斜拉桥索塔设计要点

斜拉桥索塔设计要点
拟建的高速公路斜拉桥，桥梁起止里程为：左幅 ZK163+182.798～ZK164+511.798，右幅K163+203～K164+532，桥梁中心桩号为左幅 ZK163+847.298，右幅 K163+867.5，设计桥孔和跨径（孔×m）左幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5，桥长788m，右幅为6×40+83.5+173.5+575+173.5+83.5，桥长788m。

最大桥高308.8m。

上部结构左右幅均拟采用混合组合梁，左右幅桥墩下部结构均拟采用索塔、薄壁墩。

墩台均采用桩基础。

1、设计要点
1.1主桥总体
主桥为双塔双索面组合梁斜拉桥，桥跨布置为（83.5+173.5）m+575m+（173.5+83.5）m。

主梁采用双边“工”字型边主梁结合桥面板的整体断面，全宽 38m（不含气动翼板）。

索塔采用收腿的 A 型造型，整体式承台，两侧各布置 23 对斜拉索。

斜拉索梁上标准间距为12m，辅助跨范围梁上间距为 8.1m，索塔附近主梁无索区长度 35m。

斜拉索梁上采用锚拉板锚固、塔上采用钢锚梁锚固（前两对索采用混凝土齿块锚固）。

南、北辅助墩均采用混凝土片墩，横向两片墩分离，南过渡墩墩身采用门框架的形式，由墩身与盖梁组成，桥台采用整体式结构。

索塔、辅助墩、过渡墩、桥台均采用群桩基础。

1.2结构体系
本桥采用半飘浮结构体系，在索塔下横梁处和各辅助墩、过渡墩处设置竖向支座。

在索塔处设置横向支座，索塔下横梁与主梁之间设纵向粘滞阻尼装置，过渡墩及桥台设纵向活动、横向限位减隔震支座，辅助墩设双向活动减隔震支座。

1.3塔柱
索塔包括上塔柱、中塔柱、下塔柱、上横梁和下横梁，总高261m；其中上塔柱（含塔冠）高 86.7m，中塔柱高 85.4m，下塔柱高 88.9m。

索塔在桥面以上高度约为 158m，高跨比为 0.275。

塔柱采用空心箱形单箱单室断面，单侧上塔柱横桥向尺寸 6m，顺桥向为等宽 8m，塔柱横桥向的壁厚均为 0.9m，顺桥向壁厚 1.0m，中间设钢锚梁；中塔柱横桥向尺寸为等宽 6m，顺桥向尺寸由 8.0m 变化到 10m，塔柱顺桥向壁厚 1.20m，横桥向壁厚 1.0m；下塔柱横桥向尺寸由 6.0m 变化到 10.0m，顺桥向尺寸由 10m 变化到 13.5m，下塔柱两个方向的壁厚均为 1.8m；下塔柱底设 2.5m 高实心段。

塔柱外侧均设半径 0.5m 的圆倒角。

塔顶设高度12.75m 塔冠，塔冠内侧底部设置 1％的双向横坡以利于排水。

由于下塔柱较高，为增加塔柱稳定性和刚度，两侧塔柱之间设置了两道横向连接板，连接板中间设一道隔板，顶部设置盖板，在连接板顶部相应位置塔柱内部设置横隔板。

下塔柱横隔板间每个舱室均设置排水孔。

为平衡钢锚梁使用过程中出现的不平衡力，并考虑断索、换索等工况，减少塔柱的开裂风险，增强耐久性，上塔柱锚固区设置了环向预应力。

中塔柱内侧在主梁横隔板处设横向抗风支座，在塔内相应位置设一道 1.0m 厚的横隔板。

塔柱与下横梁连接处设两道厚度分别为1.6m 和 2.0m 的横隔板。

为增强景观效果，在上塔柱横向两侧塔柱结合位置下方设置了两道厚度为0.7m 的混凝土连接板，连接板上设置 5 道凸起 0.3m 的装饰块。

中、下塔柱横桥向内、外侧设置Φ140×6.2mm 的 PVC 管作为通气孔，上塔柱不设通气孔，上塔柱及中塔柱设置航空障碍灯预留孔。

为便于通行和维护，上塔柱在塔顶和上横梁顶面、中塔柱在桥面处、下横梁在顶面均设有进出索塔的人孔，塔柱、横梁、隔板的人孔均相互连通。

上塔柱上游侧设置电梯和爬梯，下游侧仅设置爬梯；中塔柱上下游侧均设有电梯和爬梯；下塔柱两侧均设爬梯；由于上塔柱设有钢锚梁，空间尺寸较小，上游侧电梯轿厢尺寸较小，升降范围从下横梁顶至上塔柱顶，方便检修人员使用；下游侧仅中塔柱设置电梯，其轿厢尺寸较大，方便运输检修设备。

与电梯布置相关的预埋件由电梯供应方负责考虑，并需在索塔施工前提供给施工单位。

塔柱中的劲性骨架由施工单位根据施工方案及刚度要求设置（建议用量 35kg-40kg/m3），并经设计与监理确认。

1.4上横梁
索塔上横梁顶部标高849.302m，采用箱形断面，为预应力混凝土结构，高 5.0m，宽7.0m，腹板、顶底板壁厚均为1m；横梁内布置预应力钢绞线，钢绞线锚下张拉控制应力
1395MPa，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺，预应力管道采用镀锌波纹管、真空压浆工艺。

上横梁侧面设Φ140×6.2mm 的 PVC 管作为通气孔，底面设排水孔。

1.5下横梁
索塔下横梁设在主梁下方，顶部标高 768.902m，采用箱形断面，为预应力混凝土结构，高7.5m，顶宽 8.824m，底宽 9.0m，腹板、顶底板壁厚均为 1m；横梁内布置预应力钢绞线，钢绞线锚下张拉控制应力 1395MPa，所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺，预应力管道采用镀锌波纹管、真空压浆工艺。

下横梁侧面设Φ140×6.2mm 的 PVC 管作为通气孔，底面设排水孔。

横梁顶面设置阻尼器及主梁安装所需的临时锚固装置。

1.6钢锚梁及钢牛腿
斜拉索塔端采用钢锚梁的锚固方式（前两对索采用混凝土齿块锚固）,钢锚梁主要承受斜拉索的平衡水平力。

每套钢锚梁锚固 1 对斜拉索。

南索塔有钢锚梁共42 套,单个塔柱包含 21套,自下而上编号为 3#～23#。

钢锚梁施工过程中一端固定，一端滑动，滑动端交错设置，单号钢锚梁的摩擦副端设置在边跨侧，双号钢锚梁的摩擦副端设置在中跨侧。

钢锚梁设置于上塔柱斜拉索锚固区段，同一高程位置的钢锚梁板件构造仅因为斜拉索角度的不同而带来相应板件的差异。

拉索竖向分力通过锚梁上锚固构件完全的传递至牛腿；拉索的顺桥向水平分力分为两部分：恒载索力由锚梁承担，后期使用荷载索力由锚梁与塔壁共同承担。

组成钢锚梁的主要构件有：顺桥向拉板、锚垫板、锚下承压板、腹板、底板、端部承压板、加劲肋、工作平台等。

其中锚垫板和支承板是主要承压构件，顶板、腹板是顺桥向主要承拉构件。

组成钢牛腿的主要构件有：上承板、托架板、壁板、挡板、定位板、加劲肋、PBL 键的开孔板以及剪力钉。

具体构造及安装要求如下：
（1）钢锚梁、钢牛腿在工厂各自组焊成形并进行试拼装，安装工装用临时加固匹配构件。

检验整体几何尺寸、塔壁板面平整度、对接偏差和栓孔重合率等，检验合格后完成各部分的防腐涂装。

（2）钢锚梁滑动端在牛腿与锚梁底板间安放 2mm 厚 316L 不锈钢板与 2mm 厚聚四氟乙烯滑板，以保证钢锚梁滑动端摩擦系数不大于 0.05，滑动端在主跨侧和边跨侧交错布置，具体详见钢牛腿图纸的要求。

（3）钢锚梁、钢牛腿在工厂进行整体组装，固定端钢锚梁与钢牛腿连接高强螺栓在工厂中施加预紧力形成固结状态，滑动端钢锚梁与牛腿用高强螺栓临时固结，确保高强螺栓螺
母端朝下方（最终在索塔上的状态），组装工装用临时加固匹配构件，形成整体结构后方可出厂。

（4）钢锚梁、钢牛腿整体吊装完成后，按施工进度浇筑相应节段塔柱混凝土，在张拉对应斜拉索前，释放滑动端临时连接的高强螺栓至预紧力为 0（应安装好开口销，确保螺母及垫圈不脱落），拆除工装用临时加固匹配构件。

（5）全桥斜拉索张拉完成、二期施工完毕后，拧紧滑动端钢锚梁与钢牛腿间高强螺栓，完全锁死锚梁与牛腿间的相对滑动。

（6）为避免施工期斜拉索顺、横桥向不平衡力对索塔的不利影响，要求主跨侧与边跨侧、上游侧与下游侧的斜拉索同步对称张拉。

（7）为安装方便，斜拉索套筒可分两段制造，预留段可在工厂中与钢锚梁焊接，另一段在工地采用普通螺栓与该预留段连接。

为方便索塔爬模施工，套筒预埋段在塔壁处沿塔壁平面切平，并焊接法兰。

（8）斜拉索和套筒之间用斜拉索厂家配套的密封材料充填密实。

1.7附属设施
索塔附属构造包括塔柱内爬梯、电梯、检修平台、防雷系统及预埋件、照明系统及预埋件等。

1.8钢结构防腐涂装设计
（1）防腐涂装方案应满足《公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件》（JT/T 722－2008）的要求。

推荐采用如下重防腐涂装体系。

表 1.8-1防护涂装
（2）塔座及塔柱的预埋钢筋外露部分待表面处理后，涂锌加一道，厚度40μm。

塔各种永久外露预埋件的防腐要求应不低于表 1.8-2的要求，面漆颜色按景观要求确定。

表 1.8-2防腐要求
塔内各种永久外露预埋件的防腐要求为：手工打磨除锈至 St2 级，涂防锈底漆两道，涂面漆两道。

面漆颜色应与混凝土颜色一致。

1.9索塔外表面防腐
索塔混凝土表面采用长效型防腐涂层体系，应符合《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》（JT/T 695-2007）规定的要求，涂层推荐方案见下表。

表 1.9-1混凝土表面涂层防腐方案
氟碳面漆应选用氟含量高、结构单元交替性好、耐候性突出的四氟乙烯-乙烯基醚共聚型FEVE 氟碳树脂。

涂料供应商应提供采用的氟碳树脂类型的证据，如红外谱图、树脂供应商证明等。

氟碳面漆的溶剂可溶物氟含量≥24%。

上述涂装为建议方案，索塔外表面是否进行防腐涂装、具体涂装方案以及面漆颜色由业主根据景观设计综合考虑确定。