曾红丁

摘 要：斜拉桥属于塔、梁、拉索组成的超静定结构。独塔斜拉桥通常采用塔梁固结体系，本文以实际项目为背景，介绍了该项目预应力独塔斜拉桥基本构造，并采用有限建模，分析各荷载工况下主梁、索塔及拉索应力强度情况，为类似项目提供参与。

关键词：斜拉桥;独塔;预应力混凝土;结构设计

中图分类号：U448 文献标识码：A

0 引言

斜拉桥因为其高耸的索塔，容易成为一个地区标志性建筑。独塔斜拉桥不仅具有斜拉桥跨越能力大，造型美观优点，同时造价一般比双塔斜拉桥略低。当跨越河流时需要悬臂浇筑施工时，独塔斜拉桥往往采用墩塔梁固结体系。对于预应力混凝土主梁独塔斜拉，因为成桥后砼收缩徐变，往往需要二次调索才能达到较为理想的受力状态。本文用实际项目，介绍了宽幅预应力混土独塔斜拉桥设计，可为类似项目提供参考。

1 工程概况

本项目位于惠州市，项目路线全长610 m，其中桥梁长580 m;主桥长180 m（采用90+90 m预应砼独塔斜拉桥），桥面总宽41.5 m;引桥长400 m，其中西引桥长220 m（2*35 m+5*30 m），东引桥长180 m（6*30 m），采用一级公路兼城市主干道，双向6车道，设计时速60 km/h。

2 结构设计

主桥为跨径90+90=180 m独塔双索面混凝土主梁斜拉桥，塔、梁、墩固结体系，跨越西林河。索塔采用“H”型索塔，平行直立塔柱;主梁采用混凝土双主肋主梁（∏形截面）;斜拉索采用280钢铰线拉索，空间扇形双索面。主桥标准横断面布置为：5.25（人+非）+2.25（锚索区）+0.5（护墙）+12.25（车行道）+1.0（隔离）+12.25（车行道）+0.5（护墙）+2.25（锚索区）+5.25（人+非）=41.5 m。主桥采用前支点挂篮施工。

主梁采用C55混凝土，标准断面采用预应力混凝土双主肋（∏形截面）+纵向加劲肋断面，主梁标准断面宽度41.5 m，两侧挑臂设15 cm后浇带，主梁顶面设置2.0%双向横坡。由于本桥桥面宽度较大，剪力滞效应明显，为了减少顶板剪力滞效应，纵向设两道小纵梁，高约1 m，宽0.5 m 。

索塔采用C50混凝土，塔、墩、梁固定结体系，横向为“H”形索塔，索塔总高度为75.27 m（含塔顶装饰），桥面以上索塔高度52.2 m，塔柱中心间距为29 m。下塔柱（墩）：桥面以下部分，高17.820 m，采用实心矩形截面，顺桥向宽度为6.0 m，横向宽度3.5 m～4.5 m。

斜拉索采用280高强度环氧涂层钢绞线索，标准强度fpk=1 860 MPa，采用拉索群锚锚固体系。拉索在S1～S2号索采用34-φs15.2、在S3～S6号索采用55-φs15.2，在S7～S10号索采用61-φs15.2，在S11～S12号索采用73-φs15.2，在S13号索采用85-φs15.2。

3 结构分析

本项目采用有限元分析软件midas civil 2020及midas Civil Designer程序进行计算分析。按照主桥梁部的实际构造进行结构离散，共

划分单元821个、741个节点，其中主梁136个单元，斜拉索52个单元，桥塔87个单元，承台10个单元，桩基456个单元，斜拉索与主梁之间采用弹性连接中的刚性连接。结构计算图式见图1。计算荷载包括成桥状态下恒载、车道荷载、人群荷载、预应力、风荷载、砼收缩徐变、基础沉降、主梁索塔梯度温度、整体升降温、拉索升降温等，并按规范进行组合验算其受力情况。

3.1 主梁验算

承载力极限状态基本组合组合下，主桥最大弯矩值109 730 kN·m，塔梁固結处最小弯矩值-140 985 kN·m，塔梁固结处支点处最大剪力值24 519.7 kN;主塔根部处梁部最大轴力值-153 475 kN，最小轴力值-11 637.9 kN。图2、图3均满足规范要求。

正常组合极限状态频遇组合下，底缘σst-0.85σpc≤0 MPa（拉应力），图4至图5，满足规范要求。

3.2 挠度验算

按《桥规》第6.5.3条规定，钢筋混凝土和预应力混凝土受弯构件计算的长期挠度值，由汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合在梁式桥主梁产生的最大挠度不应超过计算跨径的1/600。

按照《桥规》第6.5.3条验算：26号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=38.987 mm≤最大挠度允许值fn=148.334 mm，满足规范要求;

按照《桥规》第6.5.3条验算：100号节点汽车荷载（不计冲击系数）和人群荷载频遇组合最大挠度设计值fd=39.002 mm≤最大挠度允许值fn=148.334 mm，满足规范要求。

3.3 主塔静力计算

主塔计算控制截面采用1-1塔根截面、2-2上塔柱最下端空心截面、3-3上塔柱配筋变化截面。分别取最不利工况，最大弯矩、最大轴力并发内力进行计算，各截面内力如表1。经计算承载力和裂缝均满足规范要求。

4 结论

（1）本文对90+90 m预应力砼独塔斜拉桥设计作了介绍，并对结构进行了静力分析，主梁在频遇组合下保持受压状态，主塔在最不利荷载下处小偏心受压，均满足规范要求，并有较大的安全储备。

（2）本桥桥面宽度较大，剪力滞效应明显，通过设置纵向两道小纵梁，可以大幅度减少剪力滞效应。

（3）预应力混凝土主梁独塔斜拉，因为成桥后砼收缩徐变，往往需要二次调索，且第二次调索幅度不宜过大，这需要经过多次试算，才能达到较为满意结果。

参考文献：

[1]刘士林，王似舜.斜拉桥设计[M].人民交通出版社，2006.

[2]邵旭东，程翔云，李立峰.桥梁设计与计算（第二版）[M].人民交通出版社，2018.

[3]范立础.桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.

[4]JTG/T 3365-01-2020，公路斜拉桥设计规范[S].