覃石生

广西大学 土木建筑工程学院，广西 南宁 530004

1 现代斜拉桥

桥梁业界一般认为，第一座现代化斜拉桥是德国工程师于1955 年建造的Stromsund 桥，该桥主跨183m，斜拉索采用稀索体系，主梁则采用钢结构进行建造［1］。此后，随着材料技术、工业技术及计算机技术的快速发展，斜拉桥结构理论及施工技术得到迅猛发展，工程师们在这短短的几十年间建造了许多就是瞩目的超大跨斜拉桥。如日本的多多罗大桥［2］，主跨长890m，主塔采用宝瓶型结构，斜拉索采用密索体系，主梁采用组合梁结构，即边跨采用预应力混凝土结构，中跨采用钢桁梁结构，此种结构形式即减轻了中跨主梁自重，还减低了用料成本。该桥建成是还获得了“20 世纪最长斜拉桥”称号。此外，目前已建成的世界最大跨斜拉桥［3］位于俄罗斯符拉迪沃斯托克市，该桥主跨达1104m，主塔高度达320.9m，主梁为抗扭刚度较大的正交异性钢箱梁结构，全桥耗资11 亿美元。而我国目前在建的常泰长江大桥主跨达1176m，与俄罗斯岛大桥相比，该桥结构更为复杂，该桥集合了高速公路、普通公路及城际铁路于一体的“超级斜拉桥”［4］，该桥预计2025 年竣工，届时我国将重夺世界最大跨斜拉桥称号。

2 斜拉桥结构的优缺点

与普通梁桥（如图1 所示）相比，斜拉桥即是带有多点弹性支撑且受轴向力的梁桥结构。因此，斜拉桥结构的优点在于：斜拉索对主梁进行多点弹性支撑，减小了主梁弯矩使得斜拉桥能够轻松突破梁桥极限跨径瓶颈（如图2 所示），挺进千米级桥梁跨径领域，甚至能与悬索桥进行超大跨桥梁结构比选。缺点：但也因为有斜拉索的存在，当斜拉桥跨径不断增大时，每根斜拉索水平分力不断叠加并作用于主梁上（如图3 所示），导致主塔根部主梁轴力急剧增加，当轴力超过主梁极限承压能力时，主梁会出现屈曲现象；此外，由于斜拉桥跨径不断增加，斜拉索长度也会相应增加，此时斜拉索将会出现明显的垂度效应［5］，导致斜拉索实际承载能力下降，影响斜拉桥结构整体稳定性。

图1 连续梁桥弯矩图

图2 斜拉桥弯矩图

图3 斜拉桥主梁轴力计算简图

3 解决办法

基于限制现代斜拉桥极限跨径的关键问题，结合现有工业技术及斜拉桥理论知识提出以下两点解决办法。其一：在主塔根部设置钢与混凝土叠合的结构形式，共同承担主梁轴力，同时，跨中断主梁采用自重较轻的钢桁梁结构，从而达到降低斜拉索索力的目的；其二：研制极限承载力更高的斜拉索。

4 结语

通过研究现有斜拉桥发展现状，总结得出斜拉桥正往超大跨度方向迈进，而主梁轴向抗压能力及斜拉索极限承载力成为限制斜拉桥往更大跨度发展的瓶颈。提出改变斜拉桥主梁主塔根部主梁结构形式及研制更高承载力的斜拉索的形式来提高斜拉桥极限跨径。