河北：鋼鐵大省的鋼橋發(fā)展
2016-07-11
公路橋梁建設(shè)規(guī)劃
由于河北省地域內(nèi)缺少大江大河，因此，省內(nèi)已建成橋梁多數(shù)為中小跨徑混凝土橋梁，鋼橋應(yīng)用很少，僅有約120座。河北省鋼橋結(jié)構(gòu)類型主要有：鋼管拱橋、鋼—混組合箱梁橋、裝配式鋼箱梁、波形鋼腹板PC組合箱梁橋等，大部分為單點(diǎn)工程，主要功能是跨越既有高速公路、鐵路和南水北調(diào)總干渠等特殊位置。
現(xiàn)階段，公路的持續(xù)發(fā)展為鋼橋的建設(shè)提供了廣闊的空間。截至2015年底，河北省高速公路通車?yán)锍?333公里，在建600余公里。根據(jù)京津冀交通一體化高速公路規(guī)劃，到2030年，河北省待建高等級公路約40條段、3000公里，橋梁長度約855公里，橋梁面積約2400萬平方米；運(yùn)營10年以上的高速公路大修橋面面積約240萬平方米；改擴(kuò)建高速公路橋面面積約14萬平方米；國省干線新建約1600公里，改擴(kuò)建2400公里，橋梁長度約162公里，橋面面積約240萬平方米，總計(jì)約2880萬平方米。
通過對河北省近幾年具有代表性的高速公路——承赤高速、京新高速、大廣高速和京滬南延高速等項(xiàng)目，以投資為基礎(chǔ)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果表明：省內(nèi)山區(qū)高速公路平均每公里用鋼量為2220噸，其中橋梁用鋼占比約為75%；平原地區(qū)高速公路平均每公里用鋼量為1020噸，橋梁用鋼占比約為92%。加權(quán)平均后，省內(nèi)高速公路平均每公里用鋼量為1570噸，橋梁用鋼占比約為85%。
論證鋼結(jié)構(gòu)橋的經(jīng)濟(jì)成本
由于河北省橋梁建設(shè)以中小跨徑為主，近期將研究重點(diǎn)放在了鋼—混凝土工字組合梁在公路橋梁中的應(yīng)用。從經(jīng)濟(jì)性上看，鋼—混凝土工字組合梁橋初期建設(shè)成本比混凝土橋高，但若考慮全壽命周期成本，兩者相差不多。
通過對京新高速橋梁經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比分析，當(dāng)鋼構(gòu)件綜合價(jià)格（包含鋼橋的制作、涂裝、運(yùn)輸和安裝費(fèi)用）為1.2萬元/噸時(shí)，30米跨徑鋼—混凝土工字組合梁橋上部結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為2598元/平方米，比較采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁上部結(jié)構(gòu)59.4%至64.1%，全橋經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁高27.9%至28.2%；當(dāng)鋼構(gòu)件綜合價(jià)格（包含鋼橋的制作、涂裝、運(yùn)輸和安裝費(fèi)用）為0.9萬元/噸時(shí)，30米跨徑鋼—混凝土工字組合梁橋上部結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為2176元/平方米，比較采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁上部結(jié)構(gòu)33.5%至37.5%，全橋經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比采用預(yù)應(yīng)力混凝土T梁高15.9%至16.3%。平原區(qū)因下部結(jié)構(gòu)工程的有效節(jié)省，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)增加量會進(jìn)一步減少。
考慮橋梁壽命按100年進(jìn)行運(yùn)營養(yǎng)護(hù)成本測算，橋梁采用鋼結(jié)構(gòu)比混凝土結(jié)構(gòu)后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用可降低200元/平方米左右，占橋梁建設(shè)費(fèi)用的5%至7%。
從上述分析可以看出，在全壽命周期內(nèi)，鋼—混凝土工字組合梁橋的成本與混凝土橋梁大體相當(dāng)。
推廣的前景和意義
前景
我國連續(xù)十幾年保持世界第一產(chǎn)鋼大國的地位，鋼材年產(chǎn)量已超過10億噸，生產(chǎn)能力強(qiáng)，已具備加速發(fā)展鋼橋的條件。目前，鋼材價(jià)格持續(xù)低迷，鋼橋建設(shè)成本已大大降低。
結(jié)合河北省橋梁建設(shè)規(guī)劃，若采用鋼橋，到2030年，需用鋼約1500萬噸（鋼板1100萬噸、鋼筋370萬噸、鋼絞線30萬噸），平均每年需用鋼約100萬噸（其中鋼橋用鋼約需73萬噸），需用混凝土約3440萬立方米；若采用預(yù)應(yīng)力混凝土小箱梁/T型梁，需消耗鋼絞線84萬噸、鋼筋918萬噸、鋼板8萬噸、混凝土6240萬立方米。對比分析，采用鋼橋可節(jié)約混凝土約2800萬立方米，多消耗鋼橋用鋼1092萬噸，減少消耗鋼絞線54萬噸、鋼筋548萬噸。
經(jīng)濟(jì)效益
鋼橋推廣帶來的規(guī)模效益，將使鋼材價(jià)格進(jìn)一步降低，水泥、砂石料和人工成本呈上升趨勢，未來采用鋼結(jié)構(gòu)更具優(yōu)勢。與混凝土橋梁相比，鋼橋可大大減少混凝土用量，減少環(huán)境和資源壓力。
橋梁用鋼的巨大需求，將有效提升鋼材產(chǎn)品的附加值，大大提高鋼鐵行業(yè)對G D P的貢獻(xiàn)率，有效緩解鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能過剩壓力。未來15年，鋼橋用鋼消耗量為1100萬噸，鋼橋用鋼、普通鋼筋、橋梁鋼構(gòu)件現(xiàn)價(jià)分別為3000元/噸、2300元/噸、9000元/噸左右。以河北省2014年G D P總量預(yù)測值2.9萬億元為基礎(chǔ)，結(jié)合河北省冶金協(xié)會有關(guān)資料測算：未來15年，鋼橋的推廣將增加鋼鐵產(chǎn)業(yè)附加值約77億元，折算至每年GDP貢獻(xiàn)率增加約0.2%。
生態(tài)效益
現(xiàn)階段，混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁仍為主導(dǎo)橋型，其耗用的砂石料、水泥數(shù)量巨大，而水泥、骨料的生產(chǎn)則付出了巨大的環(huán)境代價(jià)。推廣鋼橋?qū)氐赘淖兾覈こ探Y(jié)構(gòu)以混凝土材料為主的現(xiàn)狀，減少我國混凝土用量，與發(fā)達(dá)國家工程結(jié)構(gòu)、橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢保持一致。
鋼橋構(gòu)件的工廠化生產(chǎn)，可使施工周期縮短，同時(shí)由于現(xiàn)場作業(yè)量小，對周圍環(huán)境污染也會減少。與混凝土相比，鋼材還能夠循環(huán)利用，符合國家節(jié)能降耗和綠色環(huán)保的建設(shè)目標(biāo)。每噸鋼材的二氧化碳排放量為2000千克，每立方米混凝土的二氧化碳排放量為650千克。河北省待建公路橋梁若采用鋼橋，可節(jié)約混凝土2800萬立方米，多消耗鋼材490萬噸，將減少二氧化碳排放量840萬噸。這尚未考慮鋼材循環(huán)利用的減排價(jià)值。
