钢管混凝土组合桁架桥梁应用与探讨

2   空间钢管混凝土桁架梁式桥的发展现状

空间钢管混凝土桁架桥梁的结构形式以及主桁架的安装和架设采用拖拉施工等平移和架设技术，提出后在国内和国际上得到广泛应用。南海紫洞大桥于1996年6月建成，主桥采用（69+140+69）m双塔三跨单索面斜拉桥，主梁采用钢管混凝土空间框架组合梁结构，施工方法为拖拉架设。大桥建成后，国内外相继建成湖北省秭归县向家坝大桥、重庆万州大桥、瑞士卢利高架桥等新型钢管混凝土空间框架组合梁结构，均取得了良好的经济效益、社会效益。

向家坝大桥结构形式为等截面三跨钢管混凝土全焊接空间框架组合连续刚架，跨度组合为（43.3+72+43.3）m，桥宽10?m。这是继南海紫金大桥斜拉桥采用空间桁架钢管混凝土后，首次将这种新型组合结构用于梁系桥梁。该桥在桥台两侧设有拼装平台，拼装平台上设有滑道和临时棚，拼装焊接主桁架，前端采用30kN绞车和滑轮组作为牵引系统。两端悬臂最大长度为36.1m，合龙前在两端主墩顶部安装临时吊杆和电缆，将悬臂端部拉至设计高程后切割合龙。向家坝大桥主梁与跨径为（45+70+45）m，桥宽9?m预应力混凝土箱形连续刚构进行了对比，混凝土节省53%，预应力钢筋节省81%，普通钢筋增加34%，向家坝大桥每平米造价2834元，对比PC连续刚构每平方米4167元其可节省47%。

在我国京昆高速公路雅泸高速公路中，采用空间钢管混凝土桁架梁式桥的干海子特大桥建成通车，该桥创造了四项世界纪录，将我国空间钢管混凝土桁架梁式桥设计、施工技术提高到一个新水平。

干海子特大桥钢管桁架采用拖拉、顶推架设，主桁结构特殊，且设计有半径356m平曲线、S形曲线，图纸没有给出明确的主桁安装方法，国内外也没有可参考的经验，因此钢管桁架梁架设安装困难；高空分段拖拉架设主桁，如何在最高107m高空拆除导梁，并使各段间安全连接在一起实现结构体系转换，因此桁架合龙施工也是当时难题之一；主桁桥面板分2次在墩高110m处浇筑，在主桁设计为倒三角桁架结构情况下，其支撑体系如何设置，桥面板施工是当时难题之一；钢管格构墩高110m，属超高、柔结构，在气候多变、日照影响明显情况下，如何控制其安装精度，也是需解决的难题之一。

通过建设者努力，干海子特大桥在定义为科研桥的情况下，顺利完工，在促进当地经济发展的同时，已成为地标性建筑。该桥较简支T形梁可减轻50%以上自重，所采用的拖拉架设技术较采用架桥机架设节省工期40%，因此对我国西部山区公路建设有非常好的示范意义。

3   推广应用空间钢管混凝土桁架梁式桥应开展的工作

以上分析表明：空间钢管混凝土桁架在减轻结构自重、缩短工期。降低工程总成本方面具有比较显著优势，但从目前看，仍需开展以下工作。

3.1   大跨空间钢管桁架结构的受力分析及基础研究

目前，无论是斜拉桥还是梁桥，空间钢管混凝土的跨度都相对较小。在斜拉桥、悬索桥和梁式桥中，如何进一步增加空间钢管混凝土特拉斯桥的跨径，以及如何分析大跨度结构的性能，特别是如何增加空间钢管混凝土梁式桥的跨距，仍然需要大量的初步基础研究工作。

3.2   预制桥面板的应用

由于空间钢管混凝土桁架桥需要在桁架上建造桥面，无论桥墩高度如何，现浇桥面需要在钢管桁架上配备支撑系统和模板。其施工条件相对较差，桥面质量难以保证，桥面施工周期相对较长，如果采用预制桥面板，可以避免上述问题。然而，如何将预制桥面板连接到钢管桁架上，连接机构的传递路径，以及预制桥面板安装的质量控制，还需要进行理论分析和试验研究。

3.3   钢管混凝土受力行为

在钢管混凝土拱桥中，钢管混凝土受压，可充分利用钢管对核心混凝土的套箍进行约束，但在梁式桥中，下弦管在跨中部分受拉，桥梁结构主要承受疲劳荷载作用，从目前看，对钢管混凝土受压的研究相对较多，而对钢管混凝土受拉性能研究相对较少，关于其疲劳性能的研究则更是鲜有报道。

3.4  场地效应影响

鉴于空间钢管混凝土梁桥的结构特点和相应的施工技术，它们在跨越深谷等复杂场地时往往具有施工优势。然而，目前还没有关于复杂场地效应对空间钢管混凝土特拉斯梁桥抗震性能影响的报告。因此，应进一步加强关于场地效应影响的研究。

3.5   施工技术

空间钢管混凝土桁架梁桥的优点之一是可以使用拖拉和推拉等平移施工技术进行安装和架设。由于其独特的结构，导梁和滑块结构应与其他结构不同。然而，这种结构的导向梁的设计依据不足。随着空间钢管混凝土桁架梁桥跨度的增加，导梁的设计将变得更加重要。尽管干海子特大桥设计了多个滑块，但在适应管道结构滑块方面仍有优化空间。

空间钢管混凝土桁架弦杆内部的混凝土多为泵送混凝土。由于弦杆基本水平，不能像拱桥那样利用混凝土压差来保证其密度。虽然与拱桥相比，浇筑难度相对较小，但如何确保其内部质量也是现场施工中需要解决的问题。由于下弦杆需要承受拉力，故在设计时可能会在下弦杆内部使用纤维混凝土，这将进一步增加弦杆内部混凝土施工的难度。

4   结束语

空间钢管混凝土桁架梁是一种新型桥梁结构。从目前的应用情况来看，这种桥型可以有效地减轻结构的重量。随着我国钢材制造技术和能力的提高，这种新型钢–混凝土组合结构应该具有一定的发展潜力和前景，并加强对该桥型前沿基础研究和施工技术的开发，这将对该桥型在我国的推广应用起到促进作用。创新的新型桥梁结构形式和新材料的开发应用将为桥梁建造节约大量 成本。