钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁经济性比较研究

赵淑兰

（佛山市路桥建设有限公司，广东佛山528313）

在我国公路桥梁建设领域，中小跨径桥梁占比一直较高，随着桥梁建设的快速发展，我国对中小跨径桥梁的结构形式选用进行了大量的研究和创新，其中混凝土预制小箱梁与钢混组合板梁作为近年来大量采用和尝试创新结构形式的代表，不少学者都分别对其进行了一定的研究[1-2]，并证实了其良好的力学性能和适应性，但较少有对两种结构形式进行经济性对比分析。本文通过对两种桥梁结构型式的主要结构尺寸、综合单价经济指标、主要材料指标及建安费等进行比较研究，从而比较出两种结构型式的经济性。

1 钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁的简介

钢混组合板梁是在钢结构和混凝土结构基础上发展起来的一种新型结构型式。它主要通过在钢梁和混凝土翼缘板之间设置剪力连接件（栓钉、槽钢、弯筋等），抵抗两者在交界面处的掀起及相对滑移，使之成为一个整体而共同工作。这种组合板梁中充分利用钢材所具有的抗拉性能和混凝土所具有的抗压性能，混凝土与钢梁共同受力，协调变形，从而使这两种不同性能的材料得到合理的利用，其构造相对常规钢混组合箱梁或钢箱梁大幅简化，设计施工难度也大大降低。钢混组合板梁截面由钢梁、翼板（或加托板）和抗剪连接件等组成，如图1所示。

混凝土预制小箱梁作为桥梁工程中梁的一种，内部为空心状，上部两侧有翼缘，类似箱子，混凝土箱梁由顶板、腹板、底板组成，如图2所示。其中，小箱梁由于具有较好的截面刚度、抗扭强度、抗弯强度，其弯曲应力图形合理、剪应力小和良好的稳定性等优点，能够很好地满足高等级公路行车高速、平稳、舒适的要求，并且兼有价格便宜、施工速度快的特点，在国内发展迅速并广泛应用。

混凝土预制小箱梁因其良好的力学性能、施工便利性、景观性及经济性，目前在国内已经得到大规模应用，特别是在广东省，公路桥梁中小跨径除了16 m及以下跨径桥梁仍采用混凝土预制空心板外，基本上均采用了预制小箱梁。而钢混组合板梁作为近几年从国外引进的一种介于混凝土和全钢结构的一种混合梁，目前仅在国内部分省市有试验性的零星采用。

图1 钢混组合板梁构造图

图2 混凝土箱梁构造图

2 钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁经济性比较

本文选取了常见的33 m桥幅宽双向六车道桥梁断面，对该桥宽下钢混组合板梁（双主梁）和混凝土预制小箱梁进行了对比分析。采用的断面示意见图3～4。

图3 钢混组合板梁标准横断面图（双主梁）

图4 混凝土预制小箱梁标准横断面图

2.1 主要结构尺寸对比

在经济性比较中，桥梁的主要结构尺寸作为其重要的因素之一，影响着整个桥梁的制作、运输和安装的成本。对于路基宽度33.5 m的不同跨径连续钢混组合板梁与装配式预应力混凝土小箱梁，其主要结构尺寸分别如表1和表2所示，同时为了便于比较，下部结构墩高均采用10 m，桩长均采用50 m，地震动峰值加速度为0.1 g。

表1 不同跨径连续钢混组合板梁主要结构尺寸

表2 不同跨径混凝土预制小箱梁主要结构尺寸

从表1和表2可以发现，在20～40 m中小跨径桥梁中，钢混组合板梁结构与混凝土预制小箱梁结构下部结构尺寸相差不大。但上部结构中，钢混组合板梁相对于预制小箱梁的截面高度高5.5%～8.3%，较高的桥梁高度势必影响整个桥梁建造成本。

2.2 综合单价经济指标对比

综合单价法是建筑安装工程费计算中的一种计价方法。其中综合单价是指除措施费、规费、税金外的全部费用之和，即人工费、机械费、材料费、管理费、利润，并考虑风险费用的总和。同时综合单价法能较好地与工程量清单衔接，便于适应市场经济条件下的工程建设和管理。所以桥梁的综合单价经济指标也是影响桥梁整体经济性的重要指标之一，本文对于4×35 m跨径的钢混组合板梁和混凝土预制小箱梁的综合单价进行了对比，其钢混组合板梁综合单价经济指标见表3，混凝土预制小箱梁综合单价经济指标见表4。

表3 35 m跨径钢混组合板梁综合单价经济指标

表4 35 m跨径混凝土预制小箱梁综合单价经济指标

由表3和表4可知，35 m跨径的钢混组合板梁综合单价3 393.47元/m2，小箱梁综合单价3 093.93元/m2，钢混组合板梁综合单价高于混凝土预制小箱梁9.7%。对比钢混组合板梁，混凝土预制小箱梁在综合单价经济指标上更具有经济优势。

2.3 主要材料指标的对比

主要材料指标作为公路桥梁建设中的重要因素，影响着整个桥梁的造价。在对钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁经济比较中，钢混组合板梁和混凝土预制小箱梁主要材料指标分别如表5和表6所示。

由表5、表6可知，钢混组合板梁结构主要材料指标为2 668元/m2，高于混凝土预制小箱梁主要材料指标2 228元/m2的19.7%。对比钢混组合板梁，混凝土预制小箱梁在主要材料指标上更具有经济性优势。

2.4 建安费的对比

建安费是由建筑安装工程的直接费、间接费、利润和税金组成。包括建筑安装工程中的人工费、材料费、施工机具使用费等。对于不同跨径的钢混组合板梁和混凝土预制小箱梁，分别对其进行了建安费统计，并得出每m2造价指标，两者比较结果详见表7。

表5 钢混组合板梁主要材料指标

表6 混凝土预制小箱梁主要材料指标

表7 不同跨径钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁建安费统计表

通过表7可知，对比不同跨径钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁的建安费，不同跨径桥梁采用钢混组合板梁的每m2造价均要高于混凝土预制小箱梁。对于中小跨径桥梁经济布跨中常用的25 m、30 m跨径桥梁，采用钢混组合板梁的每m2造价分别要高出混凝土预制小箱梁12%和15%。混凝土预制小箱梁在建安费上花费更少，具有经济性优势。

3 结语

本文通过4个方面对比钢混组合板梁（双主梁）与混凝土预制小箱梁，重点比较两者的经济性，得到结论如下：

（1）从结构尺寸上对比，在中小跨径桥梁中，钢混组合板梁结构与混凝土预制小箱梁结构下部结构尺寸差别不大。但上部结构中，采用双主梁断面的钢混组合板梁相对于混凝土预制小箱梁的截面高度高5.5%～8.3%左右，较高的桥梁高度势必影响整个桥梁规模，这部分造价的增加也是经济性比较不能忽略的重要组成部分。当结构高度受限需要采用钢混组合板梁时，可采用多主梁断面形式来降低结构高度。

（2）从综合单价经济指标上对比，钢混组合板梁综合单价比混凝土预制小箱梁综合单价高9.7%，在跨径相同的情况下，混凝土预制小箱梁的综合单价更低，更具有经济性优势。

（3）从主要材料指标进行对比，综合桥梁的上下结构组成部分，钢混组合板梁整体结构主要材料指标高于混凝土预制小箱梁主要材料指标19.7%。对比钢混组合板梁，混凝土预制小箱梁在主要材料指标更低，从而更具有经济性优势。

（4）从建安费进行对比，对于中小跨径桥梁经济布跨中常用的25 m、30 m跨径桥梁，采用钢混组合板梁的每m2造价分别要高出混凝土预制小箱梁12%和15%。混凝土预制小箱梁在建安费上更低，更有优势。

通过对双主梁断面钢混组合板梁与混凝土预制小箱梁经济性比选，对于中小跨径桥梁，混凝土预制小箱梁在结构尺寸和综合单价等方面均优于钢混组合板梁，经济优势较为明显。但钢混组合板梁作为一种结构新颖、抗震性能好、综合混凝土和钢结构优异性能的桥梁上部结构，在我国日益强调低碳、节能、绿色环保的大环境下，也必将得到推广应用。