1.4　铁路混合组合梁斜拉桥技术经济性

1.4.1　铁路混合梁斜拉桥技术性

近年来，随着我国交通建设的发展，在航运繁忙而河道有效水域宽度又受到限制或是处在入海口水域条件复杂，航道宽度的要求或入海口河道水深超深，致使桥梁主跨的跨度很大，边跨跨度仅仅满足功能要求又比较小的情况下，此时混合梁斜拉桥就恰到好处地得到了应用。目前世界上几座典型的超大跨径斜拉桥都是为此而采用混合梁斜拉桥，由此分析得知，混合梁或混合组合梁斜拉桥具有比较优越的技术性能。

①混合梁斜拉桥由于主跨结构轻而边跨结构重，可以充分发挥边跨梁的锚固作用，大大地增强主跨跨越能力，使得桥式布置不仅满足了功能上的要求，而且还能与地形以及周围环境条件相适应。

②边跨采用比较便宜的预应力混凝土，根据具体桥梁刚度条件和现场施工条件，设置一个或多个辅助墩，使边跨梁形成连续支承结构，采取现场浇筑混凝土或节段拼装、连续顶推法施工，也可以留出部分边跨与主跨相同材质的梁对称悬臂施工。

③桥塔基础与塔身施工的同时安排边跨辅助墩基础与墩身的施工，边跨预应力混凝土梁可以安排与桥塔同步组织施工，以缩短施工工期。

④主跨钢梁可以在桥塔和边跨混凝土梁是完成后采用单悬臂法拼装施工，有利于提高主跨悬拼施工期间的安全性。

⑤边跨混凝土梁自重大，不仅对边墩和辅助墩的支座反力起到良好的压重作用，避免采用拉力支座或额外的压重措施，而且增强了对主跨的锚固作用，提高了主跨钢梁竖向与横向的刚度。

⑥边跨与主跨跨径之比值小，因边跨短而后锚索间距布置比较密，相应斜拉索与梁体的夹角也就比较大，同时，边跨布置活载时对主跨梁体弯矩、变形的影响均较小，所以，常常在斜拉桥中出现的远索区拉索疲劳影响就减少了。

⑦边跨是一种连续且跨径较小的预应力混凝土结构，对斜拉索和主跨梁都起到了很好的稳固作用，显著改善了斜拉桥扭弯频率比和主跨梁风致动力响应。

⑧混合梁斜拉桥能有效地采用预加力刚度法和重力刚度法，以改善桥塔及主跨梁体内力、减少主跨梁体变形，使斜拉桥具有更强的跨越能力和优良的行车刚度条件。

⑨混合梁以混凝土替代钢材，根据需要将钢混结合段设置在桥塔的主跨侧或靠近桥塔的边跨侧，以寻求节省工程费用，从整体上降低工程造价。

1.4.2　同跨径钢箱混合梁与钢桁梁斜拉桥比较

1.主跨468m钢桁梁斜拉桥

孔跨布置为（96+168+468+168+96）m钢桁梁斜拉桥，主桥长996m。钢桁梁斜拉桥方案总体布置如图1-73所示。

钢桁梁采用三角形桁式，两片主桁横向中心距19m，桁高15m，节间距12m。上下弦杆均为箱形截面。上弦内高1216mm，内宽1140mm，板厚24～44mm；下弦内高1450mm，内宽1140mm，板厚32～50mm。下弦杆顶板向桁内侧加宽700mm与工形横梁上翼缘板焊接。腹杆主要采用H形截面，部分采用箱形截面杆件。H形翼板高760mm，腹板宽1138mm，板厚20～44mm，根据不同的受力区段选用不同的杆件截面，钢桁梁截面如图1-74所示。

主桁采用焊接杆件，整体节点。节点以外以高强螺栓拼接，上下弦杆四面等强对拼。H形腹杆采用插入式连接，箱形腹杆采用四面与主桁节点对拼的连接形式。

桥面系由双倒T纵梁、主横梁、次横梁、水平K撑、钢桥面板及U形肋组成。钢桥面板采用纵横肋加强的正交异性板结构，板厚16mm，设双向2％的排水坡。钢桥面板全桥纵、横向连续，纵向搭接于双倒T纵梁腹板，横向分段焊接；桥面板下焊接厚8mm的U形纵向加劲肋，U形加劲肋高260mm，间距600mm；纵桥向每隔12m设置一道倒T形主横梁，主横梁跨中高2.5m，翼板宽900mm，厚36mm，腹板厚28mm，与下弦杆的伸出肢焊接；主横梁节间每隔3.0m设置一道次横梁，次横梁跨中高1.8m，翼板宽700mm，厚24mm，腹板厚16mm，与双倒T纵梁腹板焊接。桥面系结构布置如图1-75所示。

上弦杆平面设菱形上平纵联，工形截面，高500mm，板厚16mm。斜腹杆平面设置横向联结系，由斜杆、撑杆共同组成，形成横桥向框架结构。横联的各杆件均为工形截面杆。钢桁梁空间节段模型如图1-76所示。

2.主跨468m钢箱混合梁斜拉桥

边跨对称布置为（54.5+50+50+66）m钢箱混合梁斜拉桥，主桥长909m。边跨及部分主跨加劲梁为预应力混凝土箱梁，其他部分主跨为钢箱主梁，钢混结合段位于主跨侧距离桥塔24.5m处。

混凝土箱梁采用单箱三室等高截面，截面全宽21m，中心处梁高5.0m。截面中室梁顶板、底板厚度均为40cm，边室顶板、斜底板厚32cm，直腹板厚45cm；加厚横截面中室梁顶板、底板厚度均为50cm，边室顶板、斜底板厚40cm，直腹板厚60cm。如图1-77所示。

如图1-78所示，主跨钢箱梁采用带风嘴的单箱五室截面，截面外轮廓尺寸与混凝土箱梁相同。中间三室与混凝土箱梁三室相对应，两侧单室为钢锚箱，兼作风嘴。

钢箱梁为正交异性板结构，由顶板、上斜顶板、下斜底板、底板及竖腹板围封而成。钢箱梁设两道中纵腹板和两道边纵腹板，中纵腹板厚度20～30mm，边纵腹板厚度30mm。钢箱梁节段标准长9m，刚度过渡段长5m，中跨合龙段长4.9m。每隔3m设置一道实腹横隔板。

钢箱梁施工采用工厂制造，工地吊装拼接。工地连接采用顶、底、腹板间均需对接全焊透，除桥面板U形加劲肋采用高强度螺栓连接，其余加劲肋均采用嵌补段连接。

3.铁路钢箱混合梁斜拉桥技术性比较

同跨径钢箱混合梁斜拉桥与钢桁梁斜拉桥技术性比较见表1-17。

由表1-17可知，钢桁斜拉桥方案由于主桁中心线高度达到15m，钢桁加劲梁竖向挠度相对比较少，挠跨比为主跨跨径468m的1/747；钢箱混合梁斜拉桥方案与钢桁梁斜拉桥方案桥上列车运行车桥耦合振动评判性指标很接近，但是，钢桁梁斜拉桥方案梁端转角相对较大。此外，钢箱加劲梁制造工艺相对成熟、安装精度与焊接及桥面线形要求均相对比较容易达到、养护维修工作量较少、工期相对较短。在适合的建桥条件下，钢箱混合梁从技术上来说具有其特有的优势。

4.铁路钢箱混合梁斜拉桥经济性比较

同跨径钢箱混合梁斜拉桥与钢桁梁斜拉桥技术经济性比较分别见表1-18。

由表1-18可以看出，虽然混凝土梁和桥墩的混凝土用量较多，以及斜拉索用钢量也较多，但是，钢箱混合梁斜拉桥比钢桁梁斜拉桥可以节省大量的钢材。同等条件下综合造价比较，钢箱混合梁斜拉桥估算56.4万元/延米，钢桁梁斜拉桥估算63.3万元/延米，相对而言，在一定的条件下，钢箱混合梁斜拉桥具有明显的经济效益。与国内同期建成的双线铁路主跨432m钢桁梁斜拉桥相比较，钢结构加劲梁范围可以节省钢材约2t/延米，说明钢箱混合梁经济效益可观。