在常规跨度（20-90m）桥梁中，钢-混凝土组合梁桥在世界范围内得到广泛应用。目前，在我国常规跨度公路桥梁中，混凝土和预应力混凝土桥梁在数量上占有绝对优势，钢-混凝土组合梁桥或钢结构桥梁应用较少。主要原因是钢材价格昂贵，而我国劳动力成本低，钢结构或钢-混凝土组合结构的建造和维护成本高。近年来，在国家和交通部门的政策引导下，在常规跨度公路桥梁中提倡和推广钢结构或钢-混凝土组合结构，钢-混凝土组合梁桥迎来了良好的发展机遇。
鼓励“新”应用
2016年以来，交通运输部为推动公路建设转型升级，提升公路桥梁品质，充分发挥钢结构桥梁性能优势，出台了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》，启动了公路钢结构桥梁试点工作。同时，《公路钢结构桥梁设计规范》《公路钢-混凝土组合梁设计与施工规范》《公路桥涵施工技术规范》等一批行业标准的制修订实施，也为钢结构桥梁的应用发挥了技术支撑作用。
推广应用钢结构桥梁，提高钢结构桥梁质量和耐久性，需要推行标准化设计、工厂化制造、装配化施工，突破惯性思维，注重全寿命周期成本，鼓励应用新材料、新技术、新结构、新工艺、新设备，防止无序、泛泛重复建设。结合钢结构桥梁试点建设和各地钢结构桥梁应用情况，为更好地指导各地推广钢结构桥梁，2019年，交通运输部公路局组织相关单位联合编制了《公路常规跨度钢结构桥梁建设技术指南》，内容涵盖钢结构桥梁设计、加工、制造、施工等全建设过程，旨在通过建设理念的提升、高性能钢材、无模施工等关键技术及新材料的应用，推动钢结构桥梁发展，促进公路建设转型升级、提质增效。
《指南》还提到，近年来，钢结构桥梁在我国公路建设项目中得到广泛应用，许多设计院也在编制钢结构总图，虽然各自独立、风格理念不尽相同，但都为钢结构桥梁积累了大量技术成果。大专院校、科研、设计、制造、安装、管理、养护单位也在鼓励钢结构专业人才的引进和培养。各地正积极开展《公路钢结构桥梁设计规范》、《公路钢-混凝土结合桥梁设计与施工规范》等相关标准规范、知识和技能的专项培训，提高了钢结构从业人员的技术素质和业务水平。
安装方式的选择
钢-混凝土组合梁结构充分利用了混凝土材料的抗压性能和钢材的抗拉性能，避免了钢桥面铺装的疲劳问题，但其结构自重较大，限制了其在特大跨度桥梁中的应用，但在常规跨度桥梁中却具有明显的优势。
在钢-混凝土组合梁桥中，又分为工字形组合梁、箱形组合梁、桁架组合梁和波形钢腹板组合梁。工字形组合梁适用于跨度20～100米的桥梁，其自重轻，运输安装方便。箱形组合梁适用于跨度35～100米的桥梁，其扭转刚度较大，特别适合修建小跨度曲线梁桥。桁架组合梁适用于跨度50～150米的桥梁，其弯曲刚度较大，特别适合对刚度要求高的结构。底支桁架梁桥面以下建筑高度较小，在满足净空要求的情况下，可减小纵坡。在一定的纵坡条件下，可提供较大的桥下净空，可将桁架结构分解成几部分。 适用于运输、安装条件受限时使用，波形钢腹板组合梁适用于跨度30~150米的桥梁，解决混凝土腹板开裂问题，提高预应力钢绞线效率和桥梁跨越能力。
应根据工程结构特点和地形、地貌、水文、气象、合同要求等环境条件，结合建设单位的工程经验和技术水平，合理选择施工方法。施工方法的选择应有针对性地解决钢桥安装施工中的难点和关键问题。钢结构桥梁的施工方法一般由设计单位在施工图中规定，并与结构设计分析模型一致。施工阶段应根据详细勘察、现场临时安排和施工队总体要求确定，并编制专项施工计划。所选施工方法与施工图不一致的，应经设计人员审核，避免出现结构内力与设计不一致的问题。
常见的施工方法如表1所示。
目前常用的30米、40米、50米钢-混凝土组合梁设计安装施工方法有两种，一种是现场拼装，即在预制厂将钢梁与桥面拼装成钢-混凝土组合梁，再整体吊运至桥位；另一种是桥上拼装，即在桥位先安装钢结构（一般为槽式或工字钢），再安装桥面，钢构件与混凝土采用湿缝连接。
两种组装方式
以贵州某公路桥为例，该桥地处山区丘陵地带，桥长约1300米，双向4车道，采用双工字钢梁加小纵梁、叠合混凝土桥面结构，梁高1.7米，采用半宽钢梁整体架设，桥面在桥上拼装。
整个施工过程第一步是预制板和钢梁的制造，预制板在施工现场预制场预制，存放6个月，钢结构同步制造，零部件在工厂加工，配拼装。由于公路运输限制，50米整梁不能直接运输，单件分3段运到现场。第二步是钢梁拼装，小节段在桥头拼装场拼装成50米长的双主梁。第三步是工字梁安装：用专用加宽架桥机吊装，前端放在桥墩临时支撑上，后端在距桥墩约2米处用吊篮接缝，使钢梁连成整体。第四步是桥面分批安装，浇注湿缝。 混凝土强度达到受力要求后，架桥机转入下一孔作业。安装垫块、预制板、钢筋、插接模板、焊渣清理、湿缝浇注等工序多、工作量大。另外，桥面钢筋交叉、钢筋切断、混凝土板边角崩角、碰伤、裂缝等情况较多，拼装精度难以控制。
另一座大桥在河北，双向四车道，跨度50米，采用三节钢箱梁叠合混凝土桥面施工。梁在水平方向分为三节，每节叠合梁长50米，最大起重265吨。钢结构构件在工厂加工，运输到施工现场，先用钢筋和混凝土拼装，再整体吊装。
施工过程分为四个步骤，第一、二步与上案基本相同，此处不再赘述。第三步是钢梁、预制板的拼装，由工厂分段运输至现场后钢结构施工方案用什么设计，在施工现场拼装场在基座上拼装成整根钢梁，再进行桥面拼装、湿缝混凝土浇筑，形成长50米、重265吨的钢-混组合梁。第四步是组合梁的安装，采用300吨运梁车运输，采用320吨-50米双梁架桥机进行架设，架设完毕后进行湿缝浇筑并实施体系转换。
现场拼装与桥上拼装效果对比
现场拼装与桥上拼装两种拼装方式比较，从质量上看，由于桥上施工条件差，对桥上安装精度要求较低，钢筋、接头连接质量相对较低；现场拼装便于实施工厂化拼装，工装相对齐全，精度较高。
从安全性上看，桥梁拼装需要吊装次数较多，由于桥面数量多，高空作业，受气候影响大，经常会发生颠簸，对钢梁和架桥机产生较大的震动，桥上人员较多。而对于现场拼装，拼装作业标准化，大型运输、吊装较少，风险较小，但起重重量较大，所用起重、架设设备较大，桥上人员较少。
从环保性上来说，两种方式基本没有太大区别，但桥上组件的清理难度较大，废弃物不易集中处理。
从工效上看，桥上拼装一个孔需5~6天，架桥机效率低，受安装影响，后台拼装无法实现大规模工厂化制造拼装。现场拼装法由于是拼装成整体再吊装，速度快，基本每天可吊装一个孔，易于形成配套工厂化生产和等步流水作业，施工效率是桥上拼装的3倍以上。现场拼装法还需要后期浇注湿缝的工作，因此计算出来的工效略有降低。
施工成本。桥梁架设效率低，作业面大钢结构施工方案用什么设计，导致配套拼装场地和架桥机数量少而多，造成小而散的局面，整体施工效率低。而且工字钢在桥梁上安装时，需要承受临时荷载和板块的重量，因此用钢量大。相反，现场拼装不需要考虑临时荷载，用钢量相对较少。另外，由于是在轮胎架上拼装，整体匹配性好，拼装场地和架桥机效率高。
两种组装方法的定量比较如表2所示，表中数字仅代表定量比较。
从以上几个方面可以看出，大型构件先组装后吊装的现场拼装方式优于散件在桥上拼装的方式。现场拼装采用标准件工厂化生产、钢混构件在施工现场现场拼装、桥吊快速架设的工艺，在质量、安全、成本控制等方面都更优。缺点是起重运输设备体积较大，需专门制作。
其中，运输吊装设备的使用是钢-混凝土组合梁高效施工的关键。结构设计中大件运输吊装尽量采用通用设备，尽量采用现行40米、50米T梁设备及组织模式，自然过渡到钢-混凝土组合梁架设方式，有利于钢-混凝土组合梁的推广。由于施工整体效率取决于接头效率，希望研究桥梁上用于拼接的机械连接、UHPC等快速连接方式，提高安装效率。
本文发表于《桥梁与隧道工业》杂志2021年4月第44期
作者：张志新
作者单位/中交第一公路工程局集团有限公司
