河北：钢铁大省的钢桥发展
2016-07-11
公路桥梁建设规划
由于河北省地域内缺少大江大河，因此，省内已建成桥梁多数为中小跨径混凝土桥梁，钢桥应用很少，仅有约120座。河北省钢桥结构类型主要有：钢管拱桥、钢—混组合箱梁桥、装配式钢箱梁、波形钢腹板PC组合箱梁桥等，大部分为单点工程，主要功能是跨越既有高速公路、铁路和南水北调总干渠等特殊位置。
现阶段，公路的持续发展为钢桥的建设提供了广阔的空间。截至2015年底，河北省高速公路通车里程6333公里，在建600余公里。根据京津冀交通一体化高速公路规划，到2030年，河北省待建高等级公路约40条段、3000公里，桥梁长度约855公里，桥梁面积约2400万平方米；运营10年以上的高速公路大修桥面面积约240万平方米；改扩建高速公路桥面面积约14万平方米；国省干线新建约1600公里，改扩建2400公里，桥梁长度约162公里，桥面面积约240万平方米，总计约2880万平方米。
通过对河北省近几年具有代表性的高速公路——承赤高速、京新高速、大广高速和京沪南延高速等项目，以投资为基础进行数据统计分析，结果表明：省内山区高速公路平均每公里用钢量为2220吨，其中桥梁用钢占比约为75%；平原地区高速公路平均每公里用钢量为1020吨，桥梁用钢占比约为92%。加权平均后，省内高速公路平均每公里用钢量为1570吨，桥梁用钢占比约为85%。
论证钢结构桥的经济成本
由于河北省桥梁建设以中小跨径为主，近期将研究重点放在了钢—混凝土工字组合梁在公路桥梁中的应用。从经济性上看，钢—混凝土工字组合梁桥初期建设成本比混凝土桥高，但若考虑全寿命周期成本，两者相差不多。
通过对京新高速桥梁经济指标对比分析，当钢构件综合价格（包含钢桥的制作、涂装、运输和安装费用）为1.2万元/吨时，30米跨径钢—混凝土工字组合梁桥上部结构经济指标为2598元/平方米，比较采用预应力混凝土T梁上部结构59.4%至64.1%，全桥经济指标比采用预应力混凝土T梁高27.9%至28.2%；当钢构件综合价格（包含钢桥的制作、涂装、运输和安装费用）为0.9万元/吨时，30米跨径钢—混凝土工字组合梁桥上部结构经济指标为2176元/平方米，比较采用预应力混凝土T梁上部结构33.5%至37.5%，全桥经济指标比采用预应力混凝土T梁高15.9%至16.3%。平原区因下部结构工程的有效节省，经济指标增加量会进一步减少。
考虑桥梁寿命按100年进行运营养护成本测算，桥梁采用钢结构比混凝土结构后期养护费用可降低200元/平方米左右，占桥梁建设费用的5%至7%。
从上述分析可以看出，在全寿命周期内，钢—混凝土工字组合梁桥的成本与混凝土桥梁大体相当。
推广的前景和意义
前景
我国连续十几年保持世界第一产钢大国的地位，钢材年产量已超过10亿吨，生产能力强，已具备加速发展钢桥的条件。目前，钢材价格持续低迷，钢桥建设成本已大大降低。
结合河北省桥梁建设规划，若采用钢桥，到2030年，需用钢约1500万吨（钢板1100万吨、钢筋370万吨、钢绞线30万吨），平均每年需用钢约100万吨（其中钢桥用钢约需73万吨），需用混凝土约3440万立方米；若采用预应力混凝土小箱梁/T型梁，需消耗钢绞线84万吨、钢筋918万吨、钢板8万吨、混凝土6240万立方米。对比分析，采用钢桥可节约混凝土约2800万立方米，多消耗钢桥用钢1092万吨，减少消耗钢绞线54万吨、钢筋548万吨。
经济效益
钢桥推广带来的规模效益，将使钢材价格进一步降低，水泥、砂石料和人工成本呈上升趋势，未来采用钢结构更具优势。与混凝土桥梁相比，钢桥可大大减少混凝土用量，减少环境和资源压力。
桥梁用钢的巨大需求，将有效提升钢材产品的附加值，大大提高钢铁行业对G D P的贡献率，有效缓解钢铁行业产能过剩压力。未来15年，钢桥用钢消耗量为1100万吨，钢桥用钢、普通钢筋、桥梁钢构件现价分别为3000元/吨、2300元/吨、9000元/吨左右。以河北省2014年G D P总量预测值2.9万亿元为基础，结合河北省冶金协会有关资料测算：未来15年，钢桥的推广将增加钢铁产业附加值约77亿元，折算至每年GDP贡献率增加约0.2%。
生态效益
现阶段，混凝土、预应力混凝土桥梁仍为主导桥型，其耗用的砂石料、水泥数量巨大，而水泥、骨料的生产则付出了巨大的环境代价。推广钢桥将彻底改变我国工程结构以混凝土材料为主的现状，减少我国混凝土用量，与发达国家工程结构、桥梁结构发展趋势保持一致。
钢桥构件的工厂化生产，可使施工周期缩短，同时由于现场作业量小，对周围环境污染也会减少。与混凝土相比，钢材还能够循环利用，符合国家节能降耗和绿色环保的建设目标。每吨钢材的二氧化碳排放量为2000千克，每立方米混凝土的二氧化碳排放量为650千克。河北省待建公路桥梁若采用钢桥，可节约混凝土2800万立方米，多消耗钢材490万吨，将减少二氧化碳排放量840万吨。这尚未考虑钢材循环利用的减排价值。
