淺談矮塔斜拉橋的發(fā)展

楊玉浩

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074）

淺談矮塔斜拉橋的發(fā)展

楊玉浩

（重慶交通大學(xué)土木工程學(xué)院 重慶 400074）

上世紀(jì)90年代中期出現(xiàn)了一種新型橋梁——矮塔斜拉橋，在國內(nèi)外得到了迅速的發(fā)展應(yīng)用。本文首先介紹了矮塔斜拉橋的發(fā)展歷程，然后初步分析了它的一些特點(diǎn)以及發(fā)展前景，對這種橋型發(fā)展有一定的推廣作用。

矮塔斜拉橋；發(fā)展；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1 引言

隨著橋梁技術(shù)的發(fā)展, 橋梁應(yīng)用的趨勢是十分明顯的, 即傳統(tǒng)橋梁的組合化和輕型化，而斜拉橋就是一種新型的組合體系橋梁，在大跨徑橋梁施工中得到了廣泛的應(yīng)用。隨著斜拉橋技術(shù)的不斷成熟，近些年來，在這斜拉橋和預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋之間出現(xiàn)了矮塔斜拉橋這種新的結(jié)構(gòu)形式，也稱為部分斜拉橋。矮塔斜拉橋結(jié)合了連續(xù)橋梁和斜拉橋的特點(diǎn)，可以在很大程度上發(fā)揮結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，在100～300m的跨徑范圍內(nèi)有很強(qiáng)的實(shí)用性，使其成為中型跨徑的主流橋型之一。

目前在國內(nèi)，橋梁的設(shè)計(jì)和施工在連續(xù)梁和單一斜拉式橋梁的方面都已經(jīng)非常深入，對其技術(shù)的掌握已經(jīng)非常熟練，建造和設(shè)計(jì)都把握性很大，但矮塔斜拉式橋梁出現(xiàn)的比較晚，已建成的實(shí)例也很少，因此多數(shù)的專業(yè)人員對它的結(jié)構(gòu)特性了解并不多，經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的資料也比較匱乏。在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工的過程中還存在著很多有待解決的實(shí)際問題，很多特性也有待進(jìn)一步研究。

2 矮塔斜拉橋的起源與發(fā)展概況

2.1 矮塔斜拉橋的起源

矮塔斜拉橋結(jié)構(gòu)形式最早是由法國工程師Jacgues Mathivat 在1988年提出，稱為“超劑量預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁”（ Extra-dosed PC bridge）。與此同時, 1990 年德國的Antonie Naaman 提出了一種組合體外預(yù)應(yīng)力索橋, 體外索的一部分伸出主梁之上, 錨固在墩頂處主梁的剛柱上[3]。這一種體系與法國Jacgues Mathivat 的方案十分類似。1995年，我國橋梁專家嚴(yán)國敏首次將這種橋型結(jié)構(gòu)稱為“部分斜拉橋”[1]。而國內(nèi)有其他學(xué)者認(rèn)為“部分斜拉橋”這一稱呼不夠明確，沒有道出橋型結(jié)構(gòu)的外在形狀與內(nèi)在結(jié)構(gòu)特征，認(rèn)為“矮塔斜拉橋”比較貼切[2]。實(shí)際對于這種橋型的稱呼在世界各地并不統(tǒng)一，在美國它被叫做“extra-dosed PC bridge”；而在我國臺灣地區(qū)，還有叫做“拱背橋”的。總之，對于它的稱謂并沒有得到一致的意見。但由于 “矮塔斜拉橋”這一個稱謂更能直觀反映它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以在國內(nèi)更傾向于這個名稱。

2.2 矮塔斜拉橋在國內(nèi)外的發(fā)展

在國外，1994年日本建成了第一座真正意義上的矮塔斜拉橋——小田原港橋，隨后的不到十年中得到了很快的發(fā)展，先后建成了屋代南、北鐵路橋、冢原橋、蟹沢 大橋、唐戶新橋等多座橋梁，橋梁的寬度也從最初的122m發(fā)展到了275m，主梁從預(yù)應(yīng)力混凝土梁發(fā)展到波形鋼腹板箱梁，以及預(yù)應(yīng)力混凝土與鋼梁的混合梁結(jié)構(gòu)，極大地豐富了橋梁結(jié)構(gòu)類型。除日本之外，瑞士于1998 年建成的Sunniberg橋是柔性梁部分斜拉橋。該橋位于半徑為500 m 的曲線上，主跨140 m，主梁為肋板式梁，跨中板高0.32 m，塔根部板高0.40 m，2 個邊肋為0.80 m。Sunniberg 橋梁高跨比只有1/175，該橋與當(dāng)?shù)刈匀伙L(fēng)景融為一體，具有非常好的景觀效果。此外，在克羅地亞、巴西、印度、韓國、加拿大等國均有矮塔斜拉橋建成。

在我國，這種橋型的起步稍晚，第一座矮塔斜拉橋是于1997年開工建設(shè)，2000年建成通車的蕪湖長江大橋，該橋?yàn)楣F兩用橋，主跨為312m，是世界上跨度最大的矮塔斜拉橋，也是首次采用了鋼桁梁做為主梁。此外，在2001年建成的福建漳州戰(zhàn)備大橋是國內(nèi)第一座公路矮塔斜拉橋。隨后，矮塔斜拉橋在我國得到快速的發(fā)展，接下來的十幾年里建成了一系列的高水平的矮塔斜拉橋，比如，小西湖黃河大橋、潮白河大橋、重慶嘉悅大橋、洛三高速許溝特大橋等，在這方面我們?nèi)〉昧伺e世矚目的成就，使我國的矮塔斜拉橋建設(shè)水平處于世界先列。

3 矮塔斜拉橋的特點(diǎn)

從機(jī)構(gòu)體系上來說，矮塔斜拉橋是組合體系橋梁，是界于梁式橋和斜拉橋之間的一種橋型。從受力上來講，矮塔斜拉橋以主梁受彎、受壓、受剪和索受拉共同承受豎向荷載，斜拉索從受力特征上更像主梁的體外索，對主梁起加勁作用，承擔(dān)部分荷載。從外形上分析，加勁梁由于拉索的作用，其高度比一般梁橋要低，又比普通斜拉橋的要高，邊孔與主孔的跨度比值在0. 5 ～ 0.6 左右，與連續(xù)梁較為接近，另外其塔高要比常規(guī)斜拉橋低，適合于塔高受限的地方，如機(jī)場附近。從建筑美觀上講，矮塔斜拉橋主梁高度是連續(xù)梁橋的1/ 2左右, 具有纖細(xì)、柔美的美學(xué)效果, 解決了由于連續(xù)梁橋主梁高度過大所帶來的緊迫感和橋梁上、下結(jié)構(gòu)不協(xié)調(diào)的弊端，另外，橋塔和拉索的設(shè)置使其具有斜拉橋宏偉、壯觀的感覺。最后，在經(jīng)濟(jì)方面矮塔斜拉橋的造價遠(yuǎn)低于一般斜拉橋，相同條件下有明顯的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢。

4 結(jié)語

矮塔斜拉橋的出現(xiàn)相對來說稍晚，但是由于其剛?cè)岵?jì)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)特性，以及兼有經(jīng)濟(jì)美觀和施工方便的特點(diǎn)，使其在中型跨徑橋梁中很有競爭力。近些年，在國內(nèi)外已經(jīng)建成了很多的此類型橋梁，矮塔斜拉橋也得到了廣泛的認(rèn)可，但是在對矮塔斜拉橋的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)控等方面仍然欠缺經(jīng)驗(yàn)，這種橋梁結(jié)構(gòu)的很多特性還待于進(jìn)一步研究。隨著新技術(shù)新材料的不斷出現(xiàn)，以及建設(shè)經(jīng)驗(yàn)不斷的積累，在今后我國的橋梁建設(shè)中一定會出現(xiàn)更多更好的矮塔斜拉橋，為我國快速發(fā)展的交通事業(yè)錦上添花。

[1]嚴(yán)國敏．試談“部分斜拉橋”——日本屋代南橋、屋代北橋、小田原港橋［J］.國外橋梁，1996（1）：47-50.

[2]陳從春，周海智，肖汝誠.矮塔斜拉橋研究的新進(jìn)展［J］.世界橋梁，2006（1）：70-73.

[3]王伯惠. 斜拉橋結(jié)構(gòu)發(fā)展和中國經(jīng)驗(yàn)[ M] . 北京: 人民交通出版社, 2003.

[4]嵐，嚴(yán)國敏.3 跨連續(xù)部分斜拉PC 箱梁橋——蟹澤大橋［J］.國外橋梁，1996（2）：18-20.

[5]陳從春，肖汝誠.矮塔斜拉橋幾個問題的探討及發(fā)展展望［C］. 中國公路學(xué)會橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會2005 年全國橋梁學(xué)術(shù)會議論文集，2005，287-292.

[6]馬修·韋爾斯.世界著名橋梁設(shè)計(jì).張慧，黎楠譯.［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2003.

[7]王俊義.國內(nèi)第一座部分斜拉橋——漳州戰(zhàn)備大橋設(shè)計(jì)[J].華東公路，2003(1).

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