多塔斜拉桥发展综述

在建
梁, 较采用钢箱梁来说, 加大了梁段重量从而导致拉索面积加大。
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公路
2010 年 第 7 期
2 多塔斜拉桥的特点 和常规斜拉桥相比, 多塔斜拉桥具有塔多联长
的布置形式, 其主要构件索、塔、梁受活载效应和温 度效应的影响均会有所增大。主要表现如下。
( 1) 随着索塔数量增加, 多塔斜拉桥的中间塔两 侧既无辅助墩和过 渡墩, 也 没有端锚索, 缺少了对 主梁和索塔刚 度的 有效帮 助, 使 已经 是柔性 结构 的斜拉桥柔性 更大, 并使 结构各 响应 的活载 影响 线范围和幅度增大, 导致多塔斜拉桥的主梁 挠度、 斜拉索疲劳应力幅和塔底内力比常 规斜拉桥要大 得多。
山东济南建邦 531 5 m+ 561 5 m + 2 @ 300 m+ 561 5 m+ 531 5 m= 820 m;
4
黄河公路大桥 采用三塔不等高形式布置; 中塔处塔、梁、墩固结, 边塔 处主梁半漂 浮的结构 体系; 通过 加大中塔 刚度、 在建
边跨设置 1 个辅助墩等措施来提升结构刚度。
70 m+ 200 m+ 5 @ 428 m+ 200 m+ 70 m= 2 680 m;
关键词: 多塔斜拉桥; 结构特点; 受力特性; 长主梁; 温度应力; 发展综述
多塔斜拉桥, 国外也将其称作多跨斜拉桥, 其力 学行为与常规斜拉桥有着明显的差别, 如何提高其 体系刚度一直是学术界和桥梁工程界研究的重点。 截至目前, 国内外已建或在建的多塔斜拉桥已有十 余座, 每座桥各具特点。本文通过查阅文献、收集资 料, 对各实桥的刚度加劲方式进行讨论, 并对多塔斜 拉桥发展存在的问题进行探讨。
57 m+ 85 m+ 2 @ 220 m+ 85 m+ 57 m= 724 m ;
韩国世丰
5
采用三塔不等高形式布置; 主梁为预应力 混凝土结构; 塔墩固结、梁墩间 设支座的单索 面半漂浮体
( S epoong) 大桥
系; 设置辅助墩提高结构体系刚度。
2004 年 在建
案、马鞍山长江公路大桥左汊桥方案设计提出了( 72 m 江大桥主跨 616 m, 建成后不仅是世界上跨径最大
2004 年
该桥采用顶推施工方案。
希腊里翁 ) 安 268 m+ 3 @ 560 m + 268 m= 2 252 m ;
4
蒂里翁大桥 5 跨双索面全漂浮体系; 通过两方面提升结构刚度, 其一是采用接近刚性塔的金字塔形 4 腿柱塔; 其二
( Ri on-A nt irion) 是采用钢) 混结合梁, 较采用钢箱梁来说, 加大了梁段重量从而导致拉索面积加大, 提升了结构刚度。
公路 2010 年 7 月 第 7 期 文章编号: 0451- 0712( 2010) 07- 0024- 06
中图分类号: U 4481 27
H IGH W AY Jul1 2010 N o1 7 文献标识码: B
多塔斜拉桥发展综述
金立新, 郭慧乾
( 中交公路规划设计院有限公司 北京市 100088)
建成后将是世界最长的斜拉桥; 采用六塔等高 形式布 置; 塔、墩固结, 桥塔与 主梁间 设支座, 半漂浮 体
5
浙江嘉绍大桥 系。通过综合措施提升结构整体刚度: 11 每个桥塔处主梁顺桥 向设双排支座, 将 主梁和索塔之 间的相 对转动自由度加以约束; 21 适当增加索塔与主梁的刚度; 31 在边跨设置一个辅助墩。本桥还有 一特色
山东滨州
42 m+ 42 m+ 300 m+ 300 m+ 42 m+ 42 m = 768 m;
3
黄河大桥
三塔不等高形式布置; 中塔处塔、梁、墩固结, 边塔处主梁半漂的结构体系; 主梁为预应力混凝土箱梁; 通过 2004 年
在边跨设置 2 个辅助墩、边跨索距由标准索距 71 5 m 减小为 61 0 m 等措施来提升结构刚度。
汊主桥
跨设置 1 个辅助墩等措施来提升结构刚度。
两主跨 616 m+ 616 m ;
7
武汉二七 长江大桥
采用三塔( 等高) 斜拉桥, 寓意武汉三镇; 建成后将成为 世界上最大跨 度的三塔 斜拉桥和 世界上最 大跨 度的结合梁斜拉桥。主要通过两措施提升结构刚 度: 11 在边跨 增设 2 个辅助 墩; 21 采用钢 - 混结 合
2000 年
端加 200 t 压重, 使背索绷紧; 41 适当增加中塔和主梁的刚度。结构整体刚度增加约 30% 。
湖北宜昌夷
381 08 m+ 381 5 m + 431 5 m+ 348 m+ 348 m+ 431 5 m+ 381 5 m+ 381 35 m= 9361 43 m;
2
陵长江大桥
采用三塔不等高形式布置; 中塔处塔、梁、墩固结, 边塔处主梁半漂浮的结构体系; 主梁为 PC 箱梁; 通过在 2001 年 边跨设置 2 个辅助墩、边跨索距由标准索距 81 0 m 减小为 51 5 m 等措施来提升结构刚度。
3 改善多塔斜拉桥体系刚度的常用方法 31 1 桥跨布置
Leonhar dt 和 Schlaich 对多塔斜拉桥进行了多 年的概念设计, 提出把多孔斜拉桥按 L 及 01 8 L 跨 径布孔, 即塔高由中间塔向边塔高度递减, 中塔塔高 采用边塔高度的约 11 25 倍。已建或在建三塔斜拉 桥多采用此种处理方式, 一方面两个或多个主跨已 能满足跨越需要; 另一方面采用较矮的边塔在一定 程度上对提高体系刚度有帮助。这是一种经济合理 的处理方式, 在桥跨布置时宜优先考虑。
在建
点是在全桥跨中设置刚性铰, 可承受主梁竖弯、侧弯和扭转, 但释放刚性铰两端的主梁纵向相对 变形和
轴力, 以减缓温度效应对长跨桥梁变形的影响。
马鞍山长江 38 m+ 82 m+ 2 @ 260 m+ 82 m+ 38 m= 760 m ;
6
公路大桥右 采用三塔( 均为椭圆拱形混凝土桥塔) 不等高形式布置; 主梁半漂浮的结构体系; 通过加大桥塔 刚度、边 在建
文中所探讨的多塔斜拉桥指密索体系斜拉桥, 采用稀索体系和部分斜拉桥体系不包括在内。
1 多塔斜拉桥发展概况 11 1 国外发展概况
自 1955 年世界上第 1 座现代斜拉桥在瑞典诞 生后, 国外对斜拉桥 的研究和建设 就在不断发展。 意大 利 Ricar do M orandi 教 授最 早提 出了 著名 的 Mor andi 体 系, 并 采 用 此 体 系 修 建 了 M ar acaibo Bridge 和 P olcevera Viaduct 等桥。后来, Gim sing、 Leonhar dt 、Schlaich 和 M ichel Virlog eux、Jacques Co mbault 等对多塔斜拉桥进行了多年的概念设计和 实践, 对多塔斜拉桥的特性有了足够的认识, 明确了 针对体系刚度不足所可能采用的各种加劲措施, 奠 定了多塔斜拉桥发展的理论基础。在丹麦大贝尔特 桥、加拿大诺森伯兰海峡大桥、印度恒河大桥等方案 设计中, 多塔斜拉桥成为着重考虑的方案, 出现了多 种不同于 M or andi 体系的多塔 斜拉桥方 案。1993 年墨西哥建成 了第 1 座密索体系三塔 斜拉桥 ) ) ) Mezcal a Bridge。1998 年建成的香港汀九桥是一座 三塔四索面结 合梁斜 拉桥, 以柔 性塔 附以 加劲 索
方案等。目前国内在建的有 5 座, 其中武汉二七长 特征见表 2。
表 2 国内多塔斜拉桥 一览
序号
桥名
桥跨布置、结构体系及特色点
通车时间
130 m+ 310 m + 310 m+ 130 m= 880 m;
1
湖南岳阳 洞庭湖大桥
采用三塔不等高形式布置; 全桥纵漂体系; 主梁为预应力混凝土 DP 断面。通过综合措施提升结构整体 刚度: 11 边跨索距由标准索距 81 0 m 减小为 61 0 m; 21 加大边跨斜拉索截面面积; 31 在中跨跨中及边跨梁
加强结构体系刚度最具特色, 也是目前世界上唯一 一座采用此种加劲方式的斜拉桥, 该桥由 Schlaich 主持设计。法国米约高架桥和希腊里翁 ) 安蒂里翁 大桥经过多年的方案论证, 也于 2004 年建成通车, 这 两座桥无论是桥塔数量, 还是连续长度都有很大的突 破, 联长均超过了 2 000 m, 其中米约高架桥更是保持 着目前世界最长斜拉桥的称号。另外, 韩国为迎接 2012 年丽水世博会而正在修建的世丰大桥也是一座 三塔斜拉桥。国外多塔斜拉桥及其主要特征见表 1。 11 2 国内发展概况
摘 要: 经历了斜 拉桥建设的大发展, 多塔斜拉桥正越来越多地 被采用, 在广泛 收集资料的 基础上, 对其中一 些 实例进行了介 绍; 对多塔斜拉桥的结构特点、受力特 性进行 了讨论; 对改 善结构 体系刚 度的众 多措施 进行了评 述, 并 对解 决多塔斜拉桥长主梁温度受力的问题做了简要的讨论。
随着经济实力和科技水平的发展, 我国已在斜 拉桥科研和建设方面处于世界领先水平。据现有资 料统计, 主跨 1 088 m 的苏通长江大桥建成以后, 世 界上主跨排名前 10 位的斜拉桥中国就有 8 座。我 国对多塔斜拉桥 的研究和建设是从香 港汀九桥之 后, 虽然起步稍晚, 但也已取得巨大成就。自 2000 年建成了国内第一座三塔斜拉桥 ) ) ) 岳阳洞庭湖大 桥后, 多塔斜拉桥越来越受青睐, 陆续又有夷陵长江 大桥和滨洲黄河大桥先后建成。在我国其他一些大 桥的方案设计中, 也有很多提出过多塔斜拉桥方案, 如在京沪高速铁 路南京上元门越江工 程中提出的 ( 84 m + 160 m + 2 @ 488 m+ 160 m+ 84 m) 三塔 PC 箱梁与钢桁组合加劲梁斜拉桥、郑州黄河公路二桥方 案设计中提出的( 90 m + 4 @ 220 m + 92 m ) 五塔斜 拉桥方案、重庆菜园坝长江大桥方案设计中提出的 ( 146 m+ 2 @ 380 m + 146 m ) 三塔斜拉桥方案、武汉 阳逻长江公路大桥方案设计中提出的( 70 m+ 70 m + 2 @ 485 m + 70 m + 70 m ) 混合梁三塔斜拉桥方