一般需设置多道横隔梁，梁底为网格状，构造较繁复，景观效果稍差，不宜大规模使用;在预应力作用下竖向线型难以控制，相邻两片梁易出现台阶差，景观效果较差。
节段拼装大箱梁是指将梁体分为若干节段，在工厂预制后运至桥位进行组装，通过施加预应力将节段整体拼装成桥的桥梁上部结构形式。一般为等高度预应力混凝土连续箱梁，采用纵、横向预应力体系，标准跨径30m～35m。施工现场采用架桥机、节段拼装的方式。缺点是需逐跨作业，连续施工，进度受控因素较多，另外，材料指标高，架桥设备要求也高，总体造价偏高，在城市高架中运用范围为桥梁位于交通、环境敏感区，同时高架道路平面线形相对简单的情况，一般不适合城市高架大规模使用。
3、本项目上部结构方案及比选分析
湘府路现状为城市主干道，目前承担了大量交通量，整个工程建设周期应尽量缩短，并尽量减少施工期间对现状交通、居民出行和生活的影响;红旗路主线高架桥位处于市郊，既有建筑物稀少，场地开阔，施工对周边基本无影响，另考虑到使红旗路南北段上部结构统一，均为大箱梁结构，故考虑现浇施工工艺。
由于桥梁结构的造价占工程总造价比例较大，因此，主线标准段结构的合理选型是本次设计的一个重要因素。分析比较如下：
根据以上分析，节段拼装大箱梁主要缺点在于造价高，对施工条件要求高，不适应湘府路总体快速施工、灵活施工的要求，预制T梁和预制小箱梁主要缺点在于景观效果较差。
钢-混组合板梁具有钢梁制造难度低、经济指标佳、施工难度低、速度快、检查维修难度低、景观效果较好等优点，是预制结构的典型代表，重量轻，用钢量少，施工周期短，对地面交通影响很小，在城市高架建设中颇具优势。因此，对于湘府路高架施工条件限制的桥梁，优先选用钢-混组合板梁桥。
相对红旗路处于市郊，连续大箱梁虽施工较复杂、造价较贵，但其外形美观、和谐，跨越能力强，整体轻盈、柔和，行车条件好，符合现代城市的发展需要，同时现浇施工技术成熟，施工便捷，可满足工程进度。
4、施工维护和造价影响分析
4.1施工影响分析
湘府路主线高架采用预制构件在远离市区的区域设置预制场，桥位现浇工作量少，能有效降低水环境、大气环境、固体废弃物、振动噪声等污染，预制构件安排夜间吊装，白天不施工，构件吊装无需搭设大量的支架，可大幅降低交通压力，对城市市容影响极少。30m跨钢-混凝土组合板梁上部结构预制构件30t，重量轻，所需运输设备吨位小，对既有道路基本无损伤，可保证地面车辆的行驶速度。组合梁整孔吊装后底层桥面板做模板浇筑顶层混凝土，无桥面下的现场工作，施工工序简洁、方便。
红旗路处于为开发郊区，现浇支架施工对交通等无影响，且南北段均为大箱室结构。
4.2维修养护分析
钢梁位于桥面板下方，受雨水和日光爆晒的几率低，结构为工字型截面，构造简单，利于涂装;重新涂装时只需在梁底挂设可移动的平台，对路面交通基本无影响，维修养护较为便利。钢板梁的焊接与涂装均在工厂进行，现场无焊接工作，涂装质量可靠，无薄弱点，难以出现锈蚀情况，钢梁维修养护工作量可大量减少。防腐采用热喷镀锌（铝）的涂层配套体系具有较长久的耐腐蚀寿命，其防腐寿命可达到20年以上，一般可达30年，同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护;30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。 现浇混凝土箱梁只需施工时候对混凝土进行养护，在正常使用下后期基本不需要额外的维修养护。
4.3造价
钢-混凝土组合板梁与预应力混凝土小箱梁均是一种比较经济的桥梁，由于以往钢材价格较高，预应力混凝土结构以其投资节省，在国内中小跨度的桥梁得以广泛应用，但随着近几年钢材价格的大幅回落，且随着经济水平的提高，人工费成本不断攀升，钢-混凝土组合板梁的钢梁在工厂加工，机械化程度高，人工成本低，加上板梁构造简单加工费用远低于常规的钢桁梁和钢箱梁，同时钢-混凝土组合板梁结构轻，恒载反力小，抗震性能好，桥墩与基础的尺寸相应减少，下部结构工程量得以节省，因此钢-混凝土组合板梁的经济指标也随着降低，根据本次两个项目主线标准段的材料价格，在标准宽度25.0m的一联的情况下，钢-混凝土组合板梁投资估算5000元/平方米，预应力混凝土小箱梁4760元/平方米，两者相差在约5%。相比现浇预应力混凝土大箱梁为4583元/平方米。
结论：
（1）钢-混凝土组合梁充分发挥了钢材和混凝土这两种材料的材料性能，既克服了纯钢桥造价高、钢桥面铺装性能差，刚度较小的缺点，也克服了混凝土桥梁自重大、易产生开裂病害、混凝土材料本身退化的缺点。总体来说，具有耐久性能好、结构预制、运输、安装对场地及设备的要求低、现场作业量更小，对环境影响小，速度更快、造价经济的优点。
（2）经过大量的工程实例调研，跨度在30m左右组合桥梁，钢材指标维持在140～350kg/m2之间。若组合桥梁每平米用钢量控制在250kg以内，将获得与混凝土桥梁可比的经济性，甚至造价比混凝土桥梁更加便宜。
（3）钢-混凝土组合梁其不足也可通过减少现场焊缝、现场涂装，采用长效防腐体系来克服。
（4）钢-混凝土组合板梁在汽车活载作用下竖向刚度为1/1840，预应力混凝土小箱梁在汽车活载作用下竖向刚度1/2343，两者均远远超过规范允许的1/500，行车舒适性均有保证的。
（5）钢-混凝土组合板梁重量轻，仅需简单地基处理即可施工，且钢筋绑扎工作量较少，混凝土在同一水平面浇筑，施工速度较快，所需梁场规模较小、费用低。运输、吊装所需机械设备容易选择，多点开工容易实现，可缩短桥位施工时间，功效比混凝土小箱梁提高30%左右，综合经济效益和社会效益较好。
參考文献：
[1]《长沙市红旗路（战备路～绕城高速）道路工程设计》中国华西工程设计建设有限公司2016.08
[2]《湘府路（湘江大道～浏阳河西岸）快速化改造工程初步设计》中铁大桥勘测设计院集团有限公司、上海城市建设设计研究总院、长沙市规划设计院有限责任公司2016.05
作者简介：
朱门君（1984-5），男，汉，湖南长沙，硕士，主要从事桥梁设计。
【关键词】桥梁上部;钢-混凝土组合板梁;现浇大箱梁;对比分析
1、项目概况
红旗路高架北起战备路，南至时代阳光大道，桥长3094m;湘府路高架西起现状五凌路，东至浏阳河西岸，桥长9042m。桥梁主线均为一层高架，标准段双向六车道，桥宽25m，跨径为30～31m，匝道标准桥宽8m，标准段跨径为30～31.5m，红旗路采用预应力砼连续箱梁，湘府路采用钢板组合梁。
2、国内外桥梁上部结构研究现状
根据调查目前城市高架的建设经验，高架桥梁常用的结构形式主要有现浇大箱梁、预制小箱梁、预制钢板组合梁、预制T梁、节段拼装大箱梁等方案。其中现浇大箱梁采用支架现浇的方案，其余的方案均可采用预制拼装的建造方式。
现浇大箱梁为城市高架最为广泛采用的结构形式。结构线形简捷、美观，受力合理;跨径一般在25～40m之間，综合考虑桥梁景观及经济性，一般采用30m跨径，3跨或者4跨一联。上部结构一般采用满堂支架、现浇施工。其优点在于结构整体性较强、抗扭能力较大、行车舒适性好、适用跨径范围广、结构耐久性较好、造型丰富。缺点在于需搭设满堂支架，占用地面道路面积较大，施工周期较长，施工期间伴随交通拥堵、噪音、粉尘污染等，对地面交通、周边环境、居民生活、城市景观等的造成长时间的影响。
预制小箱梁跨越能力较大，适用跨径25m～40m。采用吊机架设或者架桥机施工，结构简单，设计经验成熟，经济指标较低，结构刚度较大，抗扭性能较好，梁高与T梁相当，施工对交通影响小。预制梁重量控制在150t以内。吊装可采用履带吊机或龙门吊机以及大型架桥机，施工速度快，对地面交通影响较小，采用斜腹板形式，线形较美观、协调，但由于存在盖梁与横隔板，影响美观。
钢-混凝土组合板梁，简称组合板梁桥，指的是钢梁采用轧制型钢或者焊接工字型钢与混凝土桥面板结合而成的钢梁。早期钢板组合梁，由于设置过多的横向及平面联结系，导致结构构造复杂，焊接制造工作量大，结构经济性指标较差，近20年来，随着大量工程实践以及理论研究的深入，组合板梁桥的构造已得到很大的简化，使得组合桥在施工性能和经济性上比预应力或者普通钢筋混凝土桥更具有竞争力。对于中小跨径25～40m组合梁板梁桥，可不设置横向联结系，只依靠混凝土桥面板来横向分布荷载，国外已有建成实例。其优点是结构构造简单、钢梁制造焊接工作量少、综合费用低，施工简单灵活、后期检查维修养护方便。
预制T梁结构也是较为常用的结构形式，跨径在20m～40m之间，采用3～5跨一联的布置。主梁可在工厂和施工现场预制。其与预制小箱梁相当，缺点是单片预制梁吊装时稳定性较差，且一般需设置多道横隔梁，梁底为网格状，构造较繁复，景观效果稍差，不宜大规模使用;在预应力作用下竖向线型难以控制，相邻两片梁易出现台阶差，景观效果较差。
节段拼装大箱梁是指将梁体分为若干节段，在工厂预制后运至桥位进行组装，通过施加预应力将节段整体拼装成桥的桥梁上部结构形式。一般为等高度预应力混凝土连续箱梁，采用纵、横向预应力体系，标准跨径30m～35m。施工现场采用架桥机、节段拼装的方式。缺点是需逐跨作业，连续施工，进度受控因素较多，另外，材料指标高，架桥设备要求也高，总体造价偏高，在城市高架中运用范围为桥梁位于交通、环境敏感区，同时高架道路平面线形相对简单的情况，一般不适合城市高架大规模使用。
3、本项目上部结构方案及比选分析
湘府路现状为城市主干道，目前承担了大量交通量，整个工程建设周期应尽量缩短，并尽量减少施工期间对现状交通、居民出行和生活的影响;红旗路主线高架桥位处于市郊，既有建筑物稀少，场地开阔，施工对周边基本无影响，另考虑到使红旗路南北段上部结构统一，均为大箱梁结构，故考虑现浇施工工艺。
由于桥梁结构的造价占工程总造价比例较大，因此，主线标准段结构的合理选型是本次设计的一个重要因素。分析比较如下：
根据以上分析，节段拼装大箱梁主要缺点在于造价高，对施工条件要求高，不适应湘府路总体快速施工、灵活施工的要求，预制T梁和预制小箱梁主要缺点在于景观效果较差。
钢-混组合板梁具有钢梁制造难度低、经济指标佳、施工难度低、速度快、检查维修难度低、景观效果较好等优点，是预制结构的典型代表，重量轻，用钢量少，施工周期短，对地面交通影响很小，在城市高架建设中颇具优势。因此，对于湘府路高架施工条件限制的桥梁，优先选用钢-混组合板梁桥。
相对红旗路处于市郊，连续大箱梁虽施工较复杂、造价较贵，但其外形美观、和谐，跨越能力强，整体轻盈、柔和，行车条件好，符合现代城市的发展需要，同时现浇施工技术成熟，施工便捷，可满足工程进度。
4、施工维护和造价影响分析
4.1施工影响分析
湘府路主线高架采用预制构件在远离市区的区域设置预制场，桥位现浇工作量少，能有效降低水环境、大气环境、固体废弃物、振动噪声等污染，预制构件安排夜间吊装，白天不施工，构件吊装无需搭设大量的支架，可大幅降低交通压力，对城市市容影响极少。30m跨钢-混凝土组合板梁上部结构预制构件30t，重量轻，所需运输设备吨位小，对既有道路基本无损伤，可保证地面车辆的行驶速度。组合梁整孔吊装后底层桥面板做模板浇筑顶层混凝土，无桥面下的现场工作，施工工序简洁、方便。
红旗路处于为开发郊区，现浇支架施工对交通等无影响，且南北段均为大箱室结构。
4.2维修养护分析
钢梁位于桥面板下方，受雨水和日光爆晒的几率低，结构为工字型截面，构造简单，利于涂装;重新涂装时只需在梁底挂设可移动的平台，对路面交通基本无影响，维修养护较为便利。钢板梁的焊接与涂装均在工厂进行，现场无焊接工作，涂装质量可靠，无薄弱点，难以出现锈蚀情况，钢梁维修养护工作量可大量减少。防腐采用热喷镀锌（铝）的涂层配套体系具有较长久的耐腐蚀寿命，其防腐寿命可达到20年以上，一般可达30年，同时该防腐涂层在30年使用期内无须其它任何防腐维护;30年以后的维护，仅须在电弧喷涂层上刷封闭涂料，无须重新喷涂，实现一次防腐，涂层经久有效。 现浇混凝土箱梁只需施工时候对混凝土进行养护，在正常使用下后期基本不需要额外的维修养护。
4.3造价
钢-混凝土组合板梁与预应力混凝土小箱梁均是一种比较经济的桥梁，由于以往钢材价格较高，预应力混凝土结构以其投资节省，在国内中小跨度的桥梁得以广泛应用，但随着近几年钢材价格的大幅回落，且随着经济水平的提高，人工费成本不断攀升，钢-混凝土组合板梁的钢梁在工厂加工，机械化程度高，人工成本低，加上板梁构造简单加工费用远低于常规的钢桁梁和钢箱梁，同时钢-混凝土组合板梁结构轻，恒载反力小，抗震性能好，桥墩与基础的尺寸相应减少，下部结构工程量得以节省，因此钢-混凝土组合板梁的经济指标也随着降低，根据本次两个项目主线标准段的材料价格，在标准宽度25.0m的一联的情况下，钢-混凝土组合板梁投资估算5000元/平方米，预应力混凝土小箱梁4760元/平方米，两者相差在约5%。相比现浇预应力混凝土大箱梁为4583元/平方米。
结论：
（1）钢-混凝土组合梁充分发挥了钢材和混凝土这两种材料的材料性能，既克服了纯钢桥造价高、钢桥面铺装性能差，刚度较小的缺点，也克服了混凝土桥梁自重大、易产生开裂病害、混凝土材料本身退化的缺点。总体来说，具有耐久性能好、结构预制、运输、安装对场地及设备的要求低、现场作业量更小，对环境影响小，速度更快、造价经济的优点。
（2）经过大量的工程实例调研，跨度在30m左右组合桥梁，钢材指标维持在140～350kg/m2之间。若组合桥梁每平米用钢量控制在250kg以内，将获得与混凝土桥梁可比的经济性，甚至造价比混凝土桥梁更加便宜。
（3）钢-混凝土组合梁其不足也可通过减少现场焊缝、现场涂装，采用长效防腐体系来克服。
（4）钢-混凝土组合板梁在汽车活载作用下竖向刚度为1/1840，预应力混凝土小箱梁在汽车活载作用下竖向刚度1/2343，两者均远远超过规范允许的1/500，行车舒适性均有保证的。
（5）钢-混凝土组合板梁重量轻，仅需简单地基处理即可施工，且钢筋绑扎工作量较少，混凝土在同一水平面浇筑，施工速度较快，所需梁场规模较小、费用低。运输、吊装所需机械设备容易选择，多点开工容易实现，可缩短桥位施工时间，功效比混凝土小箱梁提高30%左右，综合经济效益和社会效益较好。
參考文献：
[1]《长沙市红旗路（战备路～绕城高速）道路工程设计》中国华西工程设计建设有限公司2016.08
[2]《湘府路（湘江大道～浏阳河西岸）快速化改造工程初步设计》中铁大桥勘测设计院集团有限公司、上海城市建设设计研究总院、长沙市规划设计院有限责任公司2016.05
作者简介：
朱门君（1984-5），男，汉，湖南长沙，硕士，主要从事桥梁设计。