大跨度斜拉桥技术浅析

廖兵

摘要：本文从斜拉桥的发展出发，着重介绍了大跨度斜拉桥的抗震设计，增大跨径和施工控制技术，讨论了斜拉桥抗震设计的方法和概念，以及未来的趋势，浅述了增大跨径的方案与原理，探讨了斜拉桥施工技术控制方案的优缺点，以及国内外的差别，当然，本文中所述的技术只是冰山一角，但对于大跨度斜拉桥的建设都起着重要的作用，为以后的斜拉桥技术设计作下了铺垫。

关键词：斜拉桥 抗震设计 技术

Abstract: this paper, from the perspective of the development of cable-stayed bridge are introduced, and the seismic design of large span cable-stayed bridge, increasing span and construction control technology, discusses the seismic design method of the cable-stayed bridge and concepts, and the trend of the future, the increase of long span of shallow scheme and principle, and probes into the construction technology of the cable-stayed bridge and the advantages and disadvantages of the control scheme, and the difference of both at home and abroad, of course, this article described in technology is just the tip of the iceberg, but for the construction of large span cable-stayed bridge is an important role for the later cable-stayed bridge design technology as under twisted.

Keywords: cable-stayed bridge seismic design technology

中圖分类号： U448.27文献标识码：A 文章编号：

1．斜拉桥的概述

斜拉桥又称为斜张桥，其主梁被若干拉索直接拉在桥塔上，结构体系的组成有承压的塔，

受拉的索和承弯的粱体，属于混合悬索结构。由于拉索的抗拉能力使其能够设计为超大跨度的形式，斜拉桥也可肴作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。有着减小梁体内弯矩，降低建筑高度，减轻结构自重，节省材料等优点。斜拉桥主要由索塔、主粱、斜拉索组成，在桥梁中或有举足轻重的地位。

斜拉桥是近期发展较快的一种桥梁，特大跨度的斜拉桥更是在90年代迅速发展，其早期的代表有法国的诺曼底桥和日本的多多罗桥。中国的大跨度斜拉桥从1997年主跨为590米的徐浦大桥开始，也逐步快速的买进了世界顶尖水平的轨道，2008年主跨1088米的苏通大桥更是位居世界第一，斜拉桥的建设水平已经比以往大有提高，各种技术措施都在飞速发展，为建设好斜拉桥有着不可替代的贡献，在日益成熟的技术中，笔者相信往后的斜拉桥更将会成为桥梁中的帝王。

2．斜拉桥的抗震设计技术

抗震永远是土木建筑中一个永恒的重要问题，尤其是伴随着2008年汶川和2010年的玉树地震的发生，抗震对于我国所有建筑行业来说变成一个越来越重要的技术措施，由于风荷载的存在，桥梁上的抗震显得更为重要，目前桥梁的抗震设计方法主要有延性设计和减震隔震设计。

延性设计理论是指它可以利用能力保护构件的塑性变形来抵震，产生形变期间会减少地震产生的能量，减小地震所带来的的伤害；此外，塑性铰可以使结构的周期增长，也可以减小地震时带来的惯性力．，而周期较短的桥梁结构一般采用减震隔震设计，但大地震来临时，这些抗震设计往往显得微不足道，即便增大结构主振型的周期，来使结构周期分布在地震能量较小的范围内，或者通过能量守恒来减小地震能量，但碰到超大跨度的桥梁或周期较大桥梁，这些抗震设计往往显得疲软，所以必须有更合理的设计来作用于这些顶尖桥梁建筑。

3．斜拉桥增大跨径的技术

从主跨1018米的香港昂船洲大桥到主跨1088米的苏通大桥，中国的斜拉桥历史已经早已突破的iooo米的大关，这为岛屿和沿海城市之间的连接奠定了坚实的基础。人类的本能就是永远的前进，有没有可能再增大斜拉桥的跨径也就成为了现代斜拉桥设计上一个重要的问题，不仅仅限于中国，任何国家都在研究尽可能的增加斜拉桥的跨进，其实，斜拉桥的跨径在300—lOOOm是最合适的，与悬索桥相比，在此跨境范围内斜拉桥就有了较明显的优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为，即使跨径1400m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一，其造价低30%左右，然而跨径的增加会带来什么问题，它又没有极限？我们又会如何去克服？

实际上增大跨径的首要问题就是靠主梁轴向力的克服，减小主粱轴向力的方法可以采用轻质的高强的材料作为主粱，或者使用某些技术措施，主要案例有丹麦J．Cimsing的部分地锚法，法国J．Muller的双拉法或双锚法，美国Yah Xiao的两端张拉法，日本Hisanori Otauka的固定张拉法，中国周念先的端锚法等，这些方法都可以减小主粱的轴向力，具体的优劣势可以参考王伯惠教授发表在2003年2月2期的《公路》中一斜拉桥增大跨径的技术措施一文，里面对各种方法的探讨非常详细，在此不一一赘述。

4．斜拉桥施工控制技术

施工控制是大跨度斜拉桥结构施工的一个难点和关键技术，基本包括了整个上部结构施工的全过程，从结构计算分析到构件的预制到现场安装控制等各个环节都成了施工控制中必不可少的因素。目前世界上斜拉桥最常用的施工控制技术方法有最小二乘法、卡尔曼滤波法、无应力长度法和自适应控制法等，而现今国内的施工控制技术大部分还都是使用自适应控制法，然而大跨度斜拉桥结构明显的非线性效应，其受力特点可能产生负面影响，因此以前一些受忽略的控制对象的部位或因素要引起我们的重视。

为了严格控制节段预制或制造尺寸和各安装阶段的几何目标线形。国外的工程师们提出了几何控制的概念，几何控制的方法又有两种情况，除了施工严格必须遵守所有预先制定的步骤和程序，精确测定所有参数，依照绝对固定线形和尺寸来建造的方法外，有关部门还可以根据相关的几何线形密切配合，根据情况安装下一个节段，当全桥完成后，再通过调整所有的斜拉索，将建造的全桥线形矫正到与目标线形相吻合，同时还需注意避免设计中没有考虑到的意外荷载对结构的影响。第一种方法还是又风险的，第一，万一产生偏差的话原因就很难确定，如果要频繁更改线形又会影响施工的精度和施工规定。而第二种的余地就很大，不像第一种一样死板，在施工过程中可以大大的消除偏差。不过如何预测与时间效率有关的显现成了几何控制法尚需解决的问题。

笔者认为几何控制法不失为当今往后的一种好的施工控制技术，其更新效率，获取信息的能力，准确的预测性和严谨的核实性都值得我们一试，然后目前国内还很少采用该种方法，也许是因为控制，计算精度达不到要求等因素，只希望在将来，该种控制方法能成为建设大跨度斜拉桥的主流，甚至是与其他方法结合以产生新的控制方法来提高我国的大跨度斜拉桥的建设水平。

5．结语

大跨度斜拉桥正处在飞速发展的时代，其需要考虑到的问题往往不只这些，本文只是略提一二，希望以后我国的桥梁事业更加发达，设计技术更加完美，早日成为世界顶尖，将大部分技术发扬光大。

参考文献

【1】闫冬，袁万城．大跨度斜拉桥的抗震概念设计【J]同济大学学报（自然科学版），2004, 8

[2]元兴军，李小军，李美玲，设置粘滞阻尼器的大跨度斜拉桥抗震分析[J]铁道建筑，2007．1