高速公路建设用模块化桁架桥：设计、安装与交付

高速公路建设是一场与时间的赛跑。每当一条绕行路段、运输路线或河流跨越段停用一周，项目就会蒙受损失，而这笔代价最终由道路使用者承担。用于高速公路建设的模块化桁架桥通过一个简单的构想解决了这一难题：使用标准钢板制造结构，用普通卡车运输，几天内用螺栓组装完毕，即可投入使用并承受高速公路的全部荷载。

我们是无锡容博智能装备有限公司，一家总部位于中国无锡的钢结构制造与安装企业。自2009年以来，我们一直为工业厂房、公共建筑、港口及石化设备，以及包括高速公路桥梁在内的交通基础设施，设计、制造并安装高精度预制钢构件。本指南汇总了我们的工程师在客户咨询高速公路项目用模块化桁架桥时所提出的实用建议。

是什么让桁架桥具有模块化特点？

模块化桁架桥是一种由重复单元组成的预制钢桁架。它并非在现场焊接而成，而是由工厂制造的、具有相同连接几何形状的单元组装而成，因此无需重新设计整个结构即可添加、移除或更换单个单元。单元长度约为3米是行业标准，通过增加跨数即可轻松延长跨距。

典型的套件包含：

• 带上弦杆、下弦杆、竖杆和斜杆的标准桁架面板，由高强度摩擦夹紧螺栓连接；
• 根据所需车道宽度和交通荷载确定尺寸的楼板梁和纵梁；
• 桥面单元——钢板、预制混凝土、木材或开放式格栅——在桁架架设完成后安装；
• 支座、伸缩缝、路缘石、护栏和引道板；
• 镀锌或耐候钢表面处理，以及维护所需的螺栓、垫片和备件。

单跨长度通常在12米至60米之间，而在桥墩布置经济合理的情况下，多跨结构的总跨度常超过100米。可采用贯通式桁架、小马式桁架和桥面板桁架等多种布局，因此垂直净空和引道几何形状极少会导致必须进行定制化重新设计。

模块化桁架桥在公路建设中的应用

在高速公路项目中，模块化桁架结构通常出现在以下五种情况下：

• 临时绕行桥，用于引导正常交通绕过正在施工的主桥或立交桥，随后拆除并转移至下一个施工地点；
• 跨越河流、运河和峡谷的施工通道桥及运输桥，其尺寸设计主要考虑混凝土搅拌车、打桩机和起重机的通行需求，而非建成后公路的荷载要求；
• 农村道路、次要路线及匝道上的永久性小跨度桥梁，此类工程中施工速度比建筑外观更重要；
• 分阶段拓宽工程，即在重建其中一条车道时保持另一条车道畅通；
• 因洪水、冲刷或车辆损坏而进行的紧急更换，此时需要在数周内而非数个季节内搭建临时通道。

由于同一组面板既可作为临时绕行通道，又可在拆除后在其他地点重新组装成永久性桥梁，因此与任何其他小跨度方案相比，模块化系统通常能实现最低的全生命周期成本——特别是在项目需要解决多个跨越点的情况下。

支撑这一性能的制造工艺，正是我们应用于更重型高速公路钢结构的同一套工艺。在丰新高速公路第3路段，我们的施工范围涵盖了第八跨钢箱梁，该项目对细节设计的精确度、焊接控制以及重型吊装物流的要求，与模块化桁架项目完全一致。

贵州省遵义市丰新快线第3标段第8跨钢箱梁2017年，贵州省遵义市丰新快线第3标段的第8跨钢箱梁竣工。该项目由……查看产品 →

公路荷载的设计与工程考虑因素

跨径、几何形状与荷载额定值

一切都始于主导荷载模型——AASHTO LRFD HL-93、欧洲规范LM1或当地公路规范——以及桥梁可能承受的最大载荷车辆；对于牵引桥而言，这种车辆通常是履带式起重机，而非卡车。为了确保结构效率，桁架深度通常设定为跨度的八分之一至十分之一；而活载挠度限值（公路桥梁通常为L/800）应尽早核查，因为该限值往往决定的是桁架深度而非应力。在开始制造之前，还需确认斜交度、纵向坡度、垂直净空以及卡车反复通行引起的疲劳问题。

桥面选项与磨耗层

桥面既决定了桁架上的恒载，也决定了未来二十年的养护方案。

防腐、疲劳与使用寿命

公路桥梁长期处于融雪盐、飞溅水和车辆磨损的环境中。在完成所有焊接和钻孔作业后进行热浸镀锌，是模块化桥面板的标准防护措施；同时，螺栓孔、通风孔和排水通道的设计必须确保水绝不会滞留在封闭截面内部。疲劳是另一个长期存在的问题：设计合理的螺栓连接在反复受力下表现良好，但必须根据相关疲劳类别对细节进行审查，并且在投入使用后的头几个月内应重新核验螺栓扭矩。

制造、详图设计与质量控制

模块化桥梁的可靠性完全取决于制造它的工厂。细节设计至关重要：完整的3D模型、连接设计、针对支座和伸缩缝的碰撞检查，以及一套能够经受住运输和现场搬运考验的面板编号系统。我们自己编写的《钢结构施工图与细部设计指南》详细阐述了这一流程如何保障工期和预算。

在生产过程中，优先事项包括：

• 按照合格的工艺规程进行焊接，并在面板层面进行尺寸检查，而非在组装完成后进行；
• 在车间对至少一个跨进行试装，以确保钢结构出厂前螺栓孔、拱度及对齐情况均已验证无误；
• 制造完成后进行热镀锌处理，并通过测量验证镀层厚度；
• 标记、包装和集装箱装载应根据安装顺序进行规划，而非仅考虑便利性。

在进行中的公路工程中的施工

大多数高速公路桁架桥都是在交通管制下搭建的，这使得施工方案与设计同样重要。有三种方法几乎可以应对所有情况：从封闭车道或应急车道使用起重机进行架设；在水道或正在通行的车道上方进行悬臂式架设；以及在临时栈桥上架设，将桥面板吊装到位。夜间和周末封闭道路、切实可行的交通管理方案，以及在每个阶段都能保持桁架稳定的螺栓连接顺序，都是整个工程方案的重要组成部分。

桁架闭合后，需安装桥面、设置伸缩缝和引道板，并在桥梁通车前对最终线形进行测量。海外项目还需考虑海运、海关清关及当地监管等环节——在孟加拉国337兆瓦（净发电量305兆瓦）发电厂项目中，我们的工作范围包括一座跨越运河的引桥，其施工顺序和现场物流对工期的影响不亚于钢结构本身。

通往运河桥梁——孟加拉国337兆瓦/305兆瓦（净）发电厂EPC项目横跨运河的引桥是孟加拉国337兆瓦/305兆瓦（净）发电厂EPC项目的一部分，该项目于2014年根据EPC合同由中国……查看产品 →

再利用、搬迁与全生命周期价值

螺栓连接式模块化桁架的一个优势在于，它是一种资产，而非废墟。一座临时桥梁可以被拆卸、检查，必要时重新热镀锌，然后在下一个项目中重新搭建；而一座后来需要拓宽的永久性桥梁，只需增加跨径，无需整体更换。钢材在使用寿命结束时仍具有废钢价值，且重复利用现有构件可避免新混凝土中蕴含的碳排放。对于管理多个施工现场的业主而言，这种可重复利用性可以将一次性的采购转化为一支桥梁“车队”。

选择制造与安装合作伙伴

模块化桁架桥处于钢结构制造、桥梁工程和现场安装的交汇点，因此供应商应具备这三方面的综合能力。自2009年以来，我们一直致力于制造高精度预制钢构件，并已为包括跨国制造企业在内的客户交付了工业厂房、公共建筑、港口及石化结构以及交通项目；您可以进一步了解本公司以及我们的工作方式。

在评估高速公路桥梁项目的合作伙伴时，应要求其提供内部细部加工、热镀锌处理和试装服务，提供类似桥梁项目的参考案例，制定切实可行的交付进度计划，并指派专门的现场施工团队，同时提交在交通运行条件下进行安装的施工方案。安徽省来安县跨新来河的塔山路桥等河流桥梁项目，充分说明了最终成果在多大程度上取决于上述综合能力。

安徽省歙安县跨新来河的塔山路桥位于安徽省歙县、横跨新来河的塔山路桥是一座于2016年竣工的钢结构桥梁工程。该桥采用双跨…… 查看产品→

下次进行高速公路跨线桥设计时的关键要点

1. 在确定桁架尺寸之前，需确认适用的荷载模型及最重的施工车辆。
2. 应尽早核查挠度限值，因为这些限值通常决定了桁架的深度。
3. 选择桥面时，应综合考虑恒载承载能力、安装方法和长期维护因素，而不仅仅是初始成本。
4. 在制造完成后进行热镀锌处理，并对每个封闭截面进行细部设计，以确保排水顺畅。
5. 选择能够提供细部设计、制造和安装服务的合作伙伴——这种单一责任主体的模式，是确保高速公路通车按计划进行的关键。