【正文】 8 年建成的 Bybura 橋，跨度不大，但也是一座混合梁斜拉橋。瑞典的橋梁工程技術(shù)人員也不甘落后，于 1980 年在更換 Tjorn 老橋時(shí)建成了一座主跨達(dá) 366m(鋼梁的長度為 386m)的混合梁斜拉橋，跨度超過了弗來埃橋。 與此同時(shí)，以歐洲為中心，先后又建成了為數(shù)不少的不同跨度的混合梁斜拉橋、混合梁連續(xù)梁橋。烏克蘭基輔第聶伯爾河橋，其主跨為 的斜拉橋，其主孔跨度為 271m，以斜拉橋的獨(dú)塔為分界點(diǎn)，在該橋塔的主跨側(cè)的加勁梁采用鋼箱結(jié)構(gòu)，而邊跨側(cè)則為按節(jié)段式施工的預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，該橋?yàn)楣疯F路兩用斜拉橋。 1988 年，位于北美洲的墨西哥建成的 Tampico 橋。為了減小邊跨的負(fù)反力，將主跨做成輕而薄的鋼結(jié)構(gòu)，將邊跨做成較重的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，二者結(jié)合處沿橋軸線方向施加預(yù)應(yīng)力，使其形成整體。 Tampico 橋的主跨 360m，鋼箱梁長 ，即兩側(cè)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)分別伸入主跨 。 法國的橋梁工程技術(shù)人員對混合梁斜拉橋的建設(shè)非常關(guān)注，于 1995 年一舉建成主跨達(dá) 856m 的諾曼底 (Normadie)橋，成為世界上第一個(gè)建造主跨接近 1000m 斜拉橋的國家。 日本是最先嘗試混合梁斜拉橋的亞 洲國家之一。日本在引進(jìn)國外先進(jìn)技術(shù)上進(jìn)步較快，以大阪大和橋 (主跨 83m)為起點(diǎn)，陸續(xù)建成數(shù)座混合梁斜拉橋。 1985 年建成秩父橋、十勝中央橋； 1991 年建成的生口橋，主跨為 490m； 1997 年建成浜名湖橋； 1999 年建成的多多羅大橋主跨達(dá) 890m，至今仍保持其跨度的世界紀(jì)錄。 2021 年建成的木曾川橋，是一座混合梁四塔部分斜拉橋。 武漢白沙洲長江大橋的主跨為 618m，于 2021 年建成，一舉成為當(dāng)時(shí)國內(nèi)同類型橋梁之最。 2021 年，臺灣高屏溪橋建成，該橋是獨(dú)塔斜拉橋，主跨為 330m，天津海河 橋也是獨(dú)塔斜拉橋，主跨為 310m。 2021 年舟山桃夭門大橋順利建成，設(shè)計(jì)人員合理地利用橋址處的地形，兩橋塔設(shè)在兩側(cè)島嶼的海岸邊，將主跨定為 9 580m，用混凝土梁來平衡主跨的重量，雖然該橋的跨度不是國內(nèi)第一，但設(shè)計(jì)人員的構(gòu)思都不同于礐石大橋、白沙洲長江大橋，其表現(xiàn)之一就是結(jié)合段的構(gòu)造細(xì)節(jié)處理。香港昂船洲橋，主跨達(dá) 1018m，堪稱同類型橋梁之最，超過了日本多多羅大橋。 斜拉橋的發(fā)展趨勢 我國在混合梁斜拉橋建設(shè)方面起步較晚，但發(fā)展的速度迅猛。國內(nèi)首座混合梁斜拉橋是 1996 年建成通車的上海徐 浦大橋，其主跨為 590m，超過日本生口橋 100m。 1997 年香港汲水門大橋建成，該橋?yàn)楣F兩用斜拉橋，主跨也達(dá)到 430m。 1999 年汕頭礐石大橋建成通車，該橋主跨 518m，加勁梁采用混合梁型主梁后，既滿足了中跨和邊跨主梁的重量平衡，又保證了端部錨索的穩(wěn)定，改善了塔在縱向的受力。 混合梁斜拉橋的數(shù)量不斷增加，跨度紀(jì)錄不斷更新。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，在全世界范圍內(nèi)共建成 23 座，其中主跨大于 500m 以上者共 13 座，其中，我國占 6 座，混合梁 斜 拉橋的發(fā)展速度及大跨度斜拉橋發(fā)展的趨勢可見一斑 。 （ 1） 今后的斜拉橋在結(jié)構(gòu)體系上仍以飄浮式或半飄浮式體系為主，其主要日的是為了抵抗地震和溫度的影響。 (2)主梁材料方面，混凝土斜拉橋仍然將是斜拉橋的主要形式。但對于超大跨徑的斜拉橋而言，疊合梁及復(fù)合橋面系統(tǒng)將具有更大的竟?fàn)幜Α? (3)塔和索的形式也將隨著斜拉橋跨徑的增加而取得新的進(jìn)展。價(jià)如將不斷采用雙塔對稱、單塔非對稱、多塔多跨等形式以滿足橋梁的功能要求及與環(huán)境的協(xié)調(diào)效果 :同時(shí)，為解決斜拉橋跨徑增大剛度反而降低的矛盾，將采取增加輔助索等方式，這些都對錨固構(gòu)造提出了更高的要求。 (4)在結(jié)構(gòu)分析方面，將考慮結(jié)構(gòu)的初 始內(nèi)力等，對動(dòng)靜力的分析也將更加深入。有權(quán)威專家甚至認(rèn)為，隨著世界建橋技術(shù)的不斷發(fā)展， 21 世紀(jì)建造跨度將在 1600m 的斜拉橋?qū)⒊蔀楝F(xiàn)實(shí)。 斜拉橋的主 體 構(gòu)造 主梁 10 斜拉橋主梁與其連接的橋面系，直接承受著車輛荷載，是斜拉橋的主要受力構(gòu)件之一。由于斜拉橋主梁受到高強(qiáng)度斜拉索的支承作用。同時(shí)，斜拉索錨固于塔柱并懸吊起主梁，因此它的受力性能不僅取決于主梁自身，同時(shí)與塔柱的剛度與高度、梁塔的連接形式、拉索的剛度與型號等有粉密切的關(guān)系。 1．主梁與其他體系橋梁相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn) : (1)梁跨越能力大。由于主梁在拉索的支承下，與彈性支承連續(xù)梁相似，使實(shí)際跨度顯著縮小。 (2)主梁的建筑高度減小。由于拉索作中間彈性支承，雖然跨徑增大，但梁高可以設(shè)計(jì)的較矮，且一般均做成等截面，這樣不僅簡化施工，滿足橋下凈空 .而且降低了整個(gè)路線及引橋的高度，從而節(jié)約投資。 (3)拉索自錨于主梁上，拉索的水平分力作為軸力傳遞口對于混凝土橋梁，其抗壓能力高，杭拉能力差，使梁身得到免費(fèi)的預(yù)應(yīng)力，即充分發(fā)揮了材料特性，十分有利。 (4)借助于拉索對主梁的預(yù)壓力，對于混凝上主梁還可以消除混凝土收縮和大部分徐變 產(chǎn)生的附加內(nèi)力，使主梁在成橋狀態(tài)達(dá)到較理想的受力狀態(tài) . (5)主梁、塔柱和拉索組成空間立體結(jié)構(gòu)，增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，其靜動(dòng)力性能良好。 (6)適用于傳統(tǒng)的大跨徑施工方法，另外還可以借助斜拉索的聯(lián)合作用，來減輕機(jī)具對結(jié)構(gòu)的影響，提高施工的安全性。 斜拉橋主梁自重應(yīng)盡童減小，一般梁高與主跨比 h/L 變化范圍在1/501/100，對密索體系大跨徑斜拉橋，比值可小于 1/200；索面要按抗扭剛度確定。 特別適合于混凝土橋面，此時(shí)無需剛度很大的主梁。主梁剛度越大縱向彎矩越大，因此應(yīng)選擇盡可能柔的橋面系。由 此導(dǎo)致很柔的斷面的發(fā)展， h/L甚至達(dá)到了 1/500。 2．主梁截面 混凝土斜拉橋在我國起步較晚，在 20 世紀(jì) 70年代才陸續(xù)出現(xiàn)幾座突出的混凝土斜拉橋，開創(chuàng)了新的截面形式 .比較典烈的截面形式有 6 種。 (1)板式截面形式 11 高跨比可以做得很小 .比較適合雙索面。板式截面結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，抗彎抗扭能力均較小，截面效率低，但施工方便，僅適應(yīng)于雙索面式窄橋。典型斷面如圖所示。 （尺寸單位： cm） (2)雙邊肋式 雙邊肋結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，抗扭能力較小，但施工方便，僅適應(yīng)于雙索面，橋?qū)捲?30m 以下，梁高在 150~250cm、單肋寬在 150200cm 的主梁。典型斷面如圖所示。 （尺寸單位： cm） (3)雙邊箱 雙邊箱主梁比較適合雙索面。此結(jié)構(gòu)有效地減輕了結(jié)構(gòu)的自重，抗風(fēng)性能好，外形美觀，宜用于雙索面結(jié)構(gòu)，典型斷面如圖所示。 12 （尺寸單位： cm） (4)單箱加斜撐式 單箱加斜撐式主梁適應(yīng)于單索面。此結(jié)構(gòu)采用斜腹板，可減小墩臺尺寸，抗風(fēng)性能好，結(jié)構(gòu)抗彎性能優(yōu)異，外形輕巧美觀，比較適應(yīng)于單索面或橋中央雙索面。典型斷面如圖所示。 （尺寸單位： cm） (5)單箱多室截面 單箱多室主梁適應(yīng)于單、雙索面。典型斷面如圖所示。 （尺寸單位： cm） (6)三角形箱形截面 三角形箱形截面抗扭剛度大，對抗風(fēng)比較有利，適應(yīng)于單、雙索面。典型斷面如圖所示。 13 （尺寸單位： cm） 從上可以看出，閉口箱形截面形式、雙主肋截面形式和邊箱主肋截面形式是斜拉橋主梁截面形式中具有代表性的三種形式 .隨著密索體系的出現(xiàn)，梁高不斷降低，主梁越來越纖細(xì)，橫截面形式從傳統(tǒng)的封閉式箱形斷面逐步向扁平的雙主肋斷面演變。主梁兩邊可采用 空心箱形式或?qū)嵭闹骼咝问?.邊箱梁形式抗扭剛度遠(yuǎn)大于邊實(shí)心主肋形式，邊實(shí)心主肋形式在施工構(gòu)造方面相對簡單，主梁形式的選擇可以由經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較來決定。而對于密索單索面體系，橫截面仍孺用抗扭剛度較大的箱形截面，梁高能適當(dāng)降低，變成扁薄的流線形斷面。 索塔 作用于斜拉橋主梁的部分荷載通過拉索傳遞給索塔，因而索塔是通過拉索對主梁起彈性支承作用的重要構(gòu)件，索塔承受軸向力和彎矩作用，是一個(gè)偏心受壓構(gòu)件，索塔設(shè)計(jì)應(yīng)滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性要求。索塔的結(jié)構(gòu)形式及截面尺寸應(yīng)根據(jù)索塔自身的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、拉索布置、 橋面寬度、主梁截面形式、下部結(jié)構(gòu)及橋位處的地質(zhì)、地形等因素綜合考慮確定，同時(shí)還要考慮施工簡便、降低造價(jià)及造型美觀等要求。 1)索塔的結(jié)構(gòu)形式 斜拉橋索塔在橫橋向的形式 (圖 12)有單柱型、三柱型、 H形圖、門形、雙柱型等。塔梁固結(jié)、塔墩分離時(shí)，作用在主梁和索塔上的荷載通過塔梁連接處設(shè)置在塔梁下的支座傳遞給下部結(jié)構(gòu)。索塔為單柱型的斜拉橋抗扭性能由主梁提供，主梁為抗扭剛度大的箱形截面梁，特別是梯形箱梁。單柱型索塔設(shè)置在橋面中央分隔帶上。 14 圖 常見索塔的結(jié)構(gòu)形式 我國漳洲戰(zhàn)備橋、小西湖大橋 、離石高架橋、口本的木曾川橋、揖斐川橋、士狩大橋等均采用單柱型索塔，塔梁固結(jié)體系。塔梁墩剛性固結(jié)時(shí)，塔梁上的荷載通過橋墩直接傳到基礎(chǔ)中去，我國的同安銀湖大橋，口本的新名西橋采用的是單柱型索塔、剛構(gòu)體系。雙柱型、 H形、門形索塔適用于雙索面部分斜拉橋。雙柱型索塔的兩個(gè)塔柱間無連接構(gòu)件，在雙柱型塔柱之間設(shè)置橫梁即形成 H形、門形索塔。雙柱型、 H形、門形索塔既可采用直塔柱、斜塔柱，也可采用折線型塔柱。雙柱型、 H形、門形索塔的部分斜拉橋可采用塔梁固結(jié)體系、支承體系、剛構(gòu)體系。口本的蟹澤橋采用的是雙柱型索塔，塔梁固結(jié)體系 ?？诒镜奈荽蠘?、屋代北橋、小田原塔港橋、沖原橋、又喜納大橋、保津橋等均采用雙柱型索塔、剛構(gòu)體系。口本的友好橋采用的是門形索塔、支承體系。三柱型索塔適用于雙幅四索面部分斜拉橋。口本的都田川橋采用三柱型索塔、剛構(gòu)體系。 2)索塔錨固方式 由于拉索強(qiáng)大的集中力作用，索塔與拉索的連接上存在著強(qiáng)大的應(yīng)力集中現(xiàn)象，因此，索塔錨固處應(yīng)力十分復(fù)雜，索塔錨固區(qū)構(gòu)造應(yīng)綜合考慮應(yīng)力分布、錨固構(gòu)造要求、施工工藝等因素。它與拉索的布置、根數(shù)、組成、索力大小、換索要求及張拉方法等多種因素有關(guān)。 15 2 項(xiàng)目背景及設(shè)計(jì)資料 項(xiàng)目背景 此橋?yàn)?316 國道在鄂州境內(nèi)跨長港和新港的大型橋梁，是鄂州市西部交通的主要通道，此橋位于樊口大閘上游 300 米處、既有鐵路橋下游約 1 公里。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì)荷載： 公路－Ⅰ級； 橋梁橫向坡度： %； 行車道數(shù)：雙向四車道； 計(jì)算行車速度： 60 公里 /小時(shí)； 通航標(biāo)準(zhǔn)：航道等級為Ⅴ（ 3）級； 最高通航水位：按黃海高程 考慮； 通航凈空高度為 8m，單孔單向通航凈寬為 40m； 行車道數(shù)：雙向 2 車道； 設(shè)計(jì)洪水頻率： 100 年一遇； 地震烈度：橋位區(qū)域地震動(dòng) 加速度為 ，相當(dāng)于地震基本烈度為Ⅵ度，按Ⅶ度采取抗震設(shè)施。 其它技術(shù)指標(biāo)均按交通部現(xiàn)行公路橋梁設(shè)計(jì)規(guī)范、規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)、定額執(zhí)行。 水溫地質(zhì)資料 1)地形地貌 大橋橋址區(qū)河道兩岸居民建筑物稠密，由于新港、長港河道的疏通，在近岸形成 30176。～ 60176。的陡坡，勘測期間長港水面寬約 95 米，新港水面寬約 154 米，水深達(dá) 米。長港、新港兩河道中間由河道疏通堆積而成的新河坊小洲，在橋中線附近有一高壓線塔，橋中線下游 50 米處為鄂州鋼鐵集團(tuán)的取水水塔。 擬建該橋里程為 CK3+～ CK4+，地面高程 ～ 米，此段人口稠密，廠礦較多。 2)地質(zhì)條件 工程場區(qū)均為第四系地層所覆蓋。第四系地層主要由全新統(tǒng)河流沖積物 16 （ Q4al）、湖積物（ Q4l）及上更新統(tǒng)殘積物（ Q3el）組成，厚 10～ 70 米，由東向西逐漸變厚；基巖主要為三疊系大冶群淺海相沉積地層（ T1dy）、白堊系（ KR）陸相沉積地層及喜山期火山巖 —— 玄武巖（β）。 據(jù)鉆孔揭示巖土層工程地質(zhì)特征詳述如下： ① 1 填筑土：灰黃色，成分以軟塑～硬塑狀亞粘土、粘土為主，混少量磚塊、瓦礫等物，分布于兩河道兩岸及新河坊橋中 線一帶，層厚 ～ 米； ① 2 種植土：灰黃色，成分以軟塑亞粘土、粘土為主，含植物根系，分布于兩河道兩岸近暗一帶，層厚 米； ① 3 淤泥：灰色，流塑狀，質(zhì)均，含腐殖質(zhì)，具腥臭味，含少量貝殼碎屑等物，分布于兩河道表層，層厚 ～ 米； ② 1 粘土：棕黃～灰黃色、灰色 ,軟塑狀 ,局部硬塑，質(zhì)均 ,分布于樊口岸至新河坊一帶 ,層厚 ～ 米 。 ② 2 亞粘土 :灰黃色 ,硬塑狀為主 ,局部軟塑，質(zhì)均 ,含灰斑、銹斑，分布全橋址區(qū)，層厚 ～ 米； ② 21亞粘土：灰黃色 ,軟塑狀 ,質(zhì)均 ,含灰斑、銹斑 ，僅分布鉆孔 CZ8 附近，層厚 米； ② 22 粘土：灰黃色 ,軟塑狀 ,質(zhì)均 ,含灰斑、銹斑，呈透鏡體分布里程 K3＋810～ K3＋ 880 一帶，層厚 ～ 米； ③ 1 亞粘土：灰色 ,軟塑狀 ,局部流塑，質(zhì)較均 ,局部夾中粗砂薄層，全橋址均有分布，層厚 ～ 米； ④ 6 圓礫土：灰色 ,密實(shí) ,飽和，含卵石 10～ 15%，磨圓度中等，成分以砂巖、灰?guī)r等為主，卵礫間充填物為粉細(xì)砂及粘性土，僅分布 0墩（里程 K3＋ 670）附