覃石生

廣西大學 土木建筑工程學院，廣西 南寧 530004

1 現(xiàn)代斜拉橋

橋梁業(yè)界一般認為，第一座現(xiàn)代化斜拉橋是德國工程師于1955 年建造的Stromsund 橋，該橋主跨183m，斜拉索采用稀索體系，主梁則采用鋼結構進行建造［1］。此后，隨著材料技術、工業(yè)技術及計算機技術的快速發(fā)展，斜拉橋結構理論及施工技術得到迅猛發(fā)展，工程師們在這短短的幾十年間建造了許多就是矚目的超大跨斜拉橋。如日本的多多羅大橋［2］，主跨長890m，主塔采用寶瓶型結構，斜拉索采用密索體系，主梁采用組合梁結構，即邊跨采用預應力混凝土結構，中跨采用鋼桁梁結構，此種結構形式即減輕了中跨主梁自重，還減低了用料成本。該橋建成是還獲得了“20 世紀最長斜拉橋”稱號。此外，目前已建成的世界最大跨斜拉橋［3］位于俄羅斯符拉迪沃斯托克市，該橋主跨達1104m，主塔高度達320.9m，主梁為抗扭剛度較大的正交異性鋼箱梁結構，全橋耗資11 億美元。而我國目前在建的常泰長江大橋主跨達1176m，與俄羅斯島大橋相比，該橋結構更為復雜，該橋集合了高速公路、普通公路及城際鐵路于一體的“超級斜拉橋”［4］，該橋預計2025 年竣工，屆時我國將重奪世界最大跨斜拉橋稱號。

2 斜拉橋結構的優(yōu)缺點

與普通梁橋（如圖1 所示）相比，斜拉橋即是帶有多點彈性支撐且受軸向力的梁橋結構。因此，斜拉橋結構的優(yōu)點在于：斜拉索對主梁進行多點彈性支撐，減小了主梁彎矩使得斜拉橋能夠輕松突破梁橋極限跨徑瓶頸（如圖2 所示），挺進千米級橋梁跨徑領域，甚至能與懸索橋進行超大跨橋梁結構比選。缺點：但也因為有斜拉索的存在，當斜拉橋跨徑不斷增大時，每根斜拉索水平分力不斷疊加并作用于主梁上（如圖3 所示），導致主塔根部主梁軸力急劇增加，當軸力超過主梁極限承壓能力時，主梁會出現(xiàn)屈曲現(xiàn)象；此外，由于斜拉橋跨徑不斷增加，斜拉索長度也會相應增加，此時斜拉索將會出現(xiàn)明顯的垂度效應［5］，導致斜拉索實際承載能力下降，影響斜拉橋結構整體穩(wěn)定性。

圖1 連續(xù)梁橋彎矩圖

圖2 斜拉橋彎矩圖

圖3 斜拉橋主梁軸力計算簡圖

3 解決辦法

基于限制現(xiàn)代斜拉橋極限跨徑的關鍵問題，結合現(xiàn)有工業(yè)技術及斜拉橋理論知識提出以下兩點解決辦法。其一：在主塔根部設置鋼與混凝土疊合的結構形式，共同承擔主梁軸力，同時，跨中斷主梁采用自重較輕的鋼桁梁結構，從而達到降低斜拉索索力的目的；其二：研制極限承載力更高的斜拉索。

4 結語

通過研究現(xiàn)有斜拉橋發(fā)展現(xiàn)狀，總結得出斜拉橋正往超大跨度方向邁進，而主梁軸向抗壓能力及斜拉索極限承載力成為限制斜拉橋往更大跨度發(fā)展的瓶頸。提出改變斜拉橋主梁主塔根部主梁結構形式及研制更高承載力的斜拉索的形式來提高斜拉橋極限跨徑。