矮塔斜拉桥综述-牟芸

《矮塔斜拉桥综述-牟芸》由会员分享，可在线阅读，更多相关《矮塔斜拉桥综述-牟芸（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、矮塔斜拉桥综述 牟 芸 牟 芸 通常中小跨径桥梁桥型主要采用预应力混凝土梁桥， 而大跨度桥梁桥型选择上主要考 虑斜拉桥和悬索桥。近年来，在预应力混凝土梁桥与斜拉桥之间出现了一种新的桥梁结构 形式矮塔斜拉桥（也称部分斜拉桥） ，并在日本、菲律宾、瑞士、韩国及我国得以应 用，尤其是在日本大量地建造矮塔斜拉桥，使这种桥型迅速发展起来。在我国，矮塔斜拉 桥必将成为中小跨径桥梁中的主流桥型之一。 一、矮塔斜拉桥的发展概况 一、矮塔斜拉桥的发展概况 1. 矮塔斜拉桥的起源 1. 矮塔斜拉桥的起源 矮塔斜拉桥的雏形是反拱形梁，这种桥型的主要受力构件尺寸与结构弯矩图相似，因 而是一种受力合理的桥型。反拱形梁桥

2、适合于中小跨径桥梁，一般用于桥下净空受到限制 的地方。 矮塔斜拉桥的概念是 1988 年法国工程师 Jacgues Mathivat 在设计位于法国西南的阿 勒特达雷高架桥的比较方案时提出的,并将之命名为“Extra-dosed PC bridge” ，直译 为“超剂量预应力混凝土桥梁” 。他的方案构思为：跨度为 100m 的预应力混凝土箱梁和较 低的索塔固结，斜拉索穿过设置在索塔上的索鞍与主梁锚固。虽然这个方案没有实施，但 是影响却是十分深远的。 1990 年德国的 Antonie Naama 提出了一种组合体外预应力索桥， 体外索的一部分伸出主梁，锚固在墩顶处主梁的刚柱上。主梁为钢架梁，主

3、梁架好后再在 其上立模浇筑上下混凝土顶板、 底板。 这种桥式通过加大偏心距来提高体外预应力的效率， 从而降低造价，这种体系与 J Mathivat 的方案十分相似。 实际上，关于这种桥型的名称在国内外至今未能得到统一。桥梁专家严国敏认为这种 桥型受力特性介于斜拉桥和连续梁之间，桥的刚度主要由梁体提供，斜拉索起到体外预应 力的作用，相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受，因此称之为部分斜拉桥；王伯惠、 顾安邦等学者认为应称之为矮塔斜拉桥。此外，关于矮塔斜拉桥的界定也是学者关心的问 题。 2.国内外发展概况 2.国内外发展概况 矮塔斜拉桥在法国诞生之后，并没有得到应用，而日本却对此高度重视。通过深入

4、的 研究，认为其在技术、经济和景观方面有很多优点，并将其付诸实践。日本第一座矮塔斜 拉桥是 1994 年建成的小田原港桥。不到 10 年的时间里,日本已经建成的矮塔斜拉桥有 20 多座，桥梁跨度从初期的 122m 发展至 275m，桥宽从 13m 发展到 33m。如果从正式建造来 判定，可以说矮塔斜拉桥起源于日本。 除了日本外，菲律宾 1999 年建成了 2nd Mandaue-Mactan Bridge，老挝 2000 年建成 了 Pakse Bridge，帕劳群岛 2002 年建成了 New Koror-Babeldaop Bridge。瑞士 1998 年 建成的 Suniberg Bri

5、dge，是另一种类型的矮塔斜拉桥。该桥位于阿尔卑斯山区的旅游胜 地 Ktoster 镇， 5 跨 4 塔， 其跨径布置为全长 526m， 位于半径为 500m 的曲线上。 Sunniberg Bridge 主跨为 140m，主梁为肋板式梁，跨中板高 0.32m，塔根部板高 0.4m，两个边肋高 为 0.80m。Sunniberg Bridge 梁高跨比只有 1/175，远较日本模式的矮塔斜拉桥的高跨比 （一般为 1/551/70）小。Sunniberg Bridge 发展了矮塔斜拉桥的另一个分支，其主梁更 接近于斜拉桥而不是连续桥。 另外克罗地亚、韩国也建成了几座矮塔斜拉桥。美国也于 2006

6、 年在珍珠港修建了一 座矮塔斜拉桥，主桥全长 308.7m，主跨 157.0m。 我国的矮塔斜拉桥虽然起步稍晚， 但发展势头迅猛。 国内的第一座矮塔斜拉桥是 2000 年 9 月建成通车的芜湖长江大桥（见下图 1） ，其跨径布置为 180m+312m+180m，是亚洲第 一公铁两用斜拉桥。从此，国内的矮塔斜拉桥开始了蓬勃的发展。2001 年，第一座公路 与城市道路上的矮塔斜拉桥福建漳州战备桥(80m+132m+80m)，采用了塔梁固结、塔墩 分离的结构体系，是一座三跨连续预应力混凝土箱梁矮塔斜拉桥；惠青黄河公路桥 (133m+220m+133m)国内跨径最大的双塔单索面预应力混凝土矮塔斜拉桥；

7、 世界上单幅 最宽的矮塔斜拉桥艾倚河景观水道斜拉桥，其桥长 206m，宽 60m，高 28.8m。亚洲最 高、世界第二的矮塔斜拉桥仙神河大桥，主桥长 267m，引桥长 64m，墩座高 4m，墩 高 150.07m，箱梁高 11m，矮塔高 49m，总高度 214 m。厦门同安银湖大桥、兰州小西湖黄 河大桥等相继建成，标志着国内矮塔斜拉桥建造技术已日趋完善。 芜湖长江大桥 二、矮塔斜拉桥的特点 二、矮塔斜拉桥的特点 1.矮塔斜拉桥的力学特征 1.矮塔斜拉桥的力学特征 矮塔斜拉桥是介于斜拉桥和梁式桥之间的一种组合体系桥梁， 表 1 列出我国和日本已 建和在建的部分矮塔斜拉桥。矮塔斜拉桥结构体系可选用

8、塔梁固结、梁底设支座；塔梁分 离、塔墩固结；塔梁墩固结的形式。如果跨径不大，可选用第一种形式这样可以降低塔底 弯矩，塔两侧索力差小，结构整体刚度小；第三种形式类似于连续刚构桥，适合于跨径稍 大的情况， 由于塔梁墩固结， 在墩底和塔底都将产生较大的弯矩， 并且塔两侧索力差较大， 整体刚度稍大。 从总体上说，矮塔斜拉桥是以梁的受弯、受压和索的受拉共同承受竖向荷载；与梁桥 和斜拉桥相比，矮塔斜拉桥主梁的受力行为发生了变化。矮塔斜拉桥主梁截面形式更接近 于连续梁，大部分连续梁采用的截面形式都可用于矮塔斜拉桥，其高度可采用变截面或等 高。若是变截面，梁高约为连续梁的一半；若梁高不变时，梁高和跨度之比采用

9、 1/35 1/45。 部分矮塔斜拉桥设计参数 桥名 跨度/m 边跨与 主跨比 桥面以 上塔高 塔高与 主跨比 主梁顶宽和 高度/m 备注 日本小田原港桥 74+122+74 0.60 10.7 1/11.5高 2.23.0 1994 年建成 日本屋代南桥 65+2105+65 0.60 12.00 1/8.7 高 2.5 1995 年建成 日本屋代北桥 55+90+55 0.61 10.00 1/9.0 高 2.5 1995 年建成 日本冲原大桥 65.4+180+76.4 0.42 16.00 1/11.2 5 高 3.05.5 1998 年建成 日本蟹泽大桥 99.3+180+99.3

10、0.55 22.1 1/8.57高 3.06.0 1998 年建成 日本木兽川桥 160+3275+160 0.58 30.00 1/9.2 高 4.34.7 2001 年建成 日本深浦大桥 62.1+90+66+45+29. 1 0.32 9.1 1/9.89高 2.53.0 2002 年建成 芜湖长江大桥 180+312+180 0.58 35.00 1/8.9 高 14 2000 年建成 银湖大桥 80+80 1.00 30.25 1/2.64 顶宽 27 高 2.43.8 2002 年建成 常州运河桥 70.2+120+70.2 0.585 31.0 1/3.87 2003 年建成 小

11、西湖黄河大桥 82+136+82 0.60 17 1/8 顶宽 27.5 高 2.43.8 塔梁固结 梁墩分离 2003 年建成 湛河一桥 88+72 0.82 22.7 1/3.87 顶宽 30 高 2.414.21 塔墩梁固结 2005 年建成 漳州战备大桥 80.8+132+80.8 0.61 16.50 1/8.0 顶宽 27 高 2.43.8 塔梁固结 梁墩分离 北京五环石景山 南站高架桥 45+65+95+40 0.42 37 1/2.57高 3.0 惠青黄河公路 大桥 133+220+133 0.60 30 1/7.3 顶宽 20 高 3.57.5 在建 荷麻溪特大桥 230 在

12、建 长兴港大桥 39+88+38.9 0.44 12.45 1/7.1 顶宽 32 高 2.23.2 塔梁固结 梁墩分离 离石高架桥 85+135+85 0.63 18.0 1/7.5 顶宽 26 高 2.44.2 塔梁固结 梁墩分离 汾河桥 90+150+90 0.60 28.9711/5.18 顶宽 26 高 2.24.5 在建塔墩梁 固结 矮塔斜拉桥的斜拉索只承担部分荷载，从受力特征上看，斜拉索更接近预应力混凝土 梁桥的体外索。在构造特征上，矮塔斜拉桥与塔的锚固形式多采用鞍座式，即斜拉索在塔 顶连续通过。 斜拉索在梁上宜布置在边跨中及 1/3 中跨附近， 斜拉索在梁上的索距约为 3 5m

13、，以适应受力及施工要求，主、边跨的索应对称于塔布置。 塔高度的变化影响着索、梁受力协作关系，这是矮塔斜拉桥的重要特征之一。矮塔斜 拉桥由于梁受较大弯矩，梁内需配置较多的预应力，为了充分发挥斜拉索的作用，还要对 梁体提供较大的轴向压力，斜拉索的倾角宜较小，因此要求塔高较小。 2.矮塔斜拉桥的优点 2.矮塔斜拉桥的优点 矮塔斜拉桥具有以下几个突出优点： （1）矮塔斜拉桥主梁的建筑高度介于斜拉桥和连续梁桥之间，布置在跨线桥位上， 具有较矮建筑高度，减少了桥梁长度，为经济桥型。 （2）矮塔斜拉桥，桥塔比一般斜拉桥的桥塔可减少 1/3，大大节约桥塔造价。 （3）矮塔斜拉桥斜拉索应力变化幅度为一般斜拉桥斜

14、拉索应力变化幅度 1/3 左右， 由此， 可提高桥梁抗疲劳性能， 尤其用于荷载大， 通车密度大的铁路桥， 有它的突出优点。 （4）矮塔斜拉桥与同跨度连续梁桥在施工上比，由于斜拉索的存在，可以利用斜拉 索进行悬臂架设；斜拉索的存在，与变截面连续梁相比，斜拉索可代替中间支点处的截面 增高来满足悬臂架设的需要。 与同跨一般斜拉桥相比， 可减少桥塔和斜拉索的施工工程量。 三、矮塔斜拉桥的应用 三、矮塔斜拉桥的应用 由于矮塔斜拉桥的受力性能介于梁式桥与斜拉桥之间，由此，其跨度适用于梁式桥与 斜拉桥之间。对于主梁采用混凝土的矮塔斜拉桥来说，其跨径使用范围大致是 100 m200 m。当主梁采用组合梁或复合

15、梁时，跨径可以更大些。对于双层桥面的钢桁架式矮塔斜拉 桥来说，其跨径适用范围大致是 200 m300 m。应该指出的是，随着跨径的增大，矮塔斜 拉桥与斜拉桥的区别会越来越小。 四、结语 四、结语 矮塔斜拉桥是近期桥梁向轻型化、 复合化发展的过程中出现的介于预应力混凝土梁桥 与斜拉桥之间的过渡桥型，它的特点是塔矮、梁刚、索集中布置。与梁桥相比，这种桥型 造型美观，结构的表现内容丰富，而且具有良好的经济指标，越来越显示出巨大的发展潜 力。矮塔斜拉桥的跨径在 100300m 之间，若采用主梁采用混凝土与钢的混合结构，跨径 可增加到 400m。国内外已建和在建矮塔斜拉桥约 40 余座，可见这种桥型在世界上已经得 到广泛认同与应用。通过设计经验的不断借鉴和积累，相信在今后我国大规模的桥梁建设 中，将会有更多更美的矮塔斜拉桥屹立于之上。