620m悬吊斜拉桥初探.docVIP

一、620m悬吊斜拉桥初探 （1994年汉城东亚太平洋桥梁会议论文） 一、620m悬吊斜拉桥初探 上官兴 周如鹄 李国强 （湖南省公路管理局） （湖南省交通设计院） 【摘 要】 本文提出悬索和拉索相结合的新结构—悬吊斜拉桥，以适用于软弱地基上的特大跨径桥梁。并指出在这种桥梁结构中采用新型FNC材料来减轻自重，可以克服我国桥梁用高强轻质钢材的不足；对于边孔在施工中用连续顶推的新工艺来缩短工期，节省材料。 【关键词】 620m 悬吊 斜拉桥 分析 探讨 1．悬索和拉索的组合体系 90年代起，在中华人民共和国辽阔的大地上，有几十座大于400 m的大跨径桥梁正在修建。在跨长江的几座大桥中，为了减少深水基础和有利于通航，主跨径L都应在500 m以上，但由于材料和结构体系的限制而始终不能突破。在广东汕头和虎门两座大桥方案比较选择时，由于斜拉桥不能在半年中合拢，考虑频繁的台风将影响施工的安全，而不得不选用悬索桥。 最近在K省海湾，将修建一座长达3000m跨海大桥。该桥址地震裂变8度，最大风速达51 m/s，要求通航孔为400×50m,其河床中水深10~21 m，细砂覆盖层厚度达300m。 1）为了突破在软弱地基上修建特大跨径桥梁的难关，我们提出悬索和拉索相结合的新桥型。如图l。 通航孔跨径L=62 0 m，两端系两个2×180m独塔斜拉桥，索距10 m。中部悬吊260 m薄壁箱梁，悬索锚碇在两岸沉井上； 两边孔均为11～60 m连续梁，其中一孔伸进通航孔中，以改善斜拉桥受力； 为了减少吊梁的活载挠度，在边孔4#～9#和14#～19#墩上张拉吊杆，杆距60m； 考虑悬拉系统的挠度连续性，将吊杆伸入斜拉桥90 m范围内重迭设置，索距10 m； 两岸孔设置多跨30 m的连续梁。 2）悬吊斜拉桥与斜拉桥相比较，其主要特点是主跨中部箱梁被悬吊因而消除了巨大的轴力。这种方案的优点是： 可减少主梁面积(40％左右)； 塔高可降低1/3； 拉索迎风面积可减少1/2； 可利用悬索安装主梁，从而解决了台风中的施工安全。 3）这种组合体系，几百年来一直有人提出设想，遗憾的是始终没有工程实施。应当相信在90年代的技术水平，一定可以克服其种种困难，从而使这个新结构走向更大的跨径。 2． FNC轻型结构 在软弱地基中修建大跨径斜拉桥的关键是要选择高强轻质材料。采用钢结构中国使用得较少，其原因是材料来源较困难，造价昂贵，且要长年养护。采用RC材料跨径很难突破500m。若在砼(C)材料中掺入钢纤维(F)和钢丝网(N)后，其性质起了质的变化，抗压强度很容易达到l0MPa以上。其抗裂指标提高7倍，韧性提高100～200倍，构件承受弯曲应力，呈现似钢结构的塑性变形能力。在初裂阶段，抗拉由远边的钢纤维砼承担；容许开裂阶段由钢丝网和钢纤维承担；工作阶段由钢筋承担设计荷载；到结构受力钢筋达到屈服时，构件受拉的开裂宽度还控制在0.1 mm以下，这是一种不用预应力而达到部分预应力的承载工作状态。采用SFNRC的最小厚度仅40～60 mm，比钢筋砼(RC)要薄3倍，即自重可减轻一半以上。综上所叙新型FNC是继RC、PC之后桥梁材料的第三个里程碑。许多大跨径桥梁正等待FNC的开拓和应用。 中国近年来已在斜拉桥、悬索桥、拱桥和管桩中局部分别使用了FC和NC材料，取得了令人满意的效果，在L桥中我们提出全桥整体采用FNC。例如图2、图3。 1）主塔基础采用/FNRC大直径空心桩，此项技术已在河南省和湖南省取得成功。例如：在湘潭二桥90 m桥跨中采用了无承台单排Φ3.5 m大直径空心桩； 2） 塔柱采用/圆筒结构，内壁均采用FNRC(厚度6cm)，在施工中不要模板； 3）悬吊区主梁均采用FNRC新材料，底板厚6cm，顶板厚10cm，下带加劲肋(10×20cm)，沿箱梁每2 m设置一道横隔板(厚20cm)。吊杆系在隔板端部。主梁面积A=6.5 m2，与桥面系一起承受恒荷载g=22t／m。由于使用了高强材料，使自重减轻40％左右； 4）边孔斜拉区主梁系用顶推法送入，因此在桥墩上方腹板加厚为40 cm。在横隔板上布置体外预应力锚来满足顶推正、负弯矩交替出现的需要。落位后，结构不需要的预应力索可拆除。在主孔120m悬拼区的主梁，腹板可减薄为20cm。 3．悬吊斜拉桥施工方案 L大桥施工有四种工艺。目前在中华人民共和国有成熟经验，现