曾紅丁

摘 要：斜拉橋?qū)儆谒?、梁、拉索組成的超靜定結(jié)構(gòu)。獨(dú)塔斜拉橋通常采用塔梁固結(jié)體系，本文以實(shí)際項(xiàng)目為背景，介紹了該項(xiàng)目預(yù)應(yīng)力獨(dú)塔斜拉橋基本構(gòu)造，并采用有限建模，分析各荷載工況下主梁、索塔及拉索應(yīng)力強(qiáng)度情況，為類似項(xiàng)目提供參與。

關(guān)鍵詞：斜拉橋;獨(dú)塔;預(yù)應(yīng)力混凝土;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U448 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

斜拉橋因?yàn)槠涓呗柕乃魉菀壮蔀橐粋€(gè)地區(qū)標(biāo)志性建筑。獨(dú)塔斜拉橋不僅具有斜拉橋跨越能力大，造型美觀優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)造價(jià)一般比雙塔斜拉橋略低。當(dāng)跨越河流時(shí)需要懸臂澆筑施工時(shí)，獨(dú)塔斜拉橋往往采用墩塔梁固結(jié)體系。對(duì)于預(yù)應(yīng)力混凝土主梁獨(dú)塔斜拉，因?yàn)槌蓸蚝箜攀湛s徐變，往往需要二次調(diào)索才能達(dá)到較為理想的受力狀態(tài)。本文用實(shí)際項(xiàng)目，介紹了寬幅預(yù)應(yīng)力混土獨(dú)塔斜拉橋設(shè)計(jì)，可為類似項(xiàng)目提供參考。

1 工程概況

本項(xiàng)目位于惠州市，項(xiàng)目路線全長610 m，其中橋梁長580 m;主橋長180 m（采用90+90 m預(yù)應(yīng)砼獨(dú)塔斜拉橋），橋面總寬41.5 m;引橋長400 m，其中西引橋長220 m（2*35 m+5*30 m），東引橋長180 m（6*30 m），采用一級(jí)公路兼城市主干道，雙向6車道，設(shè)計(jì)時(shí)速60 km/h。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

主橋?yàn)榭鐝?0+90=180 m獨(dú)塔雙索面混凝土主梁斜拉橋，塔、梁、墩固結(jié)體系，跨越西林河。索塔采用“H”型索塔，平行直立塔柱;主梁采用混凝土雙主肋主梁（∏形截面）;斜拉索采用280鋼鉸線拉索，空間扇形雙索面。主橋標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置為：5.25（人+非）+2.25（錨索區(qū)）+0.5（護(hù)墻）+12.25（車行道）+1.0（隔離）+12.25（車行道）+0.5（護(hù)墻）+2.25（錨索區(qū)）+5.25（人+非）=41.5 m。主橋采用前支點(diǎn)掛籃施工。

主梁采用C55混凝土，標(biāo)準(zhǔn)斷面采用預(yù)應(yīng)力混凝土雙主肋（∏形截面）+縱向加勁肋斷面，主梁標(biāo)準(zhǔn)斷面寬度41.5 m，兩側(cè)挑臂設(shè)15 cm后澆帶，主梁頂面設(shè)置2.0%雙向橫坡。由于本橋橋面寬度較大，剪力滯效應(yīng)明顯，為了減少頂板剪力滯效應(yīng)，縱向設(shè)兩道小縱梁，高約1 m，寬0.5 m 。

索塔采用C50混凝土，塔、墩、梁固定結(jié)體系，橫向?yàn)椤癏”形索塔，索塔總高度為75.27 m（含塔頂裝飾），橋面以上索塔高度52.2 m，塔柱中心間距為29 m。下塔柱（墩）：橋面以下部分，高17.820 m，采用實(shí)心矩形截面，順橋向?qū)挾葹?.0 m，橫向?qū)挾?.5 m～4.5 m。

斜拉索采用280高強(qiáng)度環(huán)氧涂層鋼絞線索，標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度fpk=1 860 MPa，采用拉索群錨錨固體系。拉索在S1～S2號(hào)索采用34-φs15.2、在S3～S6號(hào)索采用55-φs15.2，在S7～S10號(hào)索采用61-φs15.2，在S11～S12號(hào)索采用73-φs15.2，在S13號(hào)索采用85-φs15.2。

3 結(jié)構(gòu)分析

本項(xiàng)目采用有限元分析軟件midas civil 2020及midas Civil Designer程序進(jìn)行計(jì)算分析。按照主橋梁部的實(shí)際構(gòu)造進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散，共

劃分單元821個(gè)、741個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中主梁136個(gè)單元，斜拉索52個(gè)單元，橋塔87個(gè)單元，承臺(tái)10個(gè)單元，樁基456個(gè)單元，斜拉索與主梁之間采用彈性連接中的剛性連接。結(jié)構(gòu)計(jì)算圖式見圖1。計(jì)算荷載包括成橋狀態(tài)下恒載、車道荷載、人群荷載、預(yù)應(yīng)力、風(fēng)荷載、砼收縮徐變、基礎(chǔ)沉降、主梁索塔梯度溫度、整體升降溫、拉索升降溫等，并按規(guī)范進(jìn)行組合驗(yàn)算其受力情況。

3.1 主梁驗(yàn)算

承載力極限狀態(tài)基本組合組合下，主橋最大彎矩值109 730 kN·m，塔梁固結(jié)處最小彎矩值-140 985 kN·m，塔梁固結(jié)處支點(diǎn)處最大剪力值24 519.7 kN;主塔根部處梁部最大軸力值-153 475 kN，最小軸力值-11 637.9 kN。圖2、圖3均滿足規(guī)范要求。

正常組合極限狀態(tài)頻遇組合下，底緣σst-0.85σpc≤0 MPa（拉應(yīng)力），圖4至圖5，滿足規(guī)范要求。

3.2 撓度驗(yàn)算

按《橋規(guī)》第6.5.3條規(guī)定，鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土受彎構(gòu)件計(jì)算的長期撓度值，由汽車荷載（不計(jì)沖擊系數(shù)）和人群荷載頻遇組合在梁式橋主梁產(chǎn)生的最大撓度不應(yīng)超過計(jì)算跨徑的1/600。

按照《橋規(guī)》第6.5.3條驗(yàn)算：26號(hào)節(jié)點(diǎn)汽車荷載（不計(jì)沖擊系數(shù)）和人群荷載頻遇組合最大撓度設(shè)計(jì)值fd=38.987 mm≤最大撓度允許值fn=148.334 mm，滿足規(guī)范要求;

按照《橋規(guī)》第6.5.3條驗(yàn)算：100號(hào)節(jié)點(diǎn)汽車荷載（不計(jì)沖擊系數(shù)）和人群荷載頻遇組合最大撓度設(shè)計(jì)值fd=39.002 mm≤最大撓度允許值fn=148.334 mm，滿足規(guī)范要求。

3.3 主塔靜力計(jì)算

主塔計(jì)算控制截面采用1-1塔根截面、2-2上塔柱最下端空心截面、3-3上塔柱配筋變化截面。分別取最不利工況，最大彎矩、最大軸力并發(fā)內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，各截面內(nèi)力如表1。經(jīng)計(jì)算承載力和裂縫均滿足規(guī)范要求。

4 結(jié)論

（1）本文對(duì)90+90 m預(yù)應(yīng)力砼獨(dú)塔斜拉橋設(shè)計(jì)作了介紹，并對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了靜力分析，主梁在頻遇組合下保持受壓狀態(tài)，主塔在最不利荷載下處小偏心受壓，均滿足規(guī)范要求，并有較大的安全儲(chǔ)備。

（2）本橋橋面寬度較大，剪力滯效應(yīng)明顯，通過設(shè)置縱向兩道小縱梁，可以大幅度減少剪力滯效應(yīng)。

（3）預(yù)應(yīng)力混凝土主梁獨(dú)塔斜拉，因?yàn)槌蓸蚝箜攀湛s徐變，往往需要二次調(diào)索，且第二次調(diào)索幅度不宜過大，這需要經(jīng)過多次試算，才能達(dá)到較為滿意結(jié)果。

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