《裝配化工字組合梁橋通用圖》解讀

    交通運輸部發(fā)布的《裝配化工字組合梁橋通用圖》（JTG/T 3911-2021，以下簡稱《通用圖》），作為公路工程推薦性行業(yè)標準，自2022年4月1日起施行。為便于理解《通用圖》的編制背景、定位與主要內(nèi)容，充分掌握和用好《通用圖》，推進我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁高質(zhì)量發(fā)展，提高常規(guī)跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁的設計技術水平，現(xiàn)將《通用圖》解讀如下：
    一、編制背景
    鋼結(jié)構(gòu)橋梁具有自重輕、抗震性能好、跨越能力強、使用壽命長、適合工業(yè)化建造、綜合能耗低、對環(huán)境影響小等優(yōu)勢，有利于減少對傳統(tǒng)建筑材料的依賴，提升橋梁結(jié)構(gòu)安全和耐久性。
    標準化水平是一個國家科技與經(jīng)濟發(fā)展水平的反映，工程建設標準設計作為標準化的重要組成部分，在保證和加快工程建設速度、確保和提高工程建設質(zhì)量、傳播和推廣科技創(chuàng)新成果等方面發(fā)揮著極其重要的作用。
    鋼-混凝土工字組合梁構(gòu)造簡潔、受力明確、建造方便，可以充分發(fā)揮鋼材及混凝土各自的受力特性，且易形成標準化和規(guī)格化的產(chǎn)品，適用于標準化設計、工業(yè)化建造，既可提高結(jié)構(gòu)建設效率也易保障質(zhì)量。
    為貫徹落實《交通強國建設綱要》和《關于推進公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁建設的指導意見》，推進橋梁建設高質(zhì)量發(fā)展，進一步提升我國公路橋梁結(jié)構(gòu)安全性和耐久性水平，推動鋼結(jié)構(gòu)材料、制造工藝、建設水平的提升，促進鋼橋設計、施工、管養(yǎng)高質(zhì)量發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，我部組織并完成了《通用圖》的編制工作。
    二、《通用圖》的定位及特點
    （一）《通用圖》的定位�！锻ㄓ脠D》和《公路鋼結(jié)構(gòu)橋梁設計規(guī)范》（JTG D64—2015）、《公路鋼混組合橋梁設計與施工規(guī)范》（JTG/T D64-01—2015）、《公路橋涵施工技術規(guī)范》（JTG/T 3650—2020）形成一個完整的鋼結(jié)構(gòu)橋梁設計、建造技術體系�！锻ㄓ脠D》是在國內(nèi)各地近年鋼橋建設經(jīng)驗的基礎上，借鑒國內(nèi)外相關建造技術，經(jīng)過系統(tǒng)研究、總結(jié)、提煉我國常規(guī)跨徑鋼結(jié)構(gòu)橋梁結(jié)構(gòu)形式，統(tǒng)籌技術的成熟性、先進性后編制而成。
    （二）《通用圖》編制指導思想。通過“標準化設計、工廠化生產(chǎn)、裝配化施工、信息化管理、智能化應用”，推動我國鋼結(jié)構(gòu)橋梁產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)“綠色、循環(huán)、低碳和高質(zhì)量發(fā)展”。
    （三）《通用圖》適用范圍。適用于高速公路、一級公路雙向四車道和六車道的主線橋，平曲線半徑不小于1000m。
    （四）《通用圖》跨徑范圍�？紤]到公路橋梁跨徑的適應性和經(jīng)濟性，在滿足規(guī)范車輛荷載通行的前提下，《通用圖》工字組合梁跨徑為30m、40 m、50 m、60 m，按照三跨連續(xù)結(jié)構(gòu)控制設計，可推展到四跨、五跨、六跨連續(xù)結(jié)構(gòu)使用。
    （五）《通用圖》技術特點。按照工業(yè)化建造理念進行設計，具有“工廠化、模塊化、裝配化、無�；�、高性能、非預應力、BIM技術、非超限運輸”等技術特點。
    1.工廠化：將鋼結(jié)構(gòu)、橋面板、護欄等構(gòu)件按照工廠流水線制造生產(chǎn)。
    2.模塊化：將組合梁結(jié)構(gòu)、混凝土護欄等結(jié)構(gòu)在工廠內(nèi)按模塊單元制造。
    3.裝配化：將運輸至現(xiàn)場的鋼主梁、橋面板、混凝土護欄等結(jié)構(gòu)模塊進行搭積木式的安裝施工。
    4.無�；�：完成安裝后，橋面板濕接縫等采用無模板澆筑。
    5.高性能：采用高強度鋼、耐候鋼等高性能材料。
    6.非預應力：采用鋼筋混凝土橋面板與工字鋼梁組合結(jié)構(gòu)，不使用預應力鋼絞線。
    7.BIM技術：采用BIM技術進行通用圖正向設計、參數(shù)化設計。
    8.非超限運輸：將工廠化制造的結(jié)構(gòu)模塊按照陸路或水路非超限運輸方式運至施工現(xiàn)場。
    三、主要內(nèi)容
    《通用圖》涵蓋了3×30m、3×40m、3×50m及3×60m雙向四車道和雙向六車道工字組合連續(xù)梁橋上部結(jié)構(gòu)的施工圖設計，主要內(nèi)容如下：
    （一）編制原則�！锻ㄓ脠D》按照“安全、適用、耐久、美觀”的理念和原則進行編制，主要工程材料的技術指標、設計水平等與國際先進水平接軌。
    （二）“裝配化”理念。《通用圖》中涉及的組合梁的主要構(gòu)件如鋼主梁、橋面板、護欄均采用工廠制造、工地現(xiàn)場裝配的模式；預制橋面板采用非預應力結(jié)構(gòu)，濕接縫為無模化澆筑；裝配化率達到95%，大大減少了現(xiàn)場作用人員和工作量，實現(xiàn)了施工快捷；施工安全、品質(zhì)、進度、成本、環(huán)保等要素可期可控。
    （三）設計荷載。設計荷載按公路—Ⅰ級選��；主梁疲勞荷載采用計算模型Ⅰ和計算模型Ⅱ，橋面系構(gòu)件采用疲勞模型Ⅲ；系統(tǒng)溫差按整體升溫39℃，整體降溫－32℃選用；豎向溫度梯度正溫差T1=14℃，T2=5.5℃，反溫差為正溫差乘以-0.5；支座不均勻沉降取10mm；支座摩阻系數(shù)取0.03；抗震設防烈度為6度，設計基本地震動峰值加速度值為0.05g；與汽車荷載組合時，橋面處風速取25m/s。
    （四）主要材料。鋼梁構(gòu)件采用Q370qD～Q420qD鋼材；鋼梁連接用高強度螺栓性能等級為10.9S；預制橋面板采用C55混凝土，橋面板濕接縫采用C55自密實微膨脹混凝土，混凝土護欄采用C50混凝土；橋面鋪裝采用瀝青混凝土；混凝土橋面板普通鋼筋采用HRB500鋼筋。
    （五）主體結(jié)構(gòu)。
    1.橫斷面形式。上部結(jié)構(gòu)采用“工字型鋼梁+混凝土橋面板”的形式，雙向四車道單幅橋采用三片鋼梁，雙向六車道單福橋采用四片鋼梁。鋼主梁主要由上翼緣板、腹板、腹板加勁肋、底板及橫肋組成，采用工廠分節(jié)段制造，節(jié)段間采用高強度螺栓工地現(xiàn)場連接。
    2.橋面板。為實現(xiàn)橋面板制造及安裝標準化、工廠化和裝配化，簡化現(xiàn)場安裝架設工藝，本通用圖橋面板采用預制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，通過調(diào)整梁高和配筋控制橋面板的開裂。橋面板與橋面板之間采用自成底模的形式澆筑濕接縫。橋面板在圓柱頭焊釘處設置預留槽，便于后澆混凝土濕接縫。
    3.墊條。為避免混凝土橋面板與鋼主梁上翼緣頂面直接接觸損傷，保證接觸面緊密貼合，在主梁上翼緣板的兩側(cè)邊緣、順橋向通長設置并固定兩道50mm寬的可壓縮墊條，隨后吊裝和安裝預制橋面板。在橋面板自重作用下，墊條被壓緊，并通過自身壓縮適應橋面板橫坡。
    4.護欄。為實現(xiàn)護欄制造及安裝的標準化、工廠化和裝配化，提高施工效率和護欄品質(zhì)，護欄采用預制裝配式混凝土護欄，外側(cè)采用SS級，內(nèi)側(cè)采用SA級。預制護欄與預制橋面板之間采用高強度螺紋鋼棒連接。為提高護欄抗沖擊能力，預制護欄之間、預制護欄和預制橋面板之間均設置混凝土剪力鍵，匹配面涂抹環(huán)氧樹脂。
    5.伸縮裝置及支座。伸縮裝置采用多向變位梳形板伸縮裝置，伸縮裝置頂面標高具有可調(diào)節(jié)功能。支座選用非抗震型雙水平摩擦面球型鋼支座，適用于不超過地震烈度6度區(qū)或非抗震控制區(qū)域。
    6.結(jié)構(gòu)耐久性。通用圖鋼結(jié)構(gòu)均采用重防腐涂裝，涂裝體系壽命不小于25年。鋼結(jié)構(gòu)也可以根據(jù)環(huán)境條件采用耐候鋼材，若主體結(jié)構(gòu)采用耐候鋼材，與之相匹配的伸縮裝置、支座、高強度螺栓、圓柱頭焊釘及拼接板等金屬構(gòu)件，均應使用耐候鋼材。
    （七）施工方案。
    1.鋼梁架設。對于橋跨數(shù)較多的主線橋梁，推薦采用架橋機施工；對于跨河、跨谷以及橋墩較高的主線橋梁，可采用在一側(cè)岸進行主梁組拼，隨后頂推就位施工，若跨徑較大，可根據(jù)需要設置臨時墩支撐；其余地形條件可采用支架法施工。
    2.橋面板安裝。鋼梁架設完成后，應從一側(cè)或兩側(cè)同時吊裝鋪設橋面板。首先進行各跨正彎矩區(qū)橋面板預留剪力槽口及濕接縫混凝土的澆筑，待正彎矩區(qū)橋面板濕接縫混凝土達到設計強度和滿足彈性模量要求后，再進行中墩負彎矩區(qū)橋面板預留剪力槽口及濕接縫混凝土的澆筑。
    （八）采用公路及城市橋梁設計規(guī)范的荷載，對本通用圖結(jié)構(gòu)進行驗算評估，各項指標均滿足規(guī)范要求。
    （九）《通用圖》編制采用了BIM正向設計技術，實現(xiàn)了BIM技術與通用圖一體化，通過參數(shù)化設計修改，任何一處參數(shù)發(fā)生變更，所有相關信息即隨之變化，可以實現(xiàn)梁高、板厚、板件位置等參數(shù)的變化，進而實現(xiàn)了不同跨徑和橋?qū)挼脑O計需求，自動完成工程量統(tǒng)計，實現(xiàn)二維及三維出圖等。
    四、實施注意事項
    （一）《通用圖》使用者應充分理解通用圖，根據(jù)具體工程項目的建設條件、荷載條件、施工方案與裝備條件等進行計算復核、論證，確保工程項目的質(zhì)量、安全和耐久。項目的設計者依法對《通用圖》在工程項目中的應用負有全部設計責任。
    （二）《通用圖》編制過程中，已對其中的裝配式混凝土護欄開展實車碰撞試驗驗證，結(jié)果表明：裝配式混凝土護欄的各項技術指標均符合《公路護欄安全性能評價標準》（JTG B05-01-2013）中SS級評價要求。護欄、伸縮裝置及支座等按圖推薦選用，因橋梁實際條件需求，在充分研究論證的情況下可采用其它類型。
    （三）《通用圖》工字組合梁上部結(jié)構(gòu)可以與立柱蓋梁式橋墩、箱型薄壁式橋墩等下部結(jié)構(gòu)配合使用�！锻ㄓ脠D》使用者應根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及工程項目特點自行選定，并注意根據(jù)荷載組合條件，特別是特種荷載和地震、碰撞等偶然荷載條件,對下部結(jié)構(gòu)進行設計驗算，確保結(jié)構(gòu)安全。
    （四）精心組織宣貫培訓�！锻ㄓ脠D》服務于各�。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）的交通運輸主管部門、建設單位、勘察設計等單位，在公路建設中有廣泛的使用需求，需加強宣貫培訓，尤其對一線橋梁設計人員，以期正確理解并應用好《通用圖》。同時建議對《通用圖》的使用情況進行跟蹤，進一步收集相關工作意見，利于修訂時研用。