总３５１期 ２０１５年第９期（３）７下） 交通世界・运输车辆 双塔斜拉桥设计方案 伊雅雯 （衡水公路工程监理咨询公司，河北衡水０５３０００） 摘要：双塔斜拉桥结构具有受力性能好、变形小、伸缩缝少、行车平顺舒适、造型关观、抗震能力强等特点，本文主要从设 计技术标准、桥梁参数、桥梁结构形式，以及设计载荷承受裁荷方面介绍了某双塔斜拉桥的设计方案。 关键词：双塔斜拉桥；设计；结构形式 中图分类号：Ｕ４４５．７十２ 文献标识码：Ａ ０引言 双塔斜拉桥结构受力性能好、变形小、伸缩缝少、 行车平顺舒适、造型美观、抗震能力强等优点。随着斜拉 桥建设的大规模普及，斜拉桥建设与桥梁设计单位分别累 积了较为丰富的工程建设经验 斜拉桥的桥塔材料选材方 面钢材的使用不多，多选用混凝土。考虑到混凝土材料较 ｌ 图１：主梁断面图 差的延性特征，其属于非循环使用材料，而且抵抗地震较 差，桥体使用寿命终结之后更不易拆除。考虑到桥梁的使 用周期与建设成本，按照当前的经济社会水准协调周围建 筑景观，采用双塔斜拉桥建设方案。 ～一 ｌ设计技术标准 本工程为双塔斜拉桥，桥梁设计年限为１ ＯＯ年，其中 道路等级标准为高速公路等级，桥面设计宽度为２ Ｘ １ ５ｍ ＋２．０ｍ（分隔带）＋２×０．５ｍ（防撞栏杆）＝３３ｍ。设 计荷载公路等级为Ｉ级，桥面横坡２％。设计规范及标准依 据为中华人民共和国行业标准《（公路桥涵设计通用规范）） （ＪＴＪＤ６０—２００４）川＿２Ｊａ 图２：’匣载作用下钢索塔和主梁弯矩图 ３桥梁结构形式 双塔斜拉桥的结构形式为采用半飘浮体系，跨径布 为４０（端锚跨）＋１６０（设辅助墩５１＋１０９）＋３７０＋１６０＋ ４０＝７７０ｍ。双塔斜拉桥的结构主跨与边跨长度分别为３７０ｍ 和１６０ｍ，边跨Ｌ２／主跨／Ｌ１＝０．４３，并且为了改善梁的受力 条件，在距离桥梁边跨５ １ ｍ处安设一辅助混凝土墩。为增 加桥梁的稳定性，需在桥梁多处设置橡胶支座：设计在 主桥的索塔处安设盆式橡胶支座，盆式橡胶支座承载力为 １２．５ＭＮ，按支座功能需求不同，在桥梁上下游侧分别安 单向和双向支座；桥梁的横向安设单向支座，支座承载能 力为６ＭＮ，其功能主要为侧向抗风网 ；辅助墩和过渡墩处 ２桥梁材料参数 双塔斜拉桥建设所用钢筋为普通钢筋，等级为Ｉ级和ＩＩ 级；桥梁斜拉所用材料为镀锌高强度低松弛钢丝，钢丝直 径为７ｍｍ，钢筋技术标准为ＧＢ１３０１３－９１和ＧＢ１４９９．９ｌ。固 定锚具采用国产的ＯＶＭ１ ５－２２型群锚系列产品，配套的产 品主要包括锚头、螺旋筋、锚垫板夹片以及与相应钢铰线 匹配的材料配件。冷铸锚锚杯及螺母采用４０Ｃｒ，拯件为锻 件，符合ＹＢ／Ｔ ０３６．７要求。 预应力钢铰线的原材料选择主要为‘ｐ Ｊｌ５Ｎ铰线，钢铰 线的标准强度为１ ８６０Ｍｐａ，公称直径标准为１５．２４ｍｍ，其 弹性模量１．９５×１０５ＭＰＡ。钢材钢板梁横梁及防撞护栏立柱 设置拉压式盆式橡胶支座，其抗拉压强度规格为抗拉４００ｔ、 抗压１３００ｔ。 ３．１索塔结构 钢索塔高度为９２．５ｍ，上塔部分使用钢一混凝土的组合材 选择采用低合金钢Ｑ３４５．Ｄ，其纵梁采用Ｑ３７０，采用的标准 符合ＧＢ．Ｔ１５９１—９４。防撞护栏横梁采用低合金钢Ｑ３９０一Ｄ、 ＧＢ／Ｔ１５９１ ９４。普通螺栓应符合ＧＢ７００．８８或Ｇ／３３０７７．８８的要 料，上塔柱截面形状为５０００ｍｍ Ｘ ３４００ｍｍ的空心矩形，切角尺 寸大小为４９０×４５０ｍｍ，桥塔壁厚纵×横为３６ｍｍ×３０ｍｍ， 桥塔顺桥向设两道壁板。塔顶拉锁锚固区为钢塔段为Ｑ３７Ｏ。Ｆ 塔部分为预应力混凝土，桥面以下承台以上索塔高５８ｍ，索塔 共设三个横梁 桥塔所用材料自下而上分别采用变截 预应 求，螺母及垫圈应符合ＧＢ６９９．８８的要求，高强度螺栓应符 合ＧＢ３０７７—８８的要求。 收稿日期：２０１５－３ １６ 作者简介：伊雅雯（１９８８～），女，本科，助理工程师，主要研究方向为道桥工程设计。 １１２ 价 ｌＩ．程 ＢＲ｜ＤＧＥ ＥＮＧ｜ＮＥＥＲ｜ＮＧ 表１：荷载组合分类表 组合 Ｉ ＩＩ ＩＩＩ 荷载内容 结构自重＋二期荷载＋车载＋支座位移 结构自重＋二期荷载＋车载＋支座位移＋系统升温＋风载 结构自重＋二期荷载＋车载＋支座位移＋系统降温＋风载 力混凝土结构、钢一混凝土组合材料和等截面全钢结构 斜拉 桥索塔高９２．５ｍ，为主跨的１／４。 ３．２斜拉索结构 部弯矩值最小。 ４－３成桥阶段移动荷载分析 成桥阶段移动荷载分析目的为对桥体结构的合理性进 行分析，移动载荷分析方法为计算桥梁建成后负载车辆移 动圈过程中对桥体结构产生的力学影响，得到车辆载荷在 各位置的最小和最大内力值。按照相关规范及设计要求， 斜拉索主要承担拉力斜拉索钢丝直径为７ｍｍ镀低松弛钢 丝，其抗拉强度大于１６７０ＭＰａ。斜拉索主要结构为钢索和锚 具，整个拉索体系布置成双索面扇形，内侧对称布置嘲。全桥 共计１０４根拉索，成对称形式布置，拉索间距从上到下依次为 ２ｍ×１３＋２．５ｍ×２，３．５ｍ；顺桥方向拉索间距为１０ｍ，对靠近 边跨端头附近的尾索进行加密，索距为７．５ｒｎ２×３．５ｍ。 ３＿３主梁结构 计算模型中定义为６个车道，车道荷载定义为公路一级。 桥体在车辆移动载荷作用下产生了位移变形，最大竖 直位移变形处发生在桥体主梁上主跨的跨中位置，主梁上 拱竖直位移为３５．９ｃｍ；桥体最大水平位移发生在向主跨塔 施工实践表明，如果主梁采用预应力混凝土结构，则不 能保证桥梁对抗裂性的要求，最终使得施工总体质量严重下 顶位置，水平位移达到了７．３ｃｍ；钢主梁的最大竖向挠度符 合规范要求，小于Ｌ／４００（８３ｃｍ），综合分析桥体梁在汽车 移动载荷作用下变形满足安全运行的要求。 降，加之施工环节中不可控因素较多使得施工变得复杂。如果 选用钢箱主梁结构，将会导致钢量较大，经济胜较低。为了保 证施工质量和经济性，最终主梁结构采用钢主梁与混凝土板共 ４结论 为了充分发挥双塔斜拉桥结构受力性能好、变形小、 伸缩缝少、行车平顺舒适、造型美观、抗震能力强等优 同受力的结合梁形式（见图１）。结合梁材料主要为钢梁和混 凝土板，主梁和横隔梁分别为Ｑ３７Ｏ￣１］Ｑ３４５。 点。本文主要从设计技术标准、桥梁参数、桥梁结构形 ４成桥阶段结构受力分析 ４．１设计荷载及载荷组合 设计载荷主要包含５项内容，即恒载、活载、温度应 式，以及设计载荷承受载荷方面充分介绍了某双塔斜拉桥 的设计方案。 力、支座沉降力和风载。双塔斜拉桥设计载荷包括结构自 重、二期恒载、车载、支座位移、系统升降温度应力和风 载，各计算项载荷按工程实际与相应规范取值。计算载荷 组合设３组，内容见表１所示。 参考文献 ［１】ＪＴＪ００１．１９９７．公路工程技术标准［ｓ］．北京：人民交通 出版社． ［２１试行１９６６—１２．０１．公路斜拉桥设计规范［Ｓ］．北京：人民 交通出版社． ４．２成桥阶段恒载状态分析 由梁的受力结构以及钢索塔和主梁弯矩图２可知，主梁 在自重和二期恒载的作用下受力发生变化，梁跨中的弯矩 值最大，其值为５７５５２．９ｋＮ・ｍ；梁两端位置（塔梁结合处） 的弯矩值最小，其值为一７９９９７．６ｋＮ・ｍ。主塔的最大和最小 弯矩值分别为１５９２０．９ｋＮ・ｍ和．１４５８６ｋＮ・１７１１，钢塔与钢一混凝 土组合塔段的结合处和下横梁处的弯矩值最大，下塔段底 ［３］林元培．斜拉桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４． 【４］９６一公路桥梁抗风设计指南，北京：人民交通出版社． ［５］戴永宁．《南京长江第三大桥钢索塔技术》，北京：人 民交通出版社，２００５． 【６］雷俊卿，郑明珠，徐恭义．悬索桥设计［Ｍ］．北京：人 民交通出版社．２００２． （上接第１１１页） 研究［Ｄ］．杭州：浙江大学，２００８． 【２］李宏男，李东升．土木工程结构安全性评估、健康监测 ［３］大跨径混凝土桥梁的试验方法［Ｓ］．ＹＣ４，１９８２． ［４】中华人民共和国交通部．ＪＴＧＤ６０—２００４，公路桥涵设计通 用规范［Ｓ］，北京：人民交通出版社，２００４． 及诊断述评［Ｊ］．地震＿ｖ－￣￣－ｂ工程振动，２００２，２２（３）： ８２．９Ｏ． １１ ３
