日本木曾川桥——主跨275m的4塔混合梁部分斜拉桥

）　ｆ　本木曾川桥——主跨　的　塔混合梁部分斜拉桥　严国敏　

Ｕ　·　日本木曾川桥　主跨２７５　ＩＩ１的４塔混合梁部分斜拉桥　编译芒国熬　（大桥局勘设院）　

摘　要　木曾川桥位于日本三重县内第二名神高速公路上，跨越木曾ＪＩＩ的河口部分。在计划时曾研究过钢箱桨桥　

氘关键词旦　施　方针　主稚　一一一＿　＼　。　Ｆ乏　

１桥梁形式　１＿１上部结构　由于河流的具体条件以及需要采用１　６０　ｍ以上的　边跨来越过两岸的河堤，故将以下三个方案作比较：　方案Ｉ采用混合梁（钢梁与ＰＣ梁连续）的部分斜　拉桥（最大跨度２７５　ｍ）；　方案１采用ＰＣ梁的部分斜拉桥（最大跨度２０６　ｍ）：　方案Ⅱ采用连续钢箱梁（最大跨度１６５　ｍ）。　经过比较，最后采用方案Ｉ，其理由如下；　１）在跨度比较大的部分斜拉桥中，可以将外力适　当地由主粱与斜拉索来分担，它与外力几乎全部由斜拉　索承受的斜拉桥相比，可以减低桥梁造价。　２）部分斜拉桥由于能够减少斜拉索的应力变动幅　度，在斜拉索容许拉应力可以增加以及斜拉索用量可以　减少的同时，还可以采用价格更便宜的锚固结构，由此　而进一步压低了造价。　３）采用混合梁后，主孔中间部分为钢梁而减小了　恒载，从而可增大跨度，井可设计出上下部结构总造价　最小的均衡设计。　４）由于在ＰＣ箱梁部分兼用体外索与体内索，以及　采用预制节段架设法，故与连续钢箱梁桥相比其造价较　便宜。　

１．２下部结构　下部结构的基础形式，因持力层深达４０　ｍ以上，且　基础位于河槽内，故分别对（１）锁１３钢板桩围堰基础（Ｌ　兰４５　ｍ）和（２）气压沉箱基础两种形式在非洪水期旎工　及考虑洪水阻水率小于７　时作了比较研究。结果从工　期及经济等方面考虑决定采用锁１３钢板桩围堰基础。　

１．３支承条件　对支承条件，考虑养护管理及走行性能而采用连续　梁，为提高抗震性能而采用能分散反力的橡胶支座。　

２桥梁概要　木曾Ｊｌｌｔ＃的概要见图１，概要资料如下：　桥梁型式——５跨连续混合粱４塔单索面部分斜拉桥｝　桥梁长度——１　１４５ｍ；　最大跨度一～２７５　ｍ；　梁　高——４～７　ｍ。　

３设计施工方针　３．１设计方针　（１）如图２所示，斜拉索只在ＰＣ箱粱的区段内锚　固，主跨中部长达Ｉ１０　ｍ的区段采用钢箱粱以减小该段　恒载，由此可降低桥梁的造价。　（２）ＰＣ箱梁与钢箱粱的接头部分作为剐性连接，　在采用预应力钢材进行补强的同时，在钢箱梁内部还采　用在下翼侧布置的体外索与ＰＣ箱粱连接，以减少用钢　量并提高接头部分的安全度。　（３）斜拉索采用单索面，通过设置中央分隔带来减　低造价。　（４）桥塔的高度（从桥面算起）定为３０　ｍ，小于相同　主跨的斜拉桥桥塔高度的一半，借以减小斜拉索的应力　变动幅度。　（５）由于斜拉索的应力变动幅度得以减小，基本上　采用现场制索，每根斜拉索的张拉力为５．５　ＭＮ。　（６）兼用体内索与充分考虑防锈措旎的体外索，并　且通过ＰＣ梁的变截面（梁高）等结构措施，使斜拉索的　

维普资讯 http://www.cqvip.com ２　国外桥梁　１９９７年第２期　立面圈　Ｉ，ｃ　箱肇酃分　｛ｆＩ箱豢　ｌＩ＠５ｏｏＯ　５ｓ　０００　．　３ＩＪＯ，３　

＿，＿，；；乏乏　ＪＩ　ｌＩ＼　釜　ｌ　设计相位葛‘　————　设计河床膏一¨６　宝　

：　：　

善　＝　

主粱截面围　跨间郎：；｝　支点郎廿　

１　．　～Ｕ．　

圉１木■川挢的总体布置　

般横桥向截面　｛　１　｝　１　—＿　ｌ　Ｉ｝　

ｌ　｝　；　

●一　

单也，ｍ　

维普资讯 http://www.cqvip.com 日本木曾川桥——主跨２７５　ｍ的４塔混合梁部分斜拉桥　严国敏　３　用量处于即使全部斜拉索断裂时也不会造成全桥坠落　的程度，以此来降低造价。　（７）通过兼用体外索与体内索来减轻ＰＣ箱梁的重　量，并降低造价。　３．２施工方针　（１）ＰＣ箱梁采用预制节段现拼法施工，如图２所　示，将在工厂制造的箱梁节段用驳船运到桥下，并采用　移动式悬挂吊机对称伸臂拼装架设。　（２）钢箱梁部分的梁体是在ＰＣ箱梁悬臂架设后采　用驳船浮运，再用悬挂吊机作整体起吊架设。　（３）锁口钢板桩基础围堰采用打桩船在水上施工。　４设计概要　为决定木曾川桥上部结构的主要截面尺寸与材料　数量，进行了计划设计（初步设计）。　４．１　ＰＣ箱粱与钢箱粱的接头位置　ＰＣ箱梁与钢箱梁的接头位置定在各跨内距中间支　点（桥塔）约８０　ｍ处，其理由如下：　（１）由于ＰＣ箱梁较钢箱梁经济，因而尽量加大ＰＣ　箱梁的长度。　（２）为使架设斜拉索较容易，桥塔高定为３０　ｍ。主　梁的梁高由跨越条件决定为支点处的７　ｍ与跨中的４　ｍ。根据以上的尺寸，在可能设计出部分斜拉结构的前　提下尽量延伸ＰＣ箱梁的长度。　（３）部分斜拉桥与斜拉桥在结构受力上有所不同，　即斜拉索水平分力比垂直分力更起作用，因此在布索区　段采用抗压能力较强的ＰＣ箱梁。　（４）将接头位置放在上翼缘承受压力的正弯矩区　段内，这样可提高接头处桥面板的寿命。　４．２主粱的截面形状　由于本桥是部分斜拉桥，它与斜拉桥相比，主梁的　截面刚度有相当大的增加。从经济等原因来考虑斜拉索　采用单索面，还为了经济及施工省力起见而采用预制节　段拼装架设的方法来施工，所以决定采用图３及图４所　示的桥面板带有加劲肋的单箱三室截面。在决定ＰＣ箱　梁与钢箱梁截面形状时的主要考虑如下。　４．２．１　ＰＣ箱梁　（１）由于采用预制节段拼装法，必须要设法减轻节　段的重量，因而兼用体外索与体内索，以便减小腹板的　厚度。　（２）采用带有加劲肋板的桥面板，以期减轻重量。　（３）通过使用高强混凝土（ｏｏ一６０　ＭＰａ）来减小截　面各部分的厚度，以能达到减轻重量的目的。　４．２．２钢梁　（１）如果采用混凝土桥面板会增加钢箱梁部分的　重量，且有损于采用混合梁的优点，故决定采用具有钢　桥面板的箱梁。　（２）钢桥面板的厚度定为１８　ｍｍ（译注：这里的１８　ｍｍ似过厚），通过使用大型加劲肋来减少钢桥面板的　制造费用，同时又可减少铺装层的局部变形，以期提高　铺装层的使用寿命。　（３）为了改善景观，钢箱梁的外形作得与ＰＣ箱梁　致。　

４．３斜拉索　为了充分发挥部分斜拉桥的优点而兼用体外索与　体内索，设计时使斜拉索对外荷载的分担比例可以不因　疲劳而减低斜拉索的容许应力。　设计斜拉索时的主要着眼点如下：　（１）斜拉索由活载引起的应力幅控制在１１０　ＭＰ丑　左右。由于在疲劳验算中也有足够的安全，故斜拉索在　设计荷载作用下的容许应力限值与一般预应力钢索相　同，也是０．６　以此来减低费用　（２）减少斜拉索锚固部分的疲劳影响，以便有可能　使用较经济的在现场制造的斜拉索。　（３）通过将每根斜拉索的张拉力控制在５．５　ＭＮ左　右，使锚固部分的混凝土结构较经济。　（４）将桥塔高度定为３０　ｍ，以便能采用一般的吊　机设备来施工，从而降低斜拉索的施工费用。　

４．４体外索　由于日本《公路桥规范》及《混凝土标准规范》中对　体外索的设计投有作出明确的规定，故在设计时参考预　应力混凝土技术协会的《体外索与预制节段的设计与施　工规准（草案）》。设计体外索时主要考虑了以下两点：　（１）ＰＣ箱梁部分是采用预制节段伸臂拼装法架设　的，架设时由锚固构造较简单的体内索来确保强度。　（２）体外索的防锈不是采用一般ＰＥ管压浆填充的　方法，而是采用较经济的、养护比较容易的、直接在预应　力钢丝上涂树脂的方法。　

４．５预制节段　由于《公路桥规范》与《混凝土标准规范》对预制节　段的设计投列出明确的规定，故也参考预应力混凝土技　术协会的《体外索与预制节段设计与施工规准（草案）》　来进行设计。设计时的主要考虑点如下：　（１）采用匹配密接浇注法在工地制造，在现场将接　

维普资讯 http://www.cqvip.com ４　国外桥梁　１９９７年第２期　圉２　ＰＣ箱桑的架设示意　圉３　ＰＣ箱鬃的截面形状　。ｏ　】·０ｏＤ　ｌ１０ｏ　ｌｌ０ｏ　Ｉ．∞ｏ　６ｏ＾　

７　２１５ｏ　Ｉ　７矗０　‘　ｏ　Ｌ　－Ｊ，　Ｌ　ｚｏｏ　ｌ　…ｕ＿　…　ｕ田　…Ｖ　］１　＼ｌ　５　．Ｊ￥　——

－　§　ｌ　Ｉ＾　－＾＿　

｛ＩＪ　嘧、　Ｉ　５４５０　Ｉ　５３　＆ｍ　１　∞Ｉ　’】６２ｏｏ　’　Ｉ１ｍ　６６。Ｏ　圉４钢箱桑的截面形状　

维普资讯 http://www.cqvip.com 日本未曾川桥——主跨２７５　ｍ的４塔混合粱部分斜拉桥　严国敏　５　头处的接合面上涂树脂胶接剂并用预应力连接成整体。　（２）为了能互相传递节段之间的剪力，在接合面上　作成施工比较容易的多层式波形剪力键。　（３）由于节段的接缝处没有布置连续的钢筋，在设　计荷载作用时应全截面保留有预压应力。　（４）考虑架设条件来决定节段的大小。为了将每个　节段的重量控制在３００　ｔ左右，每个节段的纵向长度定　为５ｍ左右。　４、６支承结构　对主梁与桥墩的连接形式（支承方式），着眼于抗震　及主梁挠度等方面，进行了以下三种情况的研究：　（１）用橡胶支座来分散反力（弹性连接）；　（２）连续剐构（刚性连接）｝　（３）每个桥墩上均设双排支座来分散反力（弹性连　接的）。　研究的结果是：第（１）种情况由于主梁活载挠度已　大大超过容许值（跨度／４００），且斜拉索的应力变动幅度　也较大而不可能被采用。第（２）种情况由于桥墩的刚度　太大，在大地震时有问题而难以采用。第（３）种情况每墩　设双排支座后，对竖向荷载有类似于剐构的作用，对横　向水平荷载则可以起到分散反力而有连续梁的作用。由　于第（３）种情况解决了（Ｉ）、（２）两种情况所存在的问题　而在中本桥被采用。　

５结束语　本桥的最大特点是充分发挥ＰＣ桥与钢桥的优点，　同时也充分体现了近年来开发的部分斜拉桥的优点。它　与相同跨度的其他桥型相比，可以提供既经济而又合理　的设计。　术曾川桥以及与它类似的揖斐川桥预计将在２１世　纪初完成，目前正在对设计与施工进行研究。两桥的完　成将不管ＰＣ桥与钢桥的区别而改变日本的桥梁史。　

参考文献　日文《桥梁》ＶｏＩ．３２，Ｎｏ、４，１９９６　

（收稿日期：１　９９６年８月２７目）　

（上接第９页）　用约为３　０００万加拿大元。此“天鹅　浮吊在本桥使用完　毕后，已预定转卖给连接丹麦与瑞典的厄勒海峡大桥使　用。　主桥部分的施工顺序如图６所示。在海底开挖后将　墩座设置在基岩上，墩座与基岩之间浇注具有高性能与　高耐久性的水下混凝土。当墩座与墩身设置好以后，在　相邻两个桥墩上架设１　９Ｏ　ｍ长的梁体主节段，然后在两　个伸臂端之间嵌入６０　ｍ长的合拢节段（锚孔）或悬挂节　段（伸臂间悬挂孔节段）。　引桥部分采用架设桁梁并使用伸臂法来架设。各架　设节段的重量为５０～９０　ｔ。　本桥以１　９９７年建成开通为目标，现在正值工程最　紧张的时期。本桥的最大特点是在上下部结构中都采用　大规模的预制混凝土构件，以及考虑养护与管理的运营　方法。此外，在施工机械设备方面使用“天鹅”浮吊与“休　斯曼　运输车也是值得注意的。