28   20m～60m 跨度钢管混凝土桁梁桥技术

　　一、技术名称：20m～60m 跨度钢管混凝土桁梁桥技术

　　二、技术类别：减碳技术

　　三、所属领域及适用范围：交通行业 桥梁建造领域

　　四、该技术应用现状及产业化情况

　　现代公路建设中，桥梁占路线比例达 40%以上，而中小跨径桥梁 占桥梁总比例高达 90%以上。传统 20m～60m 中小跨径桥梁中，混凝 土桥梁存在自重大、水泥砂石用量多、耗能高、抗震性能差等不足；钢 结构桥梁具有用钢量大、碳排放量高、山区地形条件下安装困难等问 题。特别是我国西部山区，在恶劣建设环境下，如何实现中小跨径桥梁 在山区安全、高效、低碳建设，已成为中国西部开发公路建设亟待解决 的问题。

　　20m～60m 跨度钢管混凝土桁梁桥技术针对山区复杂建设环境， 提出钢管混凝土桁梁桥设计体系、制造工艺、安装设备成套技术。采用 该技术的中小跨径桥梁具有轻质高强、安全系数高、抗震性能好、耗材 少、耗能低、施工简单、安装快捷等优点，不仅降低了桥梁全寿命周期 成本，而且其综合性能优于传统中小跨径结构桥梁。目前已建成 3 座 钢管混凝土桁梁桥，全长近 6.5km，应用效果良好。

　　五、技术内容

　　1.技术原理

　　20m～60m 跨度钢管混凝土桁梁桥技术是利用钢管混凝土材料进 行中等跨径桥梁设计、制造和安装的建造技术。该技术利用钢管混凝土中钢管对混凝土的约束效应以及钢-混凝土材料的组合作用，解决了传统中等跨径桥梁材强度低、延性差、安全储备不足、材料消耗多的问 题。其中，由于钢管的约束作用，钢管混凝土构件抗压承载能力提高约2.2 倍、抗拉承载能力提高约 1.8 倍。同时，由于钢管混凝土为延性材 料，延性至少提高 1.7 倍。采用相同材料，桥梁安全系数可以提高 3.74 倍。采用该技术可节约材料和降低能源消耗，实现桥梁低碳建造。

　　2.关键技术

　　（1）钢管混凝土桁梁桥结构与体系设计技术 

       通过设计预应力钢管混凝土双纵梁、钢-混凝土组合桥面板和桥墩钢管混凝土墩柱实现全桥结构的轻型化、低耗材；采用变刚度支座实 现墩梁连接，主动调整墩底内力分配进一步降低桥墩材料用量；利用钢-混组合强劲过渡接头实现桩基础和墩柱可靠连接，提高结构耐久性。

　　（2）钢管混凝土桁梁桥施工技术 

       钢结构在工厂内加工制造，将工厂内匹配制造合格的整跨主梁拆分成满足道路运输空间要求的桁片，然后在施工现场利用临时组拼场 地还原为整孔主梁结构。全桥建设实现了无模板施工，大幅减少现场 施工作业量。

　　（3）运营全寿命成本核算的关键技术 

       借助桥梁安全储备的提高和预制部件质量的可控，可降低后期养护维修工作量减少（38%），减少维护费，实现整桥寿命周期成本降低32%，且与钢结构桥相比工程造价降低 1/3。

　　3.工艺流程 

       钢管混凝土桁梁桥施工工艺流程见图 1。

　　图 1 钢管混凝土桁梁桥施工工艺流程图

       六、主要技术指标

　　1.每平方米造价：4776 元；

　　2.每平方米混凝土用量：0.76m3；

　　3.每平方米钢材用量：222.3kg。

　　七、技术鉴定及获奖情况

　　该技术已获得国家发明专利 5 项，实用新型专利 4 项，参与编制 四川省地方标准 5 项。2012 年 12 月通过交通运输部科技司组织的科 技成果鉴定，项目研究成果总体上达到国际领先水平；2013 年，“脱空 钢管混凝土计算理经与质量控制成套技术”成果荣获四川省科学技术 进步奖一等奖，“温度对钢管混凝土桥梁性能的影响”研究成果荣获中 国公路学会科学技术奖二等奖；2018 年“钢管混凝土桥梁的抗震性能 与防灾技术研究”成果荣获四川省科学技术进步奖二等奖。目前，该技 术在马尔康至久治藏区高速公路中应用，取得了良好的经济和社会效 益。

　　八、典型用户及投资效益

      典型用户：汶马高速公路有限责任公司、雅西高速公路有限责任公司

　　典型案例 1 

       案例名称：汶川克枯大桥和下庄大桥项目 建设规模：两座桥全长共计 4670m。建设条件：地震频发、震害严重、生态环境脆弱，没有预制场地、运输通道和砂石材料。主要建设 内容：上部结构为钢管混凝土简支组合桁梁，跨径分别为 30m 或 40m， 下部桥墩为钢管混凝土桥墩。主要设备：新型整孔主梁架桥机，胶轮主 梁运输车。项目总投资 54842 万元，建设期 24 个月。项目碳减排量26960tCO2，碳减排成本为 20000~21000 元/tCO2。年经济效益 8000 万 元，投资回收期为 7 年。

　　典型案例 2

　　案例名称：干海子大桥项目

　　建设规模：大桥全长 1811m，共 36 跨。建设条件：位于线形复杂 的双螺旋展线内、桥墩高、地震烈度高、地形陡峭、架设极其困难。主 要建设内容：上部结构为钢管混凝土桁梁，下部桥墩为钢管混凝土格 构桥墩和钢筋混凝土柱式墩，世界上首次采用全钢管混凝土桁梁和钢 管混凝土格构桥墩，最高桥墩达 110m。主要设备：新型整孔主梁架桥 机，胶轮主梁运输车。项目总投资 17600 万元，建设期 32 个月。项目 碳减排量 11640tCO2，碳减排成本为 15000~16000 元/tCO2。年经济效 益 5000 万元，投资回收期为 3.5 年。

　　九、推广前景和减排潜力

　　预计未来 5 年，该技术可在西部山区复杂建设环境和地形条件下36km 公里的中小跨径桥梁中推广应用，预期推广比例将达到 20%，项目总投资 48 亿元，可形成的碳减排能力约为 21 万 tCO2。

由武汉节能协会办公室整理