国内外矮塔斜拉桥发展概况探讨

第11卷第12期中国水运V ol.12
N o.11
2011年12月Chi na W at er Trans port D ecem ber 2011
收稿日期：5
作者简介：马书强（6）男，河南长葛人，中铁七局集团郑州工程有限公司工程师，主要从事公路桥梁施工。

国内外矮塔斜拉桥发展概况探讨
马书强
（中铁七局集团郑州工程有限公司，河南郑州450000）
摘
要：文中对矮塔斜拉桥的结构特点、矮塔斜拉桥的名称、矮塔斜拉桥的定义、矮塔斜拉桥国内外建造情况作了
概述，并对矮塔斜拉桥国内外研究现状进行了综述，将对我国桥梁工作者了解这种新型桥梁有所帮助，对这种新桥型在我国的推广应用具有一定的参考价值。

关键词：矮塔斜拉桥；新型桥梁；推广应中图分类号：U 448.27文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2011）12-0176-02
一、引言
斜拉结构的桥梁是一种被国内外广泛采用的桥梁建构形式，近些年，在这一较为成熟的基础之上又发展出了矮塔斜拉桥这一新的桥梁结构型式，并逐步得以广泛的使用。

矮塔斜拉桥就其特点而言，是其具有较好的柔性，这种特性恰好
介于连续梁与斜拉桥之间，可以说是二者的优点组合，刚柔
并济。

同时，矮塔斜拉桥也有自己独特的特点。

首先，它比较符合美学观点，因为其矮塔的设计高度一般为连续梁桥的一半左右，明显具有一种纤细柔美的感觉。

同时矮塔斜拉桥也采用拉索，使其也具有一种宏伟之感。

其次，它的跨径设置相对比较灵活。

在设计矮塔斜拉桥时，既可以设计成单塔双跨的，也可设计成多塔多跨等多种建筑风格，其跨径可保持在100~300m 之间均可，这种设计方式可以克服其本身刚度上的弊端，最大程度的发挥了该结构的优越性。

正因为其建筑设计的灵活性也使得该桥梁在施工时方法也比较简便，可以采用连续梁型的施工方式，也可避免单一斜拉式桥梁复杂的施工工序。

所以这种桥梁模式在造价方面具有明显的优势，可以获得非常明显的经济效益。

综合上述一些优点，矮塔斜拉式桥梁在我国已经成为桥梁建设的主流，被越来越广泛的采用，这种型式桥梁的建造日渐增多。

当前在国内，从事桥梁设计建造的专业人士对连续梁和单一斜拉式桥梁的设计和研究都已经非常深入，对其技术的掌握已经非常熟练，建造和设计都把握性很大。

但矮塔斜拉式桥梁出现的较晚，同时已建成的实例也较少，所以我们多数专业人员对其结构特性了解并不多，经验和相关的资料掌握的也寥寥无几。

在实际建造的过程中还存在着很多有待解决的实际重要问题，例如桥梁的稳定性和安全性等问题都还存在诸多问题有待解决，很多特性也有待进一步研究。

二、矮塔斜拉桥国内外建造概况
首先是这一建筑模式的命名的方式，目前较为流行的有矮塔斜拉桥和部分斜拉桥着两种名称比较流行。

前者主要是从其外在结构和形状出发，较为直观的命名方法；后者则主要是从桥的受力特性出发，因其特性界于以往斜拉和连续梁
桥型之间，所以得名部分斜拉桥。

目前，全世界许多地方对此种桥梁的叫法尚不统一，名字比较多且杂。

例如：法国人的命名叫做“超剂量预应力混凝土桥梁”；美国叫做“extra -d osed PC b rid ge ”；而在我国台湾地区，还有叫做“脊背桥”的。

总之，此类型桥梁的命名比较繁杂，目前在国内比较倾向与“矮塔斜拉桥”这一名称。

因为这种命名从直观上对其结构特征进行了描述，同时又可以和一般的斜拉桥区分开，不会混淆，所以比较恰当合适。

结合以上命名和特征，我们可以对矮塔斜拉桥进行以下定义：它是以索、塔、梁为主要结构，通过悬挂于塔上的锁链和主梁之间的协作，梁与索相组合的桥梁体系。

从这一定义，我们不难看出，塔在整个桥梁结构中具有非常重要的衔接作用，可以说是整个桥梁的核心部位。

调整塔德高度，就可以改变其它索、梁之间的协作关系。

所以我们可以说塔是整个斜拉桥的核心重要特征。

随着此种建桥模式使用的越来越多，相关理论也得到了长足的发展，仅仅靠塔的高度这一方面来界定斜拉桥就显得说服力不足了，从整体结构的内力分布情况来说明是比较合理的。

来自日本的山崎淳、山繇敬二等桥梁专家就采用了Y 和卢这两个值来对桥梁的特征进行界定。

缆索竖向刚度与主梁刚度的比值y 为：
m a x
11()/(
)
s i
G r d d =
式中：
бs i-i 号缆索单位张力的伸长量的竖直分量；
бGm ax-该缆索处主梁在单位竖向力作用时的竖向位移。

=
100%
X 缆索分担竖直荷载
全部竖直荷载
b 竖向荷载分担比例β为：
山崎潡等认为：当β为30%为埃塔斜拉桥和斜拉桥的分界点，
小于30%时为埃塔斜拉桥，反之为常规斜拉桥
2011-09-1197-
第12期马书强：国内外矮塔斜拉桥发展概况探讨177
上述值虽然在概念上可以表述索梁的刚度比，但是概念比较笼统，没有反应出整个体系的总刚度，实际参考意义不大。

整个桥梁的扰度，也就是我们说的桥梁在竖直方向上的荷载主要是主梁、拉索弹性位移、主塔转动引起的位移以及塔身弹性压缩这四部分。

在这四部分当中，最重要的又是主梁和塔德联合刚度。

塔梁相对刚度比为：m ax 11
()/()
si G h z z =式中：
ζG max-主梁在单位竖向力作用时的最大挠度。

δ——主塔在单位水平力作用下，因转动而引起的主梁竖向位移。

拉索竖向荷载分担率β的概念是不够明确的，因为对于斜拉体系桥梁来说，活载索力由结构刚度分配，而恒载索力是人为确定的，不同的优化方法得出来的索力是不一样的。

也就是说不能用拉索竖向载荷分担率来界定塔式斜拉桥。

文献[4]引入“斜拉索荷载效应影响度”的概念：
f f f f d -=
钢构斜拉桥
钢构
M M
M
M d +
+++
-=
钢构
斜拉桥
钢构
M M
M
M d ---+
-=
钢构
斜拉桥
钢构
T T
p l
d =
斜拉桥
Pl 为活载总量式中：
δf 、δm +、δm -δT 、分别为相应模式下斜拉索对主梁挠度、正弯矩、负弯矩及索力的影响度。

f 斜拉桥、M+斜拉桥、M-斜拉桥、T 斜拉桥-分别为相应模式下埃塔斜拉桥主梁的最大挠度、最大正弯矩、最大负弯矩、及索力的竖向分力。

f 钢构、M+钢构、M-钢构-分别为钢构桥主梁的最大挠度、最大正弯矩、最大负弯矩。

对两个文献当中的公式所设参数数值进行研究不难看出矮塔斜拉桥模式中，塔高时非常灵活的，拉索的应力幅也都有很大差异，所以从单一的某一方面都不能全面准确的界定斜拉桥。

三、国内外矮塔斜拉桥概况
目前，在全世界都普遍认可1980年瑞士建造的甘特大桥是矮塔斜拉桥的鼻祖，它主要采用将箱形梁通过预应力混
凝土斜拉板悬挂在埃塔之上建造而成，而斜拉板可以看做是
我们目前采用的斜拉索。

该桥的建造外形与周围环境浑然一体，与周边环境相得益彰，已经成为当地的一道风景。

甘特本人也成为了埃塔斜拉桥的奠基人和先驱。

出了瑞士甘特大桥意外，上世纪出现的比较有代表性的日本小田原港桥、菲律宾的麦克坦大桥、老挝的巴色桥等等都是非常具有代表性的埃塔斜拉式桥梁。

国内埃塔斜拉桥建造起步较晚，但是所造出的桥梁却是举世瞩目。

建造于2000年的芜湖长江大桥是我国第一座矮塔斜拉桥，大桥主体长372m ，采用三段两塔结构，三段分别长为180m ，312m 和180m ，距今为止依然是世界上跨度最大的矮塔斜拉桥。

其次是建于2001年的福建漳州战备大桥，还有开封黄河二桥等等，这些桥梁在世界的埃塔斜拉桥建设史上都很有代表性，名列前茅。

下表是我国今年来所建的矮塔斜拉桥：
四、矮塔斜拉桥结构分析和施工监控发展概况
矮塔斜拉桥虽然出现较晚，但是由于其本身刚柔并济、外形结构合理美观、布置灵活且施工方便等特性，自产生以来就具备了很大的发展潜力和空间。

矮塔斜拉桥以主梁的受弯、受压和索的受拉来承担竖向荷载。

矮塔斜拉桥的总刚度等于拉索刚度与主梁刚度之和，其刚度比值反映了索和梁分别承担竖向荷载的大小，在跨径100~300m 范围内具有很强的竞争力。

日本由于受自身地理条件特征的影响，经过几十年的发展，目前已经建造了二十多座埃塔斜拉式桥梁。

我国今年来对该桥梁形式也越来越关注，这种桥梁也正在成我
国桥梁建设的主流。

最后着重阐述了矮塔斜拉桥施工方面的问题。

以战备大桥为例，说明了桥梁施工中的主要项目和施工工艺。

例如强孤石层的钻孔桩、强透水层开挖防护、高温地热层混凝土灌注、宽幅斜拉篮、主塔锚固区的整体定位、斜拉索等值张拉、拉索体系的安装和防护等重要环节的施工工艺和方法。

五、结语
综合查阅分析现有文献可以看出，近年来针对矮塔斜拉桥结构分析、设计、施工监控、施工等方面开展了许多研究，取得了丰富的研究成果，但是，由于国内目前修建的矮塔斜拉桥比较少，对矮塔斜拉桥的结构特性了解较少，桥梁的建设经验和研究资料也相应较少，桥梁施工中需要解决问题很多，本文总结现有研究成果，为这种新型桥型在我国推广提供参考。

参考文献
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