维普资讯 http://www.cqvip.com ２００４年６月 第２期（总８２）铁道工程学报 Ｊｌ３ＵＲＮＡＬ ＯＦ ＲＡＩＬＷＡＹ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ ＳＯＣＩＥＴＹ Ｊｕｎｅ ２００４ ＮＯ．２（Ｄｅｅ．８２） 文章编号：１００６－－２１０６（２Ｏ０４）０２—００４０—０３ 离石高架桥主桥设计 何新平。 （山西省交通规划勘察设计院，太原０３００１２） 提 要：离石高架桥主桥是采用双塔单索面的预应力混凝土部分斜拉桥。本文结合离石高架桥主桥的设计情 况，浅析ＰＣ部分斜拉桥的桥型特点、受力原理及设计要点 关键词：部分斜拉桥；结构设计；力学分析 中图分类号：Ｕ４４１文献标识码：Ａ １ 工程概述 离石高新技术开发区龙风大街规划宽度８０ ｍ，设 计路线与其呈３０。交角。考虑道路两侧城市管网布设， 桥梁净跨需１２０ ｍ以上等情况，经多方案比较，最终 选定采用８５＋１３５＋８５ ｍ三跨双塔单索面预应力混 凝土部分斜拉桥，结构形式为塔梁固结、墩梁分离，梁 底设支座。桥墩采用钢筋混凝土板式墩、钻孔灌注桩基 础。施工方法为主梁悬臂浇注。总体布置见图１。 图Ｉ 离石高架桥桥型布置图 ２离石高架桥主桥技术标准 （１）公路等级：高速公路； （２）桥面宽度：２×净一ｌ１ ｍ＋２×ｏ．５ ｍ防撞护栏 ＋３ ｍ分隔带； 离石高架桥位于离石高新技术开发区主干道龙风 大街上，考虑到桥梁净跨、净高等使用功能的要求，以 及美观、协调等建筑风格因素，经多方案比较，最终选 定采用８５＋１３５＋８５ ｍ三跨双塔单索面预应力混凝 土部分斜拉桥。单索面布置在高速公路隔离带上， （３）设计荷载：汽车一超２Ｏ级，挂车一１２ｏ； （４）地震基本烈度：６度。 造型美观且造价较低。结构形式为塔梁固结、墩梁分 离，梁底设支座，使部分斜拉桥的受力更加接近梁式体 ３主桥结构设计 ３．１总体设计 系，受力明确，结构简单。而且这种结构形式延长了结 构的基本自振周期，减小了地震作用，有利于提高结构 的抗震和整体稳定性性能。支座采用盆式橡胶支座。桥 墩采用钢筋混凝土板式墩，以适应温度、收缩、徐变等 ・收稿日期２００３—０６～１８何新平高级工程师男 １９５６年出生 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 何新平：离石高架桥主桥设计 ４１ 荷载的变化。 ３．２主梁设计 线，其余为等高梁段，梁高２．４ ｍ。箱梁合拢段底板厚 度为２５ ｃｍ，０号块端部底板厚４６．２ ｃｍ，在梁高变化 段内，底板厚度变化采用２次抛物线。顶板厚度不变， 边室２８ ｃｍ，中室４５ ｃｍ。边腹板厚度为５０ ｃｍ，中腹板 厚度为３５ ｃｍ。斜拉索锚固区均设横隔板，边室横隔板 厚度为３０ ｃｍ，中室横隔板厚度为４０ ＣｌＴＩ。箱梁横截面 如图２所示。 主梁采用单箱三室大悬臂截面，外腹板斜置，箱梁 顶板宽度为２６ ｍ，腹板斜率不变，箱梁底板宽度由 １５．６ ｍ渐变到１６．８６４ ｍ，主墩墩顶根部梁高４．２ ｍ， 向中、边跨方向４５ ｍ范围内梁高变化采用２次抛物 图２箱梁横截面图 主梁采用三向预应力结构，纵向预应力采用钢绞 线和高强精轧螺纹粗钢筋两种体系，横向预应力采用 钢绞线，竖向采用高强精轧螺纹粗钢筋。 主梁按挂篮悬臂浇筑法施工设计，０号块节段长 １０ ｍ，１、２号梁段长３ ｍ，３号梁段长３．５ ｍ，合拢段长 ２ ｍ，其余梁段长度均为４ ｍ。最大悬臂浇筑重量为 ２２３．５ ｔ ３．４下部结构设计 根据在桥址范围内布设的四个钻孔钻探揭示，桥 址地层由Ｑ．冲积物和二叠系砂岩互层构成。。Ｑ。冲积 物厚度为７．８～８．８ ｍ，二叠系砂岩由全风化、强风化、 弱风化、微风化砂岩互层构成地下水位约在２．３～ ３．７ ｍ，基础采用钻孔灌注桩基础，按嵌岩桩设计，桩 身内力按ｍ法计算。 ３．３主塔设计 主塔计算塔高为１８ ｍ，采用实心矩形截面。主塔 布置在分隔带上，塔身上设鞍座，以便拉索通过。 斜拉索横桥向呈两排布置，鞍座亦设两排。 鞍座采用分丝管形式，每根分丝管穿一根钢绞线， 以便将来可以单根换索。在两侧斜拉索出口处设抗滑 锚板，以防止钢绞线的滑动。 斜拉索为单索面，考虑到张拉设备、施工能力以及 施工方便，单索面在横桥向呈两排布置，每根拉索为 ３１根环氧喷涂钢绞线组成。鞍座亦设两排，采用分丝 ４主桥结构静力分析 桥墩、主梁和主塔都采用三维有限元梁单元，斜拉 索采用只受拉索单元，根据施工阶段梁段的划分和预 应力钢束的布置，并考虑桥梁的实际情况，将主梁划分 为９２个单元，变截面范围内处理为变截面单元；主塔 为矩形截面，每个主塔划分为１２个单元；每个桥墩划 分为５个单元；全桥共４４根斜拉索，划分为４４个索单 元。因此全桥共计１７０个单元。 根据施工组织设计，在施工阶段，假定在左右墩顶 处固结：在成桥运营阶段，左墩为固定支座，右墩和主 梁两端设置为沿桥梁方向的滚动支座。计算图式如图 ３所示。 管形式，每根分丝管穿一根钢绞线，以便将来可以单根 换索。在两侧斜拉索出口处设抗滑锚板，以防止钢绞线 的滑动。拉索采用多重防腐措施，单根钢绞线为环氧喷 涂，外包单层ＰＥ，钢绞线索外包ＨＤＰＥ套管。 跚 罐孵瞬 １＇＿ 鲤 寥 强瑟熙霞隧 ： 图３主桥结构计算图式 全桥分析采用以下荷载组合： （１）恒载＋预加力＋收缩徐变＋汽车一超２Ｏ级； （２）恒载＋预加力＋收缩徐变＋挂车一１２０； （３）恒载＋预加力＋收缩徐变＋汽车一超２０级＋ 维普资讯 http://www.cqvip.com 铁道工程学报 ２００４年６月 支座下沉１ ｃｍ＋桥面板升温（１０℃）； （４）恒载＋预加力＋收缩徐变＋汽车一超２０级＋ 支座下沉ｌ ｃｍ＋桥面板降温（１０℃）； （５）恒载＋预加力＋收缩徐变＋汽车一超２０级＋ 支座下沉ｌ ｃｍ＋整体升温（２０℃）； （６）恒载＋预加力＋收缩徐变＋汽车一超２０级＋ 支座下沉ｌ ｃｍ＋整体降温（２０℃）。 计算结果表明，在使用阶段主梁处于全截面受压 状态，最大压应力出现在塔根部，满足设计要求。根据 图７结构第七振型示意图（塔横向反对称振型Ｔ＝０．３４９５９８ ｓ） 局部应力分析结果，预应力钢束锚固端和支座联结处 应力分布复杂，应加强局部配筋检算。 ５主桥结构自振特性分析 按照上述计算模型，笔者计算了结构的白振特性。 根据抗震分析的需要，笔者计算了结构的前１００阶振 型。表１列出了结构前１５阶自振特性情况。 ／ 图４结构第一振型示意图（竖向对称振型Ｔ＝１．８１４３８ ｓ） 图５结构第二振型示意图（纵向振型Ｔ一１．１０２８ ｓ） 图６结构第五振型示意图（主梁横向振型Ｔ＝０．４９３８７２ Ｓ） 研究表明：计算前２Ｏ阶振型，其纵向、横向及竖向 累计振型贡献率均非常接近１００ ，超过美国ＵＢＣ规 范的要求（９０ ）。我国与桥梁抗震有关的规范对此没 有规定，说明前２Ｏ阶振型已含盖结构的主要动力特 性；从振型图上看，前三阶为竖向为主的振型，第四阶 出现横向振型，说明结构具备较好的横向刚度；取用三 维实体单元反映的振型全面，能够很好地把握结构的 动力特性，可以为成桥动测提供可靠的理论分析。 表１结构的前１５阶自振特性 模态号 频率（Ｈｚ） 周期（ｓｅｃ） 振型特征 １ ０．５５１１４７ １．８１４３９８ 竖向对称振型 ２ ０．９０２５０５ １．１０８０２８ 纵向振型 ３ ０．９９８００９ １。００１９９５ 竖向反对称振型 ４ １．７３２８１１ Ｏ．５７７０９７ 竖向对称振型 ５ ２．０２４８１５ Ｏ．４９３８７２ 主梁横向振型 ６ ２．２５２５１２ Ｏ．４４３９４９ 竖向反对称振型 ７ ２．８６０４２５ ０．３４９５９８ 塔横向反对称振型 ８ ３．０２４５３０ Ｏ．３３０６３ 塔横向振型 ９ ３．０５３００１ ０．３２７５４７ 竖向对称振型 １Ｏ ３．７５１１Ｏ１ ０．２６６５８８ 竖向反对称振型 １１ ３．７８５８１１ Ｏ．２６４１４４ 塔横向反对称振型 １２ ３．７９０３７３ Ｏ．２６３８２６ 塔横向振型 １３ ４．４０３９６０ ０．２２７０６８ 竖向对称振型 １４ ４．７３９７２６ Ｏ．２１０９８３ 主梁横向反对称振型 １５ ５．６１５２２５ Ｏ．１７８０８７ 竖向纵向对称振型 ６结论与建议 通过离石高架桥的设计实践，为我国成功应用部 分预应力混凝土斜拉桥又提供了一份宝贵的经验。采 用双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥，受力明确，结 构简单，造型美观且造价较低。部分斜拉桥可根据实际 情况，合理选择各部尺寸，使设计自由度更大。通过结 构净力计算和动力特性分析，表明该类型桥梁完全能 满足使用功能的要求，施工难度较小，工期较短，为今 后桥梁建设提供了更广阔的空间。 参考文献 ［１］陈亨锦，王凯，李承根．浅谈部分斜拉桥［Ｊ］．桥梁建设． ２００２—１． Ｅ２３范立础．桥梁工程ＥＭ３．北京：人民交通出版社．２００１．１１． ［３］ 胡人礼．桥梁抗震设计ＥＭ３．北京：中国铁道出版社， １９８４． （下转第２５页） 维普资讯 http://www.cqvip.com 第２期 潘明亮：深圳地铁城区单洞双层重叠隧道施工技术 版社，２００２，ｌ，第一版． ２５ 施工工法和技术研究成果 这将为以后类似工程的设 ，计、施工提供借鉴。 ［２］ 关宝树，郭兆林著．隧道及地下工程［Ｍ］．成都：西南交通 大学出版社，２００２． 参考文献 ［１］李晓红著．隧道新奥法及其量测技术［Ｍ］．北京：科学出 ［３］ 张庆贺，朱合华，庄荣著．地铁与轻轨［Ｍ］．北京：人民交 通出版社，２００２． ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＦＯＲ ＳＩＮＧＬＥ ＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ ＴＵＮＮＥＬ ＷＩＴＨ ＤＵＡＬ ＬＡＹＥＲＳ ＩＮ ＣＩＴＹ ＰＲＯＰＥＲ ｏＦ ＳＨＥＮＧＺＨＥＮ ＳＵＢＷＡＹ ＰＡＮ Ｍｉｎｇ－ｌｉａｎｇ Ｔｈｅ Ｔｈｉｒｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒａｉｌｗａｙ Ｔｕｎｎｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ・ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｇｉｖｅｓ ａｎ ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｓｈａｌｌｏｗ ｓｕｂｓｕｒｆａｃｅ ｅｘｃａｖａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓｉｎｇｌｅ ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ ｌａｙｅｒｓ ｉｎ ｂｕｓｙ ｂｕｓｉｎｅｓｓ ａｒｅａ ｏｆ Ｓｈｅｎｇｚｈｅｎ’ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｔａｒｇｅｔ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ・ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｕｓｙ ｃｉｔｙ ｐｒｏｐｅｒ；ｓｉｎｇｌｅ ｔｕｎｎｅｌ ｗｉｔｈ ｄｕａｌ ｌａｙｅｒｓ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｆｏｒ ｏＶｅｒｌａＰＰｅｄ ｔｕｎｎｅｌ （上接第４２页） ＤＥＳＩＧＮ ＯＮ ＭＡＩＮ ＳＰＡＮＳ ｏＦ ＬＩＳＨＩ ＢＲＩＤＧＥ ＨＥ Ｘｉｎ—ｐｉｎｇ Ｔｈｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｓｕｒｖｅｙ＆Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｈａｎｘｉ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｍａｉｎ ｓｐａｎｓ ｏｆ Ｌｉｓｈｉ ｖｉａｄｕｃｔ ａｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｓ ａ ｐｒｅｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｐａｒｔ ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅ ｏｆ ｔｗｍ ｐｙｌｏｎｓ ａｎｄ ｓｉｎｇｌｅ ｃａｂｌｅ ｐｌａｎｅ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｓｐａｎｓ’ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｂｒｉｄｇｅ ｔＹＰｅ， ｆｏｒｃｅ ｐｒｉｎｃｉｐａｌ ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎ ｇｉｓｔ ｏｆ ＰＣ ｃａｂｌｅ—ｓｔａｙｅｄ ｂｒｉｄｇｅ ａｒｅ ｓｉｍｐｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ・ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉａｌ ｓｔａｙｅｄ—ｃａｂｌｅ ｂｒｉｄｇｅ；ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｄｅｓｉｇｎ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ （上接第４５页） ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥ ＯＦ ＰＲＥ—ＣＡＳＴＩＮＧ ＦＯＲ ＰＲＥ—ＳＴＲＥＳＳＥＤ ＣＯＮＣＲＥＴＥ ＳＩＭＰＬＥ—ＳＵＰＰＯＲＴＥＤ ＢＥＡＭ ＷＩＴＨ ＬｏＮＧ ＳＰＡＮ ＰＲＥ— ＴＥＮＳＩｏＮＥＤ ＢＲｏＫＥＮ—ＬＩＮＥ ＨＥ Ｍｉｎ－ｓｕｏ，ＭＡ Ｘｉｎ—ａｌｌ，ＣＡ０ Ｘｉｎ—ｇａｎｇ Ｔｈｅ Ｆｉｒｓｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｂｕｒｅａｕ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．Ｌｔｄ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｒａｉｌｗａｙ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅｄ ｓｉｍｐｌｅ—ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ ｂｅａｍ ｐｒｅ—ｃａｓｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ２４ ｍ ｐｒｅ—ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ ｂｒｏｋｅｎ—ｌｍｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｉｓ ａ ｎｅｗ ｔｙｐｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｆｉｒｓｔ ａｄｏｐｔｅｄ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｎｅｗ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃｓ ａｄｏｐｔｅｄ ｏｎ Ｑｉｎｇｈａｉ—Ｔｉｂｅｔ Ｒａｉｌｗａｙ，ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｌｅｖｅｌ，ｎｅｗ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ａｎｄ ｇｒｅａｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔ。ｏｎ ｄ。ｔｉｌｃｕｌｔ。ｅｓ・ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ｆｏｒ ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｖａｌｕｅ ｏｆ ｄｕｒａｂｌｅ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｗｅｌｌ ｗｏｒｔｈ ｓｐｒｅａｄｉｎｇ ｔｏ ｕｓｅ ａｎｄ ｓｔｕｄｙｉｎｇ・ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｂｒｏｋｅｎ—ｌｉｎｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ；ｐｒｅ—ｔｅｎｓｉｏｎｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ；ｐｒｅ—ｓｔｒｅｓｓｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｇｉｒｄｅｒ； ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
