孫 勇

杭州市城鄉(xiāng)建設設計院股份有限公司 浙江 杭州 310004

1 工程概況

某大跨度矮塔斜拉橋位于廣東，所跨河道主要通行海輪，通航標準為內(nèi)河Ⅳ級航道，橋位處河面寬約200m，橋梁軸線與河道軸線間的夾角70°。河口岸線順直，自然條件好，高潮時約有3.5m的通航水深，基本能滿足500噸級駁船進出。隨著河道整治工程的實施、河道底寬將拓寬至250m以上，水域較寬，水深條件將加深至-1.6m以上，適當浚深后，能滿足1000噸級船舶通航和調(diào)頭要求。

該橋的建設對區(qū)域沿江公路主干線的貫通以及沿線地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展具有極其重要的意義。

2 主要技術(shù)標準

（1）公路等級：高速公路；

（2）設計荷載：公路-Ⅰ級；

（3）計算行車速度：120km/s；

（4）最高通航水位3.45m，通航凈空高11.5m；

（5）抗震烈度：地震基本烈度6°；地震動峰值加速度為0.10g；

（6）橋梁橫斷面布置：單幅橋面寬度19.85-22.05m；

（7）豎曲線參數(shù)：縱面位于R=3000m豎曲線上，縱坡1.37%。

3 總體設計

主橋采用（118+215+118）m半漂浮體系雙塔部分斜拉橋[1]，全長450m。該橋橫向設置三根塔柱，塔高49m，塔柱斷面采用實心矩形結(jié)構(gòu)。橋梁分幅布置，主梁采用單箱三室變高預應力混凝土箱梁，跨中梁高3.5m，墩頂高8m（見圖1）。

圖1 橋型總體布置圖

3.1 結(jié)構(gòu)設計

（1）主梁

主梁采用單箱三室橫斷面預應力混凝土箱梁，主塔處梁高8m，為主跨度的1/26.875，跨中梁高3.5m，為主跨度的1/61.429。箱梁頂面寬38m，箱底寬為26.27-27.75m。頂板厚28-70cm，底板厚28-80cm，邊腹板厚70-100cm,中腹板70-100cm。

主梁采用三向預應力結(jié)構(gòu)，縱向鋼束分別采用15-19與15-16兩種鋼束，橫向用BM15-5，配合標準強度為1860MPa的低松弛預應力鋼絞線，豎向采用YJM15-3錨具，配合15-3預應力鋼絞線。

（2）橋塔

橋塔采用門形框架結(jié)構(gòu)，橫向共3根塔柱，主墩承臺以上塔高64.5m，橋面以上高為40m。斷面采用矩形，其中中塔柱斷面尺寸為4×4m，邊塔柱斷面尺寸為2.5×4m。為提高橋塔景觀效果，在塔柱景觀效果，在橋塔斷面不同位置分別設置外凸的裝飾線條與裝飾槽口，塔頂削角處理。塔身上部設有鞍座，塔頂鞍座采用分絲鋼管結(jié)構(gòu)，在兩側(cè)斜拉索出口處索體上設有索夾[2]。為與斜拉索鞍座相適應，分絲鋼管采用圓弧形，彎曲半徑為2.5-4.0m。

為增加橋塔的橫向穩(wěn)定性，在主梁下緣及塔頂附近各設置預應力鋼筋砼橫梁一道，下橫梁斷面尺寸5×5m，上橫梁斷面尺寸2×3m。

（3）拉索

斜拉索采用高強度低松弛鋼絞線拉索體系,每根拉索采用73根7?5填充型環(huán)氧噴漆鋼絞線，標準強度1860MPa，匹配可換索的OVM250-73型群錨錨具。邊、中塔斜拉索分別采用單索面與雙索面，每個塔上設有8對斜拉索。斜拉索呈扇形布置，塔上索距2m，順橋向梁上索距為8m。索在垂直面投影的水平傾角為22.477°-35.25°。梁上塔柱側(cè)無索區(qū)長度為30.25m，塔上無索區(qū)長度為20m。為提高拉索耐久性，索體外部采用HDPE套管包裹。

（4）下部結(jié)構(gòu)

主墩墩柱與橋塔一體化設置，斷面尺寸在順橋向加粗至5m。主墩承臺厚5m，平面呈啞鈴形布置，順橋向7.15m，橫橋向總長54.8m。承臺下設直徑2.5m鉆孔灌注樁21根，樁基進入7-3中風化混合片麻巖不少于2m，每根樁上部15m范圍內(nèi)設鋼護筒。過渡墩采用蓋梁柱式墩，單幅橫向設置墩柱兩根，墩柱上大下小，斷面尺寸橫橋向為2.4，順橋為由下部的2.0增加至上部的2.5m。承臺厚2.5m，平面采用啞鈴形，下設直徑1.8m的鉆孔灌注樁6根（如圖2）。

圖2 主墩及1/2過渡墩承臺平面圖

3.2 結(jié)構(gòu)計算情況

采用通用計算軟件Midas進行, 總體靜力計算采用平面桿系模式計算，箱梁為平面梁單元?？傮w計算根據(jù)橋梁施工流程劃分結(jié)構(gòu)計算階段，根據(jù)設計的合攏方法模擬合攏步驟，根據(jù)荷載組合要求的內(nèi)容進行內(nèi)力、應力、箱梁極限承載力和抗裂驗算，驗算結(jié)構(gòu)在施工階段、運營階段應力、箱梁極限承載力及整體剛度是否符合規(guī)范要求，見表1。

表1 荷載組合情況表

（1）主要計算結(jié)果

①主梁

施工階段箱梁最大壓應力(階段100)為18.2MPa，出現(xiàn)在跨中附近上緣，最大拉應力(階段93)為0.4MPa，出現(xiàn)在該階段安裝塊件下緣，最大拉、壓應力均滿足規(guī)范要求。

運營階段：最不利組合時，箱梁混凝土最大壓應力為17.4MPa，出現(xiàn)在墩頂附近下緣，箱梁不出現(xiàn)拉應力，最小壓應力為1.4MPa，出現(xiàn)在中跨跨中下緣。運營階段箱梁最大壓應力滿足規(guī)范要求。

持久狀態(tài)箱梁最大主壓應力為17.4MPa，小于規(guī)范容許值21.3MPa，滿足規(guī)范要求。

②主塔

考慮汽車荷載、溫度作用、基礎不均勻沉降、風荷載、汽車制動力等效應作用下，主塔塔底配兩排直徑為28的鋼筋，每排鋼筋由間距12～18厘米兩根一組的束筋組成,鋼筋距邊緣距離分別為10cm、60cm。

主塔承載能力及裂縫寬度均滿足規(guī)范要求。

③斜拉索

拉索采用15-73鋼絞線，鋼絞線抗拉強度標準值為1860MPa。根據(jù)《公路斜拉橋設計細則》，矮塔斜拉橋斜拉索容許應力可采用0.6fpk。經(jīng)計算，單根斜拉索計算最大拉應力749.9MPa，最小拉應力485.3MPa，拉索應力均滿足要求，最大應力幅107MPa，滿足疲勞驗算要求。

④剛度

成橋階段箱梁跨中附近下?lián)?17mm。短期效應作用下扣除結(jié)構(gòu)自重后中跨最大下?lián)隙葹?9.6mm，最大上拱度為31.6mm，位移絕對值之和為111.2mm，考慮撓度長期增長系數(shù)1.413，位移絕對值之和為157.1mm，小于L/600=360mm，結(jié)構(gòu)剛度滿足規(guī)范要求。

圖3 計算模型圖

4 施工方案

①下部結(jié)構(gòu)現(xiàn)場澆筑，插打鋼護筒進行鉆孔施工，承臺采用筑島圍堰施工；

②在墩身完成施工后，搭設墩旁托架，并利用墩旁托架澆筑0#塊，然后在0#塊上拼裝掛籃，利于掛籃分節(jié)段懸臂施工主梁。在主梁懸臂施工的同時，合理安排主塔的施工，當主梁懸臂施工到一定長度時，掛設拉索，并利用拉索懸臂施工剩余主梁，直至主梁合龍；

③附屬設施施工[3]。

5 結(jié)語

本文對某大跨度矮塔斜拉橋的結(jié)構(gòu)設計和施工設計作了概要介紹。項目竣工后，加強河道兩岸的聯(lián)系，對于完善區(qū)域路網(wǎng)、加快沿線地塊的開發(fā)建設與經(jīng)濟濟發(fā)展具有十分重要的意義。工程的建設提升了道路兩側(cè)的景觀效果，橋梁本身良好的景觀效果提高了城市的品味，為周邊區(qū)塊居民提供優(yōu)美、舒適的工作和生活環(huán)境。工程建設充分體現(xiàn)科學、系統(tǒng)、以人為本的設計思路，獲得了一致好評。該橋的成功實現(xiàn)為同類的橋梁是設計和施工提供了可供參考的范例。