1.4　鐵路混合組合梁斜拉橋技術經濟性

1.4.1　鐵路混合梁斜拉橋技術性

近年來，隨著我國交通建設的發展，在航運繁忙而河道有效水域寬度又受到限制或是處在入海口水域條件復雜，航道寬度的要求或入海口河道水深超深，致使橋梁主跨的跨度很大，邊跨跨度僅僅滿足功能要求又比較小的情況下，此時混合梁斜拉橋就恰到好處地得到了應用。目前世界上幾座典型的超大跨徑斜拉橋都是為此而采用混合梁斜拉橋，由此分析得知，混合梁或混合組合梁斜拉橋具有比較優越的技術性能。

①混合梁斜拉橋由于主跨結構輕而邊跨結構重，可以充分發揮邊跨梁的錨固作用，大大地增強主跨跨越能力，使得橋式布置不僅滿足了功能上的要求，而且還能與地形以及周圍環境條件相適應。

②邊跨采用比較便宜的預應力混凝土，根據具體橋梁剛度條件和現場施工條件，設置一個或多個輔助墩，使邊跨梁形成連續支承結構，采取現場澆筑混凝土或節段拼裝、連續頂推法施工，也可以留出部分邊跨與主跨相同材質的梁對稱懸臂施工。

③橋塔基礎與塔身施工的同時安排邊跨輔助墩基礎與墩身的施工，邊跨預應力混凝土梁可以安排與橋塔同步組織施工，以縮短施工工期。

④主跨鋼梁可以在橋塔和邊跨混凝土梁是完成后采用單懸臂法拼裝施工，有利于提高主跨懸拼施工期間的安全性。

⑤邊跨混凝土梁自重大，不僅對邊墩和輔助墩的支座反力起到良好的壓重作用，避免采用拉力支座或額外的壓重措施，而且增強了對主跨的錨固作用，提高了主跨鋼梁豎向與橫向的剛度。

⑥邊跨與主跨跨徑之比值小，因邊跨短而后錨索間距布置比較密，相應斜拉索與梁體的夾角也就比較大，同時，邊跨布置活載時對主跨梁體彎矩、變形的影響均較小，所以，常常在斜拉橋中出現的遠索區拉索疲勞影響就減少了。

⑦邊跨是一種連續且跨徑較小的預應力混凝土結構，對斜拉索和主跨梁都起到了很好的穩固作用，顯著改善了斜拉橋扭彎頻率比和主跨梁風致動力響應。

⑧混合梁斜拉橋能有效地采用預加力剛度法和重力剛度法，以改善橋塔及主跨梁體內力、減少主跨梁體變形，使斜拉橋具有更強的跨越能力和優良的行車剛度條件。

⑨混合梁以混凝土替代鋼材，根據需要將鋼混結合段設置在橋塔的主跨側或靠近橋塔的邊跨側，以尋求節省工程費用，從整體上降低工程造價。

1.4.2　同跨徑鋼箱混合梁與鋼桁梁斜拉橋比較

1.主跨468m鋼桁梁斜拉橋

孔跨布置為（96+168+468+168+96）m鋼桁梁斜拉橋，主橋長996m。鋼桁梁斜拉橋方案總體布置如圖1-73所示。

鋼桁梁采用三角形桁式，兩片主桁橫向中心距19m，桁高15m，節間距12m。上下弦桿均為箱形截面。上弦內高1216mm，內寬1140mm，板厚24～44mm；下弦內高1450mm，內寬1140mm，板厚32～50mm。下弦桿頂板向桁內側加寬700mm與工形橫梁上翼緣板焊接。腹桿主要采用H形截面，部分采用箱形截面桿件。H形翼板高760mm，腹板寬1138mm，板厚20～44mm，根據不同的受力區段選用不同的桿件截面，鋼桁梁截面如圖1-74所示。

主桁采用焊接桿件，整體節點。節點以外以高強螺栓拼接，上下弦桿四面等強對拼。H形腹桿采用插入式連接，箱形腹桿采用四面與主桁節點對拼的連接形式。

橋面系由雙倒T縱梁、主橫梁、次橫梁、水平K撐、鋼橋面板及U形肋組成。鋼橋面板采用縱橫肋加強的正交異性板結構，板厚16mm，設雙向2％的排水坡。鋼橋面板全橋縱、橫向連續，縱向搭接于雙倒T縱梁腹板，橫向分段焊接；橋面板下焊接厚8mm的U形縱向加勁肋，U形加勁肋高260mm，間距600mm；縱橋向每隔12m設置一道倒T形主橫梁，主橫梁跨中高2.5m，翼板寬900mm，厚36mm，腹板厚28mm，與下弦桿的伸出肢焊接；主橫梁節間每隔3.0m設置一道次橫梁，次橫梁跨中高1.8m，翼板寬700mm，厚24mm，腹板厚16mm，與雙倒T縱梁腹板焊接。橋面系結構布置如圖1-75所示。

上弦桿平面設菱形上平縱聯，工形截面，高500mm，板厚16mm。斜腹桿平面設置橫向聯結系，由斜桿、撐桿共同組成，形成橫橋向框架結構。橫聯的各桿件均為工形截面桿。鋼桁梁空間節段模型如圖1-76所示。

2.主跨468m鋼箱混合梁斜拉橋

邊跨對稱布置為（54.5+50+50+66）m鋼箱混合梁斜拉橋，主橋長909m。邊跨及部分主跨加勁梁為預應力混凝土箱梁，其他部分主跨為鋼箱主梁，鋼混結合段位于主跨側距離橋塔24.5m處。

混凝土箱梁采用單箱三室等高截面，截面全寬21m，中心處梁高5.0m。截面中室梁頂板、底板厚度均為40cm，邊室頂板、斜底板厚32cm，直腹板厚45cm；加厚橫截面中室梁頂板、底板厚度均為50cm，邊室頂板、斜底板厚40cm，直腹板厚60cm。如圖1-77所示。

如圖1-78所示，主跨鋼箱梁采用帶風嘴的單箱五室截面，截面外輪廓尺寸與混凝土箱梁相同。中間三室與混凝土箱梁三室相對應，兩側單室為鋼錨箱，兼作風嘴。

鋼箱梁為正交異性板結構，由頂板、上斜頂板、下斜底板、底板及豎腹板圍封而成。鋼箱梁設兩道中縱腹板和兩道邊縱腹板，中縱腹板厚度20～30mm，邊縱腹板厚度30mm。鋼箱梁節段標準長9m，剛度過渡段長5m，中跨合龍段長4.9m。每隔3m設置一道實腹橫隔板。

鋼箱梁施工采用工廠制造，工地吊裝拼接。工地連接采用頂、底、腹板間均需對接全焊透，除橋面板U形加勁肋采用高強度螺栓連接，其余加勁肋均采用嵌補段連接。

3.鐵路鋼箱混合梁斜拉橋技術性比較

同跨徑鋼箱混合梁斜拉橋與鋼桁梁斜拉橋技術性比較見表1-17。

由表1-17可知，鋼桁斜拉橋方案由于主桁中心線高度達到15m，鋼桁加勁梁豎向撓度相對比較少，撓跨比為主跨跨徑468m的1/747；鋼箱混合梁斜拉橋方案與鋼桁梁斜拉橋方案橋上列車運行車橋耦合振動評判性指標很接近，但是，鋼桁梁斜拉橋方案梁端轉角相對較大。此外，鋼箱加勁梁制造工藝相對成熟、安裝精度與焊接及橋面線形要求均相對比較容易達到、養護維修工作量較少、工期相對較短。在適合的建橋條件下，鋼箱混合梁從技術上來說具有其特有的優勢。

4.鐵路鋼箱混合梁斜拉橋經濟性比較

同跨徑鋼箱混合梁斜拉橋與鋼桁梁斜拉橋技術經濟性比較分別見表1-18。

由表1-18可以看出，雖然混凝土梁和橋墩的混凝土用量較多，以及斜拉索用鋼量也較多，但是，鋼箱混合梁斜拉橋比鋼桁梁斜拉橋可以節省大量的鋼材。同等條件下綜合造價比較，鋼箱混合梁斜拉橋估算56.4萬元/延米，鋼桁梁斜拉橋估算63.3萬元/延米，相對而言，在一定的條件下，鋼箱混合梁斜拉橋具有明顯的經濟效益。與國內同期建成的雙線鐵路主跨432m鋼桁梁斜拉橋相比較，鋼結構加勁梁范圍可以節省鋼材約2t/延米，說明鋼箱混合梁經濟效益可觀。