第４１卷第２８期 ・１５６・ ２ ０ １ ５年１ ０月 山 函 建 筑 Ｖ０１．４１ Ｎｏ．２８ ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ０ｃｔ． ２０１５ 文章编号：１００９－６８２５（２０１５）２８－０１５６．０３ 大跨度混合梁斜拉桥方案设计 张俊娟 穆卓辉 （Ｉ．杨凌职业技术学院，陕西杨凌７１２１００；２．内蒙古自治区交通建设工程质量监督局，内蒙古呼和浩特０１００１０） 摘要：按辅助墩布置、结合部位置及塔高变化进行了４种８８０ ｍ跨径混合梁斜拉桥方案的计算，分析了各种因素对８８０ ｍ混合 梁斜拉桥方案的影响及变化趋势，获取了大跨度混合梁计算方面的重要信息，对大跨度混合梁的工作特性有了初步的了解，为将 来的详细计算提供了原始的分析数据。 关键词：斜拉桥，混合梁，辅助墩，塔高，方案 中图分类号：Ｕ４４８．２７ 文献标识码：Ａ 斜拉桥按加劲梁材料不同可分为钢斜拉桥、混凝土斜拉桥和 边跨架设辅助墩可以提高全桥刚度。研究显示，设１个辅助 钢一混凝土组合梁斜拉桥，后者又分为结合梁斜拉桥与混合梁斜 墩时塔脚弯矩可以降低到原来的４０％左右，设２个辅助墩时主梁 拉桥 ， 。 跨中弯矩可以继续降低１０％左右，设３个及以上辅助墩时影响幅 钢箱梁斜拉桥施工进度快，质量可靠度高，技术成熟，但钢箱 度较小，个别反而略有回升。已建混合梁斜拉桥辅助墩布置见表 梁价格较贵，后期养护量大，而且刚度差。混凝土箱梁斜拉桥技 １。结合方案边跨地质地形，提出采用边跨３个辅助墩方案。 术成熟，刚度及受力性能好，在跨度小于５００ ｍ时能发挥其造价 １．２结合部位置 低的优势，但施工速度慢，跨越能力小。混合梁斜拉桥具有与钢 由于混凝土箱梁和钢箱梁刚度差别较大，连接部位容易出现 主梁相同的优点，还能节约钢材用量，且其刚度及抗风稳定性均 应力集中、折角等构造上的弱点。因此选择合理的结合部位置是 优于钢主梁。 很重要的。选择结合部位置应该考虑以下几个方面：１）结合部截 混合梁斜拉桥加大了边跨主梁刚度和重量，从而增加了全桥 面位置处弯矩、剪力和轴力以及扭矩都应该比较小；２）结合部接 整体刚度，减少了主跨变形，而且减少和避免边跨支点出现负反 头位置应具有良好的抗疲劳性和耐久性；３）施工方便，质量容易 力。在６００ ｍ以上跨度时，混合梁斜拉桥具有经济性。自１９９６年 保证；４）锚跨长度以及结合部外形尺寸过渡比较合适。 汕头岩石大桥采用混合梁斜拉桥以来 ，在我国发展迅速，徐浦 根据已建混合梁斜拉桥结合部位置可以分为３种形式：１）结 大桥、苏通长江大桥等大跨径桥梁均采用混合梁斜拉桥 。 合部设置在边跨的部分梁段；２）结合部设置在塔梁相交附近； 鉴于以上比较，结合鄂东长江大桥地质地形条件的特点，提 ３）结合部设置在主跨。 出采用８８０ ｍ混合梁斜拉桥方案。 结合上述原则，提出采用结合部设置在边跨部分梁段和结合 １ 总体设计 部设置在塔梁相交附近两种情况进行比较。 总体方案的确定涉及到地形地质、气象、通航要求、荷载标 １．３桥塔高度 准、建筑材料、施工方法等等很多方面的考虑＿５ Ｊ。８８０ ｍ混合梁斜 国内双塔斜拉桥塔跨比一般选用４ ｍ一５．５ ｍ，并使边索与水 拉桥方案的确定综合考虑了上述各方面的影响。下面仅针对方案 平线夹角控制在０．２５。一２５。；表１列出了国内外已建混合梁斜拉 的辅助跨布置、结合部布置和塔高３个方面进行进一步分析比较。 桥部分参数 。本桥方案采用３种塔高来进行对比。 １．１辅助跨布置 ２结构设计 中西部地区推进，悬臂浇筑法能有效克服中西部地区山高沟深的 参考文献： 自然条件，具有广阔的应用前景。 ［１］ 常天冰．悬臂浇筑连续箱梁施工工艺及控制要点［Ｊ］．中国 连续梁桥悬臂浇筑施工中，需要经过数次体系转换，施工工 新技术新产品，２０１４（４）：３９—４１． 艺复杂，难度较大。因此，做好施工中安全管理和施工控制，坚持 ［２］ 李小和．桥梁悬臂灌筑及钢管拱安装施工技术［Ｚ］．２００８． 施工中的线性和应力控制，保证其符合设计要求是其中的关键， ［３］ 吴文清．预应力混凝土连续梁桥悬臂浇筑施工知识讲座 这对降低施工风险，确保施工质量是非常重要的。 ［ｚ］．２００４． Ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｐｏｕｒｉｎｇ Ｊｉａ Ｙａｎｂｉｎｇ （Ｓｈａｎｘｉ Ｃｈａｎｇｘｉｎｇ ＆Ｂｒｉｄｇｅ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｉ ０４６０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｃｏｐｅ ｏｆ ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ ｐｏｕｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ，ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ０ ｓｅｃｔｉｏｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｈａｎｇｉｎｇ ｂａｓｋｅｔ ａｓｓｅｍ ｂｌｙ，ｈａｎｇｉｎｇ ｂａｓｋｅｔ ｃｏｎｓｔｕｒｃｔｉｏｎ，ｃｌｏｓｅｄ ｐｅｒｉｏｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｓｙｓｔｅｍ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ ｃａｎｔｉｌｅ— ｖｅｒ ｐｏｕｔｉｎｇ，ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｋｅｙ ｐｏｉｎｔｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｍｏｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎ— ｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｂｅａｍ，ｃａｎｔｉｌｅｖｅｒ，ｐｏｕｔｉｎｇ，ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ 收稿日期：２０１５—０７＿２９ 作者简介：张俊娟（１９７９一），女，硕士，讲师 第４１卷第２８期 ２ ０ １ ５年１ ０月 张俊娟等：大跨度混合梁斜拉桥方案设计 ・ｌ５７・ 表１ 国内外已建混合梁斜拉桥 项目名称 广东汕头磐石大桥 湖北武汉白沙洲大桥 ｍ 位置 型号 表５拉索布置及计算 应力幅／ＭＰａ 安全系数 最大 最小 平均 最大 最小 平均 边 从梁端至塔柱为４＠７－３０１，４＠７－ 跨 ２６５，６＠７．２５３，５＠７＿２２３，５＠７－ １８８ １８７．３＠７－１３９ 桥跨布置 ２ Ｘ４７＋ｌ００＋５ｌ８＋１００＋２×４７ ５０ ４－１８０＋６１８＋１８０＋５０ 桥面以 塔跨比 桥全宽 上塔高 ｌｌ３ １４８ ４．６ ３０．４ ４．２ ３０．２ ８８ ｌｌｌ ３．１ ２．５ ２．７ 浙江舟山桃天门大桥 ２×４８＋５０＋５８０＋５０＋２×４８ ２５＋２×７０＋７９．７５ １２３ ２Ｏ８ １８０ １５５ ４．７ ４９ ．２７．６ ５０．９ 中国昂船洲大桥 ７９．７５＋２ ０１８＋ ６９Ｘ７０＋６９．２５＋１ ．由 从跨中至塔柱为３＠７－２８３，３＠７ 跨 ２６５，３＠７－２５３，６＠７－２２３，４＠７ １２６ １８７，３＠７－１６３，３＠７－１３９，２＠７－１２１ ８８ Ｉｌ３ ３．１ ２．５ ２．７ 日本多多罗大桥 法国诺曼底大桥 ２×５０ ４－１７０ ４－８９０＋２７０＋５０ ６ Ｘ４３．５＋９６＋８５６＋６ Ｘ４３．５＋９６ ４．９ ３０．３ ５．５ ２１．２ ３计算结果分析 针对上述４种桥型方案及计算结果，可得到如下体会： 考虑上述因素，针对８８０ ｍ混合梁斜拉桥拟定了４种方案进 行比较 ， 。 １）塔底内力：弯矩、剪力随着塔高增加减小，塔底轴力则反 １）方案１：钢混结合部位于边跨，桥面下横梁距塔顶高度约 １７８ ｍ。桥型方案见图１。 ／ ６９索 距／ １ ０２５．６／ ＼索６＼ Ｉ ６１距９ ６（７ ．２ 图１方案１桥型布置（单位；Ｉｌ１） ２）方案２：钢混结合部位于塔柱１０ Ｉｎ处，桥面下横梁距塔顶 高度约１７８ ｍ。桥型方案见图２。 ／ ∞索距 、之 ｐ－－一． ／／ ＼索＼ 距 ， ６ ６ ６ １ ６ Ｏ ６一 Ｌ ２８０．５ Ｉ８５９ ２８０．５ 图２方案２桥型布置（单位：ｍ） ３）方案３：钢混结合部位于边跨，与方案１相同。桥面下横梁 距塔顶高度约２１２ ｍ。索距与方案１相同。 ４）方案４：钢混结合部位于塔柱１０ ｍ处，与方案２相同。桥 面下横梁距塔顶高度约２１２ ｍ。索距与方案２相同。 分别计算上述４种方案主要控制部位的内力、应力、位移，拉 索的布置、应力幅及安全系数等＿２．３ Ｊ。此处仅列出方案ｌ的计算 结果，见表２～表５。 表２承载能力极限状态下主要控制部位内力 计算位置 ／ｋＮ・ｍ Ｑ ／ｋＮ Ｎ ｋＮ 桥塔塔底 ｌ １８３ ３８９ —８ ６７２ ８８２ ７８６ 混凝土梁 支点附近 ２７６ ２２６ ２４ ９９８ ４２５ ９１１ 结合部 一１４４ ６０７ 一ｌ３ ｌ５０ ４０５ ７４０ 跨中 一９５ ４０８ ３ ７２２ —３ｌ ２２８ 钢粱 塔柱处 一１０６ ０４９ 】４ ４４３ ２５５ ８ｏ８ 结合部 一１３３ ９９９ ７ １８６ ２５０ ０２４ 表３正常使用极限状态下主要控制部位应力 ＮＰａ 部位 最大正应力验算 抗裂性验算 桥塔塔底 １０．３６ ３．３６ 混凝土梁 支点附近 ｌ１．６８ ０．８７ 结合部 ９．７１ ３．９５ 跨中 一５０ ６４ 钢梁 塔柱处 １３５．１７ 结合部 ８６．９３ 表４位移 ｎｌ 位移 塔顶水平位移 梁端水平位移 主梁跨中竖向位移 成桥状态 ０．Ｏ２ｌ ０．２２ —０．Ｏ６ 运营状态 ０．１７５。一０．３４３ ０．４４５。０．０１４ —０．０５，一１．１６ 活载作用 ０．００１。一０．２０７ —０．０１５．０．Ｏ２８ ０，一１．０９ 之。同等趋势下，结合部设置在边跨的塔底内力比结合部设置在 塔梁相交附近的塔底内力要小。 ２）结合部混凝土梁内力：结合部混凝土梁弯矩随着塔高增加 而增加，剪力及轴力则反之。同等趋势下，结合部设置在边跨的 混凝土梁弯矩比结合部设置在塔梁相交附近的混凝土梁弯矩要 小，而轴力及剪力趋势相反。 ３）结合部钢箱梁内力：结合部钢箱梁弯矩及剪力随着塔高增 加而增加，轴力反之。同等趋势下，结合部设置在边跨的钢箱梁 弯矩比结合部设置在塔梁相交附近的钢箱梁弯矩要小，而轴力及 剪力反之。 ４）应力验算：塔底、结合部钢箱梁和混凝土梁最大正应力随 着塔高增加而减小。同等趋势下，结合部设置在边跨方案的塔 底、结合部钢箱梁最大正应力比结合部设置在塔梁相交附近方案 的塔底、结合部钢箱梁最大正应力要小，而结合部混凝土梁趋势 相反。 ５）整体刚度：桥梁整体刚度随着塔高增加而增加。同等趋势 下，结合部设置在边跨方案的桥梁整体刚度和结合部设置在塔梁 相交附近方案的桥梁整体刚度基本相同。 ６）拉索：桥梁拉索型号随着塔高增加可以减小。由于拉索型 号改变，所以无法从应力幅值看出各方案变化趋势。 从以上分析可知，结合部位置选择不同带来了全桥受力的变 化，但并未发现哪种方案具有绝对的优势或劣势。因此合理选择 结合部位置应综合考虑计算结果及施工方案。随着塔高增加桥 梁整体刚度增加，但塔高的增加带来索塔施工难度增加，并减小 了索塔的施工稳定性，因此对索塔的高度应综合考虑各方面的影 响来确定。 ４结语 利用桥梁专用软件建立了４种不同布置的８８０ ｍ钢一混凝土 混合梁斜拉桥方案，并对其进行了静力分析，获取了大跨度混合 梁计算方面的重要信息，对大跨度混合梁的工作特性有了初步的 了解。文中所收集的资料和有限元分析结果是可信的、所得到的 数据具有一定的准确性，为将来的详细计算提供了原始的分析 数据。 参考文献： ［１］ 刘士林，梁智涛．斜拉桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００２． ［２］林元培．斜拉桥［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４． ［３］ 周孟波．斜拉桥手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００４． ［４］ 李亚飞．混合梁斜拉桥整体与局部计算分析［Ｄ］．合肥：舍 肥工业大学，２０１４． ［５］ ＪＴＧ Ｄ６２－－２００４，公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计 规范［ｓ］． ［６］ＪＴＧ Ｄ６０－－２００４，公路桥涵设计通用规范［ｓ］．
