聶開羽

（四川西南交大土木工程設(shè)計(jì)有限公司廣州分公司，廣東 廣州 510095）

1 概況

斜拉橋作為一種拉索結(jié)構(gòu)，比梁式橋有更大的跨越能力，而且由于拉索的自錨特性，不需要如同懸索橋那樣的巨大錨碗，在河口海岸的軟土地上需要建造大跨度橋梁時(shí)，具有競(jìng)爭(zhēng)力和可行性。從1975年到現(xiàn)在，我國(guó)已建成30多座大跨度斜拉橋。

表1 我國(guó)跨徑≥400m的斜拉橋（僅示意部分）

2 斜拉橋發(fā)展現(xiàn)狀

斜拉橋是一種由梁、塔、斜拉索組成的組合體系橋梁。其基本受力特點(diǎn)為：斜拉索為受拉構(gòu)件，將主梁及活載等傳給橋塔，橋塔基本以受壓為主，而主梁像一條多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)梁，同時(shí)由于斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征為偏心受壓構(gòu)件。

2.1 總體布置形式及各自特點(diǎn)

常見立面布置形式為：

（1）單塔單跨斜拉橋：主塔放在有利一側(cè)，主跨跨越河流、道路等障礙物，邊跨不跨越其他障礙物，直接采用地錨，跨度較小。

（2）單塔雙跨斜拉橋：主跨和邊跨都可以跨越河流或者障礙物，其中有的邊跨采用地錨。

（3）雙塔三跨斜拉橋：當(dāng)跨度不大的時(shí)候，遇到非對(duì)稱地形，或者一側(cè)有障礙物，應(yīng)首先考慮單塔斜拉橋，如跨度過大時(shí)再考慮采用雙塔三跨斜拉橋，這種形式也是國(guó)內(nèi)斜拉橋主要采用的形式。

（4）三塔和多塔斜拉橋：由于沒有錨墩處背索的約束作用，剛度偏小，內(nèi)力增大，在跨度較大時(shí)必須采取措施提高剛度，如增加橋塔剛度、增加輔助索、增大主梁自重、設(shè)置輔助墩等。

（5）矮塔斜拉橋：與普通斜拉橋相比，這種橋型梁高較高，其受力體系為連續(xù)剛構(gòu)和斜拉橋的組合，其主要優(yōu)點(diǎn)為橋塔較低，抗疲勞性能好，特別適用于活載較大的鐵路橋梁。

（6）其他斜拉橋：斜拉橋和懸索橋、拱橋、連續(xù)剛構(gòu)等均可組成組合體系，國(guó)外應(yīng)用較多。

2.2 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系形式

主要體系有四種體系：漂浮體系、半漂浮體系、塔梁固結(jié)體系、剛架體系，

漂浮體系，特點(diǎn)是塔和墩固結(jié)，塔和梁分離，主梁可以視為由纜索吊起，在縱向可稍作浮動(dòng)的一種具有多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。

半漂浮體系，特點(diǎn)是塔墩固結(jié)，塔墩上設(shè)置支座支承主梁，主梁可視為有多點(diǎn)彈性支承的三跨連續(xù)梁，與漂浮體系相比，其內(nèi)力在支點(diǎn)處斷面急劇變化，負(fù)彎矩較大，構(gòu)造方面需要注意。

塔梁固結(jié)體系，特點(diǎn)是將塔與梁完全固結(jié)并通過支座支承在墩上，可視為一根連續(xù)梁，只不過在兩頂采用斜拉索加強(qiáng)。

剛架體系，其特點(diǎn)是塔、梁、墩全部固結(jié)起來，可視為具有多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)剛構(gòu)，缺點(diǎn)是其剛接點(diǎn)及墩底均會(huì)出現(xiàn)很大的溫度附加彎矩，對(duì)應(yīng)位置截面必須加大。

2.3 斜拉索

2.3.1 稀索和密索

早期斜拉橋主要采用稀索體系，因受力要求梁高較大，現(xiàn)在大多新建的斜拉橋采用密索，可以減少梁高，使得橋梁造型更加輕巧。

2.3.2 索距

斜拉索的索距和主梁的重量有直接關(guān)系，其中混凝土主梁的索距一般為6～8m，鋼主梁的索距一般為12～24m。

2.3.3 索形

索形主要有以下三種：

（1）輻射形（也稱放射形）：此種索形的斜拉索用量最少，缺點(diǎn)是塔頂索的錨固過于集中，需要認(rèn)真考慮錨固構(gòu)造的合理性。

（2）豎琴形（也稱平行形）：此種索形的斜拉索用量最多，優(yōu)點(diǎn)是造型美觀，特別適用于單索面。

（3）扇形（也稱平行形）：介于以上兩種索形之間。

2.3.4 索面

索面有以下四種：

（1）單索面：視覺效果好。

（2）雙索面：抗扭剛度由梁和索同時(shí)提供。

（3）三索面：適用于橋?qū)捥貏e大的情況。

（4）四索面：一般用于分幅布置的橋梁。

2.4 主梁材料及截面形式

主梁可采用的材料主要有：（1）鋼主梁（2）混凝土主梁（3）疊合梁（4）鋼主梁和混凝土主梁縱向組合（5）疊合梁和混凝土主梁縱向組合。在選用材料的時(shí)候需要綜合造價(jià)、運(yùn)輸條件、主跨跨度、后期養(yǎng)護(hù)、工期要求多個(gè)方面來合理選定主梁材料。我國(guó)較多應(yīng)用的是鋼主梁和混凝土主梁。

鋼主梁主要有以下形式：鋼桁梁、鋼板梁、邊箱中板式、倒梯形鋼箱梁、流線型扁平鋼箱梁等。

混凝土主梁主要有以下形式：實(shí)體雙主梁截面、板式樣邊主梁截面、分離雙箱截面、整體箱形截面、板式箱形截面等。

2.5 橋塔布置形式

橋塔的選定主要從橋梁縱向剛度，確定的施工工藝，以及對(duì)景觀的要求三個(gè)方面考慮。主要分為以下幾類：

（1）單柱形：剛度較小、施工簡(jiǎn)單，應(yīng)用最多。

（2）V形和Y形：橋塔高度較小，適用于上空受限的情況。

（3）A形、倒Y形和空間框架形式：多用于多塔斜拉橋的剛性塔。

截面主要采用矩形、六角形截面，其角部可以設(shè)計(jì)成圓角、倒角或切角的形式。

2.6 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題

斜拉索作為斜拉橋的主要受力構(gòu)件，若其突然斷裂，很可能導(dǎo)致整個(gè)結(jié)構(gòu)瞬間遭到毀滅性破壞，因此斜拉索的防護(hù)就成為重中之重。

在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮到在正常交通通行的情況能安全快速的更換斜拉索，同時(shí)應(yīng)特別重視斜拉索的防腐，采用各種涂層、添加劑、套管壓漿等方法增加斜拉索的耐腐蝕性。

同時(shí)應(yīng)考慮斜拉索的疲勞壽命，根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果，斜拉橋使用的鋼絞線不僅僅應(yīng)該有長(zhǎng)的平均壽命，并且應(yīng)該有低的疲勞壽命的變異性。

3 結(jié)語

斜拉橋結(jié)構(gòu)輕巧，跨越能力大，美觀大氣，雖然我國(guó)已經(jīng)建成了大量斜拉橋，但在一些關(guān)鍵技術(shù)難題上仍然需要進(jìn)一步進(jìn)行全面、細(xì)致的研究，比如研究超大跨斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系及其力學(xué)性能、將輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐腐蝕性高性能材料應(yīng)用于斜拉橋、提高斜拉橋抗災(zāi)性能，加強(qiáng)斜拉橋施工過程中的措施研究等。