中小跨径混凝土斜拉桥设计探析

魏显斌

摘 要：随着我国科学技术水平的发展，我国公路建设和桥梁建设的水平在逐年的提高，构造结构也是变得多样化。当前形势下，在城市之中建造桥梁，一般将中小跨径混凝土斜拉桥作为优选之一。这种斜拉桥同一般的桥梁相比较，其跨越能力更强，同时造型美观。对此本文就对中小跨径的混凝土斜拉桥的设计展开探讨。

关键词：混凝土斜拉桥；中小跨径；特点；设计

0 引言

斜拉桥的基本结构是由塔、梁、索三部分而组成的，这三个基本结构都能起到承重的作用，并且三者相互协调组成一个整体。斜拉桥利用从桥的塔顶处引出斜拉锁，将其当做中心的支撑点，这样能够降低梁跨在运行过程中所受到的弯矩作用力，并且能够减轻桥梁的自身重量，从而达到斜拉桥自身的跨越能力的优点。

1 中小跨径斜拉桥的特点与设计

1.1 斜拉桥的特点

不论是钢结构还是钢筋混凝土结构，都是由主梁承受预压应力，斜拉索接受水平分力，斜拉索的竖向分力提供支撑主梁自重和活载的承载力，即主梁为压弯构件，其抗弯、抗剪能力就大于纯弯构件。同时斜拉索初张拉力大小可调，消除永久荷载产生的弯矩，减小主梁的梁高，减轻自重。

另外，中小跨径的混凝土斜拉桥施工工艺简易，取材方便，主要通过现浇索塔与主梁、张紧斜拉索、拧紧螺帽与挖除土牛（或拆除支架）等环节，在很大程度上也降低了材料成本也施工成本。

1.2 斜拉桥的设计

结构体系。斜拉桥结构均是由上部的梁、塔、索与下部的墩台、基础构成，设计过程中应根据具体工程的情况选择上下部分的结合方式，一般有塔梁固结体系、支承体系和刚构体系。

索塔。首先，索塔主塔造型上常采用单柱式、A字形、和倒Y形等（如图1），在横向形式上，常用柱式、门式、A字形、倒Y形、菱形等，實际工程中应根据地形、气候风向、跨度等等情况进行选取。如柱式索塔虽然设计和施工都相对简单，但是其能承受的横向水平力的能力较差，因此在沿海、山区等抗风要求较高的地区不宜采用；而如A形和倒Y形主塔的结构横向刚度都较大，对于抗风、抗震等要求较高，环境恶劣的地区可发挥较高的作用，当然其设计就相对复杂。不管采用任何塔索形式，在其结构设计中都应对荷载和受力情况充分计算，如自重、横载、活载、弯矩、剪力等，在塔柱受很大轴向压力的情况下，应考虑顺、横桥向双向弯矩的影响，在角点进行相应各类工况下的应力叠加。

主梁。其主要有钢梁、混凝土梁、混合梁等三种，其中混凝土主梁在中小跨境斜拉桥设计中常被采用，其具有刚度大、抗风性好、易养护、造价低等优势。在混凝土梁设计过程中，根据工程实际要求，选择以下断面形式。板式断面：构造简单、建筑高度小、抗风性能也好适用于双索面密索体系的窄桥；分离式双箱断面：施工方便，适用于异型斜拉桥；半封闭双室梯形或三角形箱形断面：抗风性能好，适用于双索面稀索体系和单索面斜拉桥；闭合式箱形断面：抗弯和抗扭刚度大，适用于单索面斜拉桥。

拉索。拉索一般分为柔性和刚性索，跨径很小的斜拉桥可以设计采用强度较高的拉索，这种拉索造价低，方便养护更换。跨径大的现一般采用钢丝索和钢绞线索。在拉索的设计布置时，常采用的有辐射形、竖琴形、扇形和星形（如图2），横桥布置分单面索、双面索和三面索。

2 中小跨径斜拉桥设计中应注意的问题

2.1 横向力

计算时可利用车辆荷载进行，但应符合《公路桥涵涉及通用规范》（JTGD60-2004）的具体规定和相关要求。锚固点之间的间距可以以车道板之间的横向跨度作为标准，承载能力的极限值可以按照《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62-2004）中的有关公式来进行计算。

2.2 设计参数

分为局部参数与整体参数。局部参数能够对每个构件的细微尺寸做出详细的规定，从而可以进行局部的分析和将斜拉桥进行优化。整体参数可以呈现出斜拉桥的总体特点。局部参数主要包括以下几个方面：斜拉索面形式、斜拉索距、斜拉索倾角、桥塔、斜拉索截面部件的细微尺寸。整体的参数主要有以下几个方面：斜拉桥高度、斜拉桥边跨长度、斜拉桥主梁无索区长度、斜拉桥主梁高度与宽度。相对于独塔斜拉桥而言，最主要的支承方式要应该将墩固结作为重点，这样能够增加边跨的刚度。独塔的布置形式中，其中边塔与主塔之比在1—0.6之间，然而双塔的数值在0.4—0.5之间。

永久荷载。包括着桥梁的自身重量和其他荷载与拉索的预应力，通过相关数据得出，中小跨径斜拉桥的跨径增大时，永久载荷所产生的弯矩几乎没有明显的变化，其中的增加幅度也是有限的，而斜拉索的最大设计的拉力随着跨径的增加而逐渐增大。

斜拉结构刚度。在《公路斜拉桥设计细则》（JTG/TD65-01-2007）中的相关规定当中：混凝土的大梁主跨度要求不能够大于L/500。钢绞线之中的强度与螺纹粗钢筋对比具有很高的强度，所以斜拉索的刚度的增加能够有效地减小主梁产生的竖向挠度。

3 结语

斜拉桥的基本结构是由塔、梁、索这三种结构体系构成，斜拉桥的特点能够通过斜拉锁充当梁跨的弹性支撑，这样能够提高斜拉桥横跨能力。其中中小跨境型斜拉桥受力合理，结构稳定，因此可在城市交通建设中广泛应用。

参考文献：

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