林志滔
福州市规划勘测设计研究总院 福建福州 350108
摘要：我国现有桥梁约75.7万座，而钢桥的数量占比仅3%左右。与发达国家相比：日本钢桥数量占比为41%，美国钢桥数量占比为35%，法国的高达85%。由此可见，我国钢桥的数量占比远远低于发达国家，这是一个极大的技术缺口，更体现了城市交通现代化的巨大差距。
一、我国钢材多角度分析分析
（一）从客观条件
早期我国钢材匮乏、经济发展水平较低、桥梁技术应用能力有局限，造成桥梁建设中较少使用钢结构的现象。近年来，随着我国钢材产能的提高和钢结构桥梁建设技术的进步，我国已经具备推广钢结构桥梁的物质基础和技术条件。
（二）从钢结构特点
钢结构具有自重轻、材质均匀、质量稳定、易于工厂化制造、装配化施工、便于回收利用等优点，为世界桥梁界所推崇。
（三）从产业结构、行业政策
当前，钢铁产能过剩、钢材价格下降，是推进钢结构桥梁建设、提升公路桥梁建设品质的良好契机，同时也是落实《国务院关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》（国发〔2016〕6号）要求、促进钢铁行业转型升级的重要举措。为推进钢结构桥梁建设，交通运输部发布了《关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》（交公路发〔2016〕115号，以下简称《指导意见》）。《指导意见》中明确指出：“鼓励选用钢结构桥梁”，“更好地发挥钢结构桥梁的优势”，“推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。因此，钢桥将是桥梁技术未来的重要发展方向，其应用前景巨大，发展前景广阔。
二、钢结构桥优势
（一）技术评价
从设计角度看，钢材为性能优越的好材料。与混凝土相比，钢材强度高、重量轻、跨越能力强，材料韧性、延性好，各项同性、抗震性能强，能有效降低梁高，为大跨桥梁首选。同时，钢材易加工特性在市政景观桥应用优势明显。
从施工角度看，施工速度快，不需要现场绑扎钢筋，不需要制作模板，能有效加快施工现场的拼装速度，比传统结构模式缩短50%～75%的时间，能快速缩短投资资金的占用周期，提高资金的使用效率。同时，钢结构适宜工厂大批量生产，工业化程度高，将设计、生产、施工一体化，提高桥梁建设技术水平。
从环保角度看，钢结构碳排放量比混凝土低7kg/m2/a，同时能耗钢结构反而低20万kj/m2。同时，从理论上说，钢结构可以无限回收再利用。
由上表可知，混凝土桥在跨路口位置的施工时间是钢桥的3倍，对交通影响的时间较长。实际上，混凝土临时支架占用道路面积也比钢结构要大的多，这意味着混凝土桥在跨路口施工时对交通的影响是全方面的，道路在建设期间显得更拥堵。因此，从交通影响评价来说，钢结构桥具有明显的优势。
（三）经济影响评价
项目福州地区初期建设成本--桥梁综合单价
由上表可知，钢桥初期成本是混凝土桥的1.8倍左右，因此一次性投入较大。同时，由于钢材易腐蚀，需要经常检查、按期油漆，维护费用较高。因此很多人认为钢结构总造价要远远高于混凝土桥。
然而，最新研究结果表明，现阶段经济指标应从全寿命周期成本的角度考虑。全寿命周期成本主要包括初期建设成本（如上表）、营运成本以及回收利用价值等三个方面。钢结构初期成本与运营成本均高于混凝土桥，但在回收利用价值上要远远高于混凝土。钢结构回收利用价值约占初期成本的20%-30%左右，混凝土仅约2%。
因此，从最新的全寿命周期成本来看，钢结构的成本与普通混凝土桥梁的成本相差不大，也就是说钢结构并不存在明显的经济成本劣势。
三、福州市城区桥梁工程钢结构桥梁应用概述
为优化城市功能布局，解决福州市区重大交通节点的拥堵问题，改善民生，福州市委、市政府于2016年10月启动了城区治堵工程第一批重点建设项目，共涉及6个项目。其中二环五四路口、尤溪洲北桥头以及二环跨站东高架桥等三个项目位于市区中心城区，且需要在交通拥堵的现有道路上修建立交匝道和跨线高架桥，如何减小桥梁建设对现状交通的干扰，是本次治堵工程的重点难点问题。市委、市政府多次强调，一定要避免出现“越治越堵”及“治堵过程中给市民添堵”的现象。
结合福州市二环路高架桥梁和三环路的互通立交桥梁的建设经验，从桥梁的结构形式、经济性及施工方案对交通的影响等方面进行了深入研究。考虑到钢结构可以在工厂先预制，待桩基及桥墩等下部结构完成后，可于夜间交通量小的时段运至现场吊装拼接，能减少施工现场的作业时间并避开道路的交通高峰期，可缩短工期及减小施工对交通的影响。同时交通部于2016年7月1日下发了《交通运输部关于推进公路钢结构桥梁建设的指导意见》（交公路发﹝2016）115号），《指导意见》明确指出：“鼓励选用钢结构桥梁”，“更好地发挥钢结构桥梁的优势”，和“推进钢结构桥梁工业化、标准化、智能化建造。”因此，治堵项目选定了部分桥梁采用钢结构形式跨越路口。项目具体情况如下：
（一）二环跨华林路、站东路高架桥工程
本项目的高架桥桥长564m，高架桥需跨越华林路与站东路，由于位于火车北站片区，现场交通繁忙，施工空间狭小，为有效组织施工期间进出火车站片区及二环路的交通顺畅，在跨华林路及站东路位置均设置钢箱梁跨越交叉口，以最大限度减小对交通影响，本桥的桥梁总面积9034m2，其中钢结构桥梁面积3209m2，混凝土桥梁面积约5825m2。
（二）二环五四路口改造工程
本项目拟在现有的思儿亭高架桥上增设四条匝道，匝道桥需跨越五四路和二环路为了最大程度减小现场施工工作量，保证交通通行顺畅，且便于与现状思儿亭高架桥钢结构箱梁拼宽，新增匝道全部采用钢结构，桥梁面积约10451m2。
四、应用与建议
福州市坐拥两江四岸，城市交通建设的过程需大力发展桥梁建设，因此福州的桥梁建设一直走在国内前列。从福州解放大桥（俗称“一桥”）开始，福州就开始针对性地在桥梁建设中采用钢结构设计，钢管结构的拱桥设计在当时就获得过多个“国内第一”。
20年来，福州桥梁使用钢结构有两个主要特点：一是2005年以后大跨度跨江桥梁多采用钢结构，如鼓山大桥等；二是市政人行桥多采用钢结构，如已拆除的东街口人行天桥等；但市政立交高架基本没有采用钢结构，直到近期治堵项目的启动，才逐步开始推广应用。根据国家行业最新政策，结合钢结构的优势，针对福州市区城市桥梁建设，现提出以下三点建议：
工期急，交通繁忙地段优选钢结构。充分利用钢结构工期短、影响小的优势，降低对城区主干道交通的影响，防止“越修越堵”的情况发生。
中小跨径优选标准化钢混组合结构。充分发挥钢结构易于加工、易于工业化、标准化、智能化建造的优势，对于福州市区2km以上的城区新建主干高架桥，择优采用钢混组合梁，降低投资成本的同时保证施工速度有效提升。
危旧桥改扩建优选钢结构。钢结构材料性能优越，应充分利用钢材强度高、重量轻、材料韧性、延性好等优点，对改扩建项目应从建设成本、施工组织、安全风险、管理养护等多方面对桥梁进行方案综合比选论证，鼓励优先选用钢结构。
参考文献：
[1]钢桥构造的疲劳开裂分析[J].党志杰.桥梁建设.2009（S2）
[2]焊接钢桥结构细节疲劳行为分析及寿命评估[D].任伟平.西南交通大学2008
[3]中国高速铁路桥梁建设关键技术[J].郑健.中国工程科学.2008（07）
[4]装配式技术在国内钢桥上的应用和展望[J].刘清远.城市建设理论研究（电子版）.2017（35）
作者简介：
林志滔（1986-02），男，汉族，福建福州，工程师，工程师，硕士研究生，研究方向：钢混组合桥梁/钢结构桥梁。
论文作者:林志滔
论文发表刊物:《防护工程》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/31
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