关 伟

（山西省交通科学研究院，山西 太原 030006）

随着山西省交通事业的蓬勃发展，一些新型造型的桥梁不断涌现。PC矮塔斜拉桥即部分斜拉桥，其主梁的高跨比值大于一般斜拉桥，该桥型是介于斜拉桥与连续梁之间，其整体刚度主要由梁体提供，斜拉索的刚度仅起加强作用[1]。本文对浮山县丞相河特大桥总体设计进行论述。

1 工程概况

浮山县丞相河特大桥是浮山县城至北王公路改造工程全线中的控制性工程，桥梁南接柏村，北联南霍。丞相河特大桥跨越丞相河河谷，河沟称“W”型，水文地质复杂。桥梁在丞相河、北侧沟谷及两沟所夹黄土梁区段采用（132+3-240+132）m PC矮塔斜拉桥跨越。

桥址处地质构造简单稳定，主要由表层为第四系全新统河流冲积相的砾卵石层夹粉质黏土等，下部为第四系下更新统楼则峪组，卵石、砾石层为主，夹粉土、红色黏土及粉质黏土，下伏二叠系上统上石盒子组（P2s）砂岩。地下水埋藏较浅，桥址区位于汾渭地震带上，在地震动峰值区划图上位于0.20g区内，相当于地震基本烈度Ⅷ度区。

桥位处丞相河无通航要求，主桥桥型布置图见图1。

图1 主桥桥型立面布置图（单位：cm）

2 桥梁设计思路

a）安全稳妥。丞相河特大桥是该项目的控制性工程，建成对促进区域经济、文化发展具有重要的战略意义。桥位处路线设计标高至沟底最深处达90.8 m，桥墩高度高，同时还有冲刷等不利因素同存，因此，丞相河特大桥设计把质量、安全和耐久性作为设计的基本目标，在安全稳妥的前提下结合本工程特点，总体上充分利用成熟技术，关键技术点上适度创新，使丞相河特大桥做到设计理论成熟、施工质量易于控制、使用性能良好、便于检测维护。

b）投资适度。综合考虑地区建设规划和生态环境保护等条件，桥梁桥型方案和桥孔布置考虑全寿命周期成本、工程规模和投资、工程效益和社会效益、工程建设和工程养护投资等关系，降低投资风险。

c）造型美观。考虑到浮山县自然、人文景观，重视桥梁的景观性设计，结合桥址独特的建设条件，在“安全稳妥”和“投资适度”的前提下充分展现桥梁的地标性。

3 主要技术标准

a）公路等级 城市主干道；

b）设计速度 80 km/h；

c）桥面宽度 29 m（主桥）；

d）汽车荷载等级 公路-I级；

e）人群荷载 3.5 km/m2；

f）洪水频率 1/300；

g）地震动加速度峰值 0.20g。

4 桥址路线设计

桥址处路线平面按直线布设，桥梁全长范围位于JD1与JD2间的直线段上。JD1曲线半径R=3 000 m，不设置缓和曲线。JD2曲线半径R=1 000 m，缓和曲线长度120 m。桥梁全长范围位于-0.77%的下坡段。桥位处桥梁平纵面图见图2。

图2 桥位平纵面图

5 主桥结构设计

5.1 主梁

上部结构主梁采用单箱单室箱形截面，主梁采用C60混凝土，以箱梁中心线分别向桥面两侧设置2%的人字形横坡。箱梁中心线处纵桥向主梁根部梁高为6.8 m，跨中及拉索区段梁高均为4.5 m。箱梁顶板厚度为0.32 m，底板厚度为0.3～1.5 m，腹板厚度为0.5～2.0 m，悬臂板长度8.0 m。主梁以主塔对称向两侧分为3个区段：靠塔侧无索区梁段（主梁为变截面）、拉索区梁段（斜拉索锚固主梁区）、跨中侧无索区梁段（主梁为等截面）。靠塔侧无索区梁段设置成变截面箱梁不仅基于梁体挂篮悬浇施工、斜拉索施工完成后及成桥运营后梁体受力需要考虑，同时也顾及桥梁主梁景观效果的需求。主梁每隔5 m在纵桥向同一位置设置横隔板一道，横隔板厚度在无索区统一为0.35 m，在有索区为0.65 m。上部主梁在跨中侧无索区梁段设置三向预应力体系，无腹板束。在拉索区梁段横隔板位置处顶板设置横向预应力，靠塔侧无索区梁段及拉索区梁段腹板均设置竖向预应力。上部结构主梁典型横断面图见图3。

5.2 主塔

主塔造型正立面呈“Y字形”，主塔构造示意图见图4，主塔桥面以上采用C60混凝土，桥面以下采用C50混凝土。4～7号桥墩主墩外形一致，以4号桥塔为例，4号桥塔高度为115.8 m，其中上塔柱（桥面标高以上部分）高为31.3 m，主塔横向分左右两肢，依靠上下横梁进行连接。并于桥面以下35 m处向上外倾斜，与竖直方向成22°夹角。塔底截面横桥向宽17 m，纵桥向宽8 m，塔顶每肢横桥向宽度3 m，纵桥向宽度6 m，塔底每肢横桥向宽度3 m，纵桥向宽度6 m，均为单箱单室箱形截面。主塔截面可分为3部分：上塔柱有索区、上塔柱无索区、下塔柱，上塔柱有索区横桥向壁厚0.4 m，顺桥向壁厚0.8 m；上塔柱无索区及下塔柱横桥向壁厚0.9 m，顺桥向壁厚1.4 m，纵横桥向壁厚相同，主塔倒角半径为15 cm。桥塔下承台为（19×23.5×5.5）m，基础采用直径D=2.0 m桩基础，平面布置桩基18根。

图3 主梁典型横断面图(1/2跨中及根部)（单位：cm）

图4 4号主塔构造示意图（单位：cm）

5.3 斜拉索

浮山县丞相河特大桥主桥斜拉索索面采用扇形布置，全桥共布置斜拉索104对，斜拉索在主梁上锚固于箱梁两侧横肋的边缘位置，主梁上斜拉索锚固纵桥向按5 m布设，主塔上的竖向间距按1.5 m布设。斜拉索采用单端张拉，在主塔上设置钢锚箱，作为斜拉索的锚固端，在主梁上的斜拉索锚固位置处设置混凝土锚块，并将拉索的张拉端设置于此。考虑斜拉索的张拉及后期还索方便，斜拉索选用镀锌钢绞线或环氧填充型钢绞线。斜拉索外包双层同步挤压成型全圆形截面的HDPE外套管，其内层为黑色，外层可根据景观的要求进行选定。

5.4 钢锚箱

钢锚箱位于主塔上塔柱有索区，作为斜拉索锚固结构，设置在上塔柱中。每塔共13个节段，与斜拉索相对应，每个节段在工厂分段制造，安装时栓接在一起。钢锚箱主要由侧拉板、端部侧压板、锚垫板、临时施工平台肋、外围剪力钉组成。其中侧面拉板主承担斜拉索水平拉力，板厚50 mm；端部侧压板与侧拉板一起构成箱体框架，板厚40 mm；剪力钉主要将斜拉索的力传递到锚箱上。锚垫板厚50 mm，钢锚箱与混凝土索塔之间的连接主要依靠剪力钉与贯穿钢筋完成。

6 主桥桥面系设计

6.1 人行道

人行道设置于桥面两外侧紧靠检修道，其宽度各为2.5 m，人行道由纵梁、现浇人行道板组成，人行道板上铺设2 cm彩色地转。人行道顶面设置1.5%的反向横坡，以利于人行道顶面排水。考虑到丞相河特大桥桥梁整体桥型效果体现一种现代气息，人行道选择镀锌钢护栏。

6.2 路灯

路灯采用对称排列布灯方式，路灯安装于人行道内侧缘石向栏杆方向侧0.5 m处。灯杆为单臂圆锥形无座镀锌喷漆12 m灯杆，单臂挑出2.0 m，路灯设置间距为40 m。

7 结语

浮山县丞相河特大桥Y形主塔是同类PC矮塔斜拉桥中少见的形式，该造型独特、外形美观轻巧，五跨四塔桥梁具有连续性，桥梁整体主次效果明显，四塔遥相辉应，更显桥梁的优美轻盈。桥梁主塔形式为山区桥梁的设计提供了新的选择方案，该桥桥型效果图见图5。

图5 丞相河特大桥效果图