中小跨徑混凝土斜拉橋設計探析

魏顯斌

摘 要：隨著我國科學技術(shù)水平的發(fā)展，我國公路建設和橋梁建設的水平在逐年的提高，構(gòu)造結(jié)構(gòu)也是變得多樣化。當前形勢下，在城市之中建造橋梁，一般將中小跨徑混凝土斜拉橋作為優(yōu)選之一。這種斜拉橋同一般的橋梁相比較，其跨越能力更強，同時造型美觀。對此本文就對中小跨徑的混凝土斜拉橋的設計展開探討。

關(guān)鍵詞：混凝土斜拉橋；中小跨徑；特點；設計

0 引言

斜拉橋的基本結(jié)構(gòu)是由塔、梁、索三部分而組成的，這三個基本結(jié)構(gòu)都能起到承重的作用，并且三者相互協(xié)調(diào)組成一個整體。斜拉橋利用從橋的塔頂處引出斜拉鎖，將其當做中心的支撐點，這樣能夠降低梁跨在運行過程中所受到的彎矩作用力，并且能夠減輕橋梁的自身重量，從而達到斜拉橋自身的跨越能力的優(yōu)點。

1 中小跨徑斜拉橋的特點與設計

1.1 斜拉橋的特點

不論是鋼結(jié)構(gòu)還是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，都是由主梁承受預壓應力，斜拉索接受水平分力，斜拉索的豎向分力提供支撐主梁自重和活載的承載力，即主梁為壓彎構(gòu)件，其抗彎、抗剪能力就大于純彎構(gòu)件。同時斜拉索初張拉力大小可調(diào)，消除永久荷載產(chǎn)生的彎矩，減小主梁的梁高，減輕自重。

另外，中小跨徑的混凝土斜拉橋施工工藝簡易，取材方便，主要通過現(xiàn)澆索塔與主梁、張緊斜拉索、擰緊螺帽與挖除土牛（或拆除支架）等環(huán)節(jié)，在很大程度上也降低了材料成本也施工成本。

1.2 斜拉橋的設計

結(jié)構(gòu)體系。斜拉橋結(jié)構(gòu)均是由上部的梁、塔、索與下部的墩臺、基礎(chǔ)構(gòu)成，設計過程中應根據(jù)具體工程的情況選擇上下部分的結(jié)合方式，一般有塔梁固結(jié)體系、支承體系和剛構(gòu)體系。

索塔。首先，索塔主塔造型上常采用單柱式、A字形、和倒Y形等（如圖1），在橫向形式上，常用柱式、門式、A字形、倒Y形、菱形等，實際工程中應根據(jù)地形、氣候風向、跨度等等情況進行選取。如柱式索塔雖然設計和施工都相對簡單，但是其能承受的橫向水平力的能力較差，因此在沿海、山區(qū)等抗風要求較高的地區(qū)不宜采用；而如A形和倒Y形主塔的結(jié)構(gòu)橫向剛度都較大，對于抗風、抗震等要求較高，環(huán)境惡劣的地區(qū)可發(fā)揮較高的作用，當然其設計就相對復雜。不管采用任何塔索形式，在其結(jié)構(gòu)設計中都應對荷載和受力情況充分計算，如自重、橫載、活載、彎矩、剪力等，在塔柱受很大軸向壓力的情況下，應考慮順、橫橋向雙向彎矩的影響，在角點進行相應各類工況下的應力疊加。

主梁。其主要有鋼梁、混凝土梁、混合梁等三種，其中混凝土主梁在中小跨境斜拉橋設計中常被采用，其具有剛度大、抗風性好、易養(yǎng)護、造價低等優(yōu)勢。在混凝土梁設計過程中，根據(jù)工程實際要求，選擇以下斷面形式。板式斷面：構(gòu)造簡單、建筑高度小、抗風性能也好適用于雙索面密索體系的窄橋；分離式雙箱斷面：施工方便，適用于異型斜拉橋；半封閉雙室梯形或三角形箱形斷面：抗風性能好，適用于雙索面稀索體系和單索面斜拉橋；閉合式箱形斷面：抗彎和抗扭剛度大，適用于單索面斜拉橋。

拉索。拉索一般分為柔性和剛性索，跨徑很小的斜拉橋可以設計采用強度較高的拉索，這種拉索造價低，方便養(yǎng)護更換?？鐝酱蟮默F(xiàn)一般采用鋼絲索和鋼絞線索。在拉索的設計布置時，常采用的有輻射形、豎琴形、扇形和星形（如圖2），橫橋布置分單面索、雙面索和三面索。

2 中小跨徑斜拉橋設計中應注意的問題

2.1 橫向力

計算時可利用車輛荷載進行，但應符合《公路橋涵涉及通用規(guī)范》（JTGD60-2004）的具體規(guī)定和相關(guān)要求。錨固點之間的間距可以以車道板之間的橫向跨度作為標準，承載能力的極限值可以按照《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規(guī)范》（JTGD62-2004）中的有關(guān)公式來進行計算。

2.2 設計參數(shù)

分為局部參數(shù)與整體參數(shù)。局部參數(shù)能夠?qū)γ總€構(gòu)件的細微尺寸做出詳細的規(guī)定，從而可以進行局部的分析和將斜拉橋進行優(yōu)化。整體參數(shù)可以呈現(xiàn)出斜拉橋的總體特點。局部參數(shù)主要包括以下幾個方面：斜拉索面形式、斜拉索距、斜拉索傾角、橋塔、斜拉索截面部件的細微尺寸。整體的參數(shù)主要有以下幾個方面：斜拉橋高度、斜拉橋邊跨長度、斜拉橋主梁無索區(qū)長度、斜拉橋主梁高度與寬度。相對于獨塔斜拉橋而言，最主要的支承方式要應該將墩固結(jié)作為重點，這樣能夠增加邊跨的剛度。獨塔的布置形式中，其中邊塔與主塔之比在1—0.6之間，然而雙塔的數(shù)值在0.4—0.5之間。

永久荷載。包括著橋梁的自身重量和其他荷載與拉索的預應力，通過相關(guān)數(shù)據(jù)得出，中小跨徑斜拉橋的跨徑增大時，永久載荷所產(chǎn)生的彎矩幾乎沒有明顯的變化，其中的增加幅度也是有限的，而斜拉索的最大設計的拉力隨著跨徑的增加而逐漸增大。

斜拉結(jié)構(gòu)剛度。在《公路斜拉橋設計細則》（JTG/TD65-01-2007）中的相關(guān)規(guī)定當中：混凝土的大梁主跨度要求不能夠大于L/500。鋼絞線之中的強度與螺紋粗鋼筋對比具有很高的強度，所以斜拉索的剛度的增加能夠有效地減小主梁產(chǎn)生的豎向撓度。

3 結(jié)語

斜拉橋的基本結(jié)構(gòu)是由塔、梁、索這三種結(jié)構(gòu)體系構(gòu)成，斜拉橋的特點能夠通過斜拉鎖充當梁跨的彈性支撐，這樣能夠提高斜拉橋橫跨能力。其中中小跨境型斜拉橋受力合理，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因此可在城市交通建設中廣泛應用。

參考文獻：

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