任　飞,詹建辉,张定明

(湖北省交通规划设计院,湖北武汉430051)

摘　要:荆沙长江公路大桥北汊通航孔桥为(200+500+200)m 的双塔双索面预应力混凝土斜拉桥,介绍了本桥的主梁设计特点、预应力体系的综合设计、主梁结构内力分析过程及施工组织方案。

关键词:长江大桥;公路桥;斜拉桥;预应力混凝土结构;桥梁设计;结构分析;施工组织

中图分类号:U 448.27;U 442.5　　文献标识码:A 　　　文章编号:1003-4722(1999)02-0024-03

收稿日期:1999-03-04

作者简介:任　飞(1974-),男,1995年毕业于武汉城建学院路桥专业,工学学士,现为东南大学交通学院工程硕士研究生。

1　工程概况荆沙长江公路大桥位于湖北省荆州市,是207国道跨越长江的一座关键桥梁。全桥按区位划分为北引桥、荆江大堤桥、北滩桥、北汊通航孔桥、三八洲桥、南汊通航孔桥、南滩桥、荆南干堤桥、南引桥九部分。2　主要技术标准

桥面宽度:行车道净宽21.5m ;设计车辆荷载:汽2超20,挂2120;设计行车速度

:100km h ;设计地震烈

度:7度;设计风速:顺桥向25.4m s ,横桥向29.5m s 。3　桥梁结构设计3.1　桥型布置

北汊通航孔主桥为(200+500+200)m 预应力混

凝土双塔双索面飘浮体系斜拉桥,主塔为H 形。桥墩编号依次为30号墩、31号墩、32号墩及33号墩,其中31、32号桥墩为斜拉桥主塔墩,30、33号墩为与其它桥梁相连的交界墩(见图1)。

图1　桥型布置(单位:c m )

　　桥面设有竖曲线,坡度分别为+2.6%和+0.3%,竖曲线半径R =10000m ,T =115.0m ,E =0.661m ,桥面横向设2%人字坡。3.2　斜拉索

斜拉索采用PES 7热挤聚乙烯拉索,PES M 7冷铸镦头锚锚固体系。塔端为张拉端,梁端为固定端。拉索最小间距为4m ,标准间距为8m 。塔下第1对斜索与直索间距为11.5m 。拉索最小倾角为23.554°。

根据各拉索的设计索力并兼顾全桥的整体刚度,全

桥采用PES 72139～PES 72283等8种规格的斜拉索。全部斜拉索均采用<7低松弛预应力镀锌钢丝,抗拉标准强度R h y =1570M Pa ,弹性模量2.0×105M Pa ,松弛值为1000h ,应力损失小于2.5%。3.3　伸缩缝

主梁北端与5×30m 简支梁桥连接,设一道880mm 伸缩缝;南端与三八洲1100m 连续梁连接,设一

道1360mm 。由于伸缩缝两端连接不同体系的桥梁,设计采用转轴式伸缩缝。

42桥梁建设　　1999年第2期

3.4　支座

30、33号交界墩上的斜拉桥支座采用4个拉压球

型支座,支座设计竖向压力为5000kN ,竖向拉力为2500kN ,位移量为±400mm ,转角1°。3.5　主梁结构设计

主梁采用预应力混凝土肋板式连续梁,连续长度为900m ,双主肋高2.4m ,标准梁段肋宽为1.7m ,梁顶宽26.5m ,桥面板厚32c m ,标准断面面积为16.28m 2,抗弯惯性矩为9.66m 4

(见图2)

。

图2　主梁标准断面

　　主梁共分为128个悬臂现浇节段,采用挂篮对称悬臂浇注施工。为了消除边墩支座的负反力并增加结构刚度,两梁端各15个节段采用加大主肋宽度的方法施加压重。具体为:4m 实心段+3×4m (断面面积为55.28m 2,肋宽10.60m )+7×4m (断面面积为36.042

,肋宽6.3m )+4×6m (断面面积为29.91m 2,肋宽4.9m );由于塔下主梁承受巨大的轴向压力,塔下8个节段(共52.0m )肋宽为2.4m ,断面面积为19.15m 2。梁段类型以肋宽及梁段长度均相同的为一类,包括合拢段在内,全桥共分为10类。

主梁纵向预应力布置为悬臂施工束和后期连续束两种,悬臂施工束布置在梁肋上、下缘及桥面板内,预应力筋采用27为了增加主梁横向刚度,改善桥面板受力性能并均匀传递斜拉索索力,主梁设置了126道横梁(每对拉索处设一道)。横梁厚度为26c m ,采用北汊斜拉桥的结构分析采用有限元理论,将全桥离散为201个节点,324个单元,将不同荷载组合,按最不利情况作为节点力或单元力输入,进行结构计算。分析出结构按设计的施工流程在各阶段的应力和变形情况,以及成桥运营状态下各截面的应力和变形。主要的荷载类型有恒载、活载、温差效应、地震荷载、风荷载及相应阶段的施工荷载。其中,温度效应包括体系温度(均匀升温20℃、均匀降温25℃)、索梁温差(拉索温度普遍比梁塔部分高10℃)、日照温差(主梁顶、底板和塔两侧的温差为±5℃);混凝土收缩按均匀降温10℃考虑。

4　主要建筑材料4.1　混凝土

主梁全部采用C 60高强混凝土,标准抗压强度为

R b

a =42.0M Pa ,标准抗拉强度为R b

l =3.40M Pa ,弹性

模量为3.65×104M Pa 。4.2　预应力钢材

预应力钢绞线采用27筋采用由于本桥主跨跨径很大,施工及施工组织有一定难度,经过周密细致的分析,确定了符合本工程实际的施工方案。

主梁采用前支点挂篮施工,挂篮经试拼后,按施工设计荷载进行预压,以测定挂篮的弹性变形并消除其非弹性变形。挂篮(包括模板及其它施工荷载)设计重量160t ,其中前锚点离梁段前沿70c m ,作用2300kN 竖直向下的力;后锚点离梁段前沿760c m (标准梁段),作

用700kN 竖直向上的力。主梁节段长度发生变化时,挂篮前后锚点的距离不变,施工时须在相应节段上预留锚点位置。顺桥向及上、下游两侧对称的斜拉索应同步张拉,张拉时不同步拉力相差不得大于张拉力的10%。主梁悬臂施工至边跨配重段时,跨中相应梁段上须施加大小不等的平衡重。合拢段应采用临时刚性连接,立模后有水箱压重,混凝土浇注过程中再对水箱同步卸载。

根据分析计算对悬臂施工的要求,在离两梁端各70m 处设有临时墩。临时墩采用钢管桩基础,墩身由钢

5

2荆沙长江公路大桥斜拉桥设计　　任　飞,詹建辉,张定明

6　结　语

荆沙长江公路大桥北汊通航孔主桥是现在亚洲已建和在建PC斜拉桥中跨径最大的,在世界上排名第二,本桥的设计和施工将为我国特大跨径预应力混凝土桥梁的建设提供宝贵的经验。

D esign of Cable-stayed Br idge of J i ngsha Changj i ang H ighway Br idge

R EN F ei,ZHAN J ian-hu i,ZHAN G D ing-m ing

(Comm unicati ons P lanning and D esign Institute of H ubei P rovince,W uhan430051,Ch ina)

Abstract:T he no rth b ranch channel b ridge of J ingsha Changjiang B ridge is a PC cab le2stayed b ridge w ith doub le2tow ers and doub le2cab le p lanes.T he design featu res of the m ain girder,the com p rehen sive design of p re2 stressed system,the structu ral in ternal fo rce analysis of m ain girder and the con structi on o rgan izati on schem e are in troduced in th is p ap er.

Key words:Changjiang B ridge;h ighw ay b ridge;cab le2stayed b ridge;p restressed concrete structu re;b ridge de2 sign;structu ral analysis;con structi on o rgan izati on

(上接第23页)

S=a[Ε(sh u ch u+u) 2+sh u-Ε(m1+m2+arsh m) 2-m] S0=a[sh u-m]

S S0=S0(u=u l)

f l 2=h 2-z l 2

f m ax=hx l-a{1+(h l)2+Ε[1+(h l)2] 2-1+m2-Ε(1+m2) 2}

　　以上已证明了所推导公式的正确性。因而,本文所给公式可用于包括斜拉桥在内的索工程中的拉索设计。

参　考　文　献:

[1]　严国敏.现代斜拉桥[M].成都:西南交通大学出版社,

1996.

[2]　魏建东.斜拉桥拉索的参数振动及其控制[D].西南交通大

学博士学位论文.1999.

[3]　李强兴.斜拉索静力解[J].桥梁建设,1996(3):21-25.

[4]　魏建东,车惠民.斜拉索静力解及其应用[J].西南交通大

学学报,1998,33(5):539-543.

[5]　程　纬,易伟建,刘光栋.斜拉桥柔性索线形分析及快速迭

代计算方法[J].公路,1998(6):8-11.

[6]　李庆扬,莫孜中,祁力群.非线性方程组的数值解法[M].

科学出版社,1987.

[7]　彭力军,陈明宪,颜东煌.斜拉桥柔性索索形方程分析及拉

索套管修正角计算[A].中国公路学会桥梁和结构工程学会一九九四年桥梁学术讨论会论文集[C].1994.

Static D esign of Cable i n Cable-stayed Br idge

W E I J ian-dong,ZHAO R en-da,CH E H u i-m in

(C ivil Engineering Co llege,Southw est J iao tong U niversity,Chengdu　610031,Ch ina)

Abstract:　To m eet the engineering needs of cab le design in cab le2stayed b ridge,the vertical com ponen t of cab le ten si on at the attachm en t w ith deck is assum ed to be know n,the analytical static so lu ti on s of the cab le are derived ou t in the tw o cases-tak ing in to con siderati on of elasticity o r no t resp ectively.T ak ing one stay cab le as exam p le confir m s the co rrectness of the analytical so lu ti on s.F inally,the design of the cab le at the end of the deck is developed.T he resu lts in th is p ap er can be u sed in cab les design of o ther cab le2structu res.

Key words:　cab le2stayed b ridge;cab le;ten si on;com p u tati onal m ethod

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