斜拉桥的发展

中国斜拉桥的发展状态和关键技术

摘要：斜拉桥的发展引用着多种现代的高新技术，得以桥梁在大跨度的桥梁施工中，得以精确度的保证以及在规范要求的范围内，并且施工中必须考虑到外部环境的影响，所以接下来对以上的问题作以叙述。

关键词：斜拉桥全球卫新定位系统防护措施施工重点

斜拉桥又称斜张桥，上部结构由索、梁、塔三个主要组成部分构成，从其力学特点看，属于组合体系桥。斜拉桥依靠斜拉索支撑梁跨，类似于多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索间距有关。斜拉桥开始于17世纪，现在斜拉桥正处于发展的高峰期间，长度、跨度和持久性也在不断增加。

斜拉桥采用斜拉索来支撑主梁，使主梁变成多跨支撑连续梁，从而降低主梁高度、增大跨度。斜拉桥属于自锚结构体系，斜拉索对桥跨结构的主梁产生有利的压力，改善了主梁的受力状态。主要构造有基础、墩塔、主梁和拉索。其上的主梁是受弯构件，为多点弹性支撑，弯矩和挠度显著减小，斜拉索水平分力，提供对称的预应力，减缓主梁的压力。斜索是受拉构件，为主梁提供弹性支持，调整其索力、间距和数量，可调整桥梁内力分布及刚度，对斜拉索进行预张拉。

斜拉桥孔跨布置主要可分为双塔三跨式、独塔双跨式和多塔多跨式等三种形式。在特殊情况下，斜拉桥也可以布置成独塔单跨式或者混合式。

1、双塔三跨式

目前双塔三跨式最常用，形式有对称式和非对称式，适用在跨越较大的河流、海口及海面比较近的工程中。以下为双塔三跨式的例子，如图一所示。杭州湾跨海大桥建于2003年11月14日开工，2007年6月26日贯通，2008年5月1日启用。杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里，已经成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥候选世界纪录，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛胶州湾大桥是世界上最长的跨海大桥后世界第三长的桥梁。此桥的特点为两侧都建有辅助墩，目的是为了缓和端锚索应力集中或减少边跨主梁弯矩，增大桥梁总体刚度。杭州湾大桥的钢管桩制作过程中，每个工序都进行严格质量检查，对焊缝百分之百进行超声波检查，还有部分的需要进行射线照相。其中T形和十字形的焊缝及近桩顶焊缝作为重点检查。焊缝不允许有咬边、焊缝未融合、未焊透的情况表面气孔、弧坑、夹渣等外观缺陷，这些都是对桩的焊接要求，而且在做这桥的设计时，还得考虑到一些外在因素，因为作为海上建筑，必须考虑到海上的海风很大，桥墩放下的时候会因为海风的吹动而摇晃，可能导致放置的位置不精确，所以得用到精密仪器测量和GPS 定位导航系统，这个是近几年才开始开发使用在桥梁建筑上的科技技术使用。在建成的时候还得预防以后海上出现台风现象，因为美国就有桥在设计时未能够充分考虑到风力和风速的影响，导致桥在风的作用下，产生摇晃，导致桥的倒塌。钢管桩的制作已经需要考虑到防腐的问题，而且也要考虑到在运输的时候，防止桩与周围的摩擦。而且全球卫星定位系统在这里利用的地方也比较多。像这里外海沉桩施工过程中，因为在海上的施工，所以在岸上看上去距离远，常规的经纬仪和全站仪测量定位很难达到设计的要求，所以只有使用全球卫星定位系统在施

工过程中，一直使用着，这样才能在施工后才能保证规范要求。

图一

2、独塔双跨式

独塔双跨式适用于跨越中、小河流、谷地和城市道路或较大河流的主航道。江苏通州世纪大桥位于江苏著名通航运河，南通第一运河——通吕运河上，如图二所示。该桥主桥采用双跨独斜拱塔双索面预应力斜拉桥，主桥主梁共分成17个标准节段，节段长度6米，采用挂蓝悬浇施工；锚跨采用支架现浇施工。塔为钢结构“拱形”索塔，塔高约62米，塔向岸跨倾斜15度，塔身为箱形截面，纵桥向为变宽，横桥向为椭圆线形。跨径组合为110+80米，主桥36、6米。像这种独塔双跨式的桥梁，从构造上，大概可以分为桥梁一边地锚式，这样的主要受力类似于悬索桥的边跨时的构造受力，像这种独塔双跨地锚式的斜拉桥的的跨度达不到很长的要求。还有另一种就是利用桥墩的受力，然后再两边拉钢绞线钢丝，拉在桥墩两侧，这样的受力比较均匀于桥墩的两侧，不过这种在施工的时候，像这种比较高的桥墩。必须考虑到在拉索时，因为一侧受力过大，而导致桥梁因为弯矩过大而导致桥梁垮塌。这种的建筑看着比较优美，但是在桥梁跨度小时用这种形式的属于为浪费材料，在跨度大的时候用这种的桥梁构造又是属于较为危险的建筑，在以后的维修和防护比较麻烦，所以想这种的桥梁在现实中比较少利用。

图二

3、无背索式

由无背索式让我突然得到一个想法，我们既然有无背索式，那么我们为何不将它使用在武汉长江大桥上做设计，如今武汉长江大桥需要做一些改进，使得那么排水量大的船通过，那么我们可以在某一段作为截开点，在这个截开两侧分别使用无背索式，然后再加上现在的液压法在这两处，也就是在有大货船通过时，将一部分的桥梁直接通过液压的方式向上升起。但是这样的设计对桥墩的要求将会上升，以前建造的桥墩不知是否能够支撑得住这样设计的索塔所带来的压力，即使能够支撑得了，也不知道基础会不会因为压力的增大而导致不均匀的沉降。若像之前老师说的所有桥墩都增加几十米，那么所带来的影响会和前面所带来的影响相似处很多，所以我个人觉得如果需要对武汉长江大桥所做一些小小的修改的话，也许用这种开启式的会比较方便，如果用的是悬索桥的话，那么太浪费材料了，而且稍微的修改只是部分，而悬索桥在跨度达到千米左右时，用此桥型比较合理的选择。

无背索式的桥梁构造例如长沙洪山大桥，如图三所示的洪山大桥是目前世界上跨度最大的竖琴式无背索斜塔斜拉桥，也是世界上唯一高度超百米的混凝土斜塔桥。主梁采用的是钢箱梁，挑梁间距为4~5米，主塔倾角为58°，主跨206米，主塔桥面以上高度138米。主塔和主梁采用的是顶推法施工。由于不设背索，仅利用塔柱倾斜来平衡桥面恒载和活载，使结构的受力和设计变得十分特殊。为保证大桥的顺利施工采用了多项创新技术：1、主梁采用独特的脊骨梁形式和特殊的加劲方式，并从理论、施工、美观上综合考虑了竖琴式斜拉桥合理布局的问题；2、对超长悬臂组合梁进行大吨位预压，以满足这种特殊结构的受力要求；3、采用独特的拉索锚固方式，确保全桥整体受力良好；4、采用人行道高出车行道的方案，使行人倍感安全和舒适，同时塔内设观光电梯，塔顶有观景台以俯瞰长沙城，真正体现了人性化设计概念。