1　工程概況

    離石高新技術(shù)開發(fā)區(qū)龍鳳大街規(guī)劃寬度為80m，設(shè)計路線與其呈30°交角。考慮道路兩側(cè)城市管網(wǎng)布設(shè)，橋梁凈跨需在120m以上，經(jīng)多方案比較，最終采用85m+135m +85m三跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，結(jié)構(gòu)形式為塔梁固結(jié)、墩梁分離，梁底設(shè)支座。下部采用鋼筋混凝土板式墩，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)。施工方法為主梁懸臂澆注?？傮w布置見圖1所示。
 

2　離石高架橋主橋技術(shù)標準

    (1) 公路等級：高速公路；

    (2) 橋面寬度：2×凈-11m+2×015m防撞護欄+3m中央分隔帶；

    (3) 設(shè)計荷載：汽車- 超20級，掛車-120；

    (4) 地震基本烈度：6度。

3　主橋結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1　總體設(shè)計

    離石高架橋單索面布置在高速公路中央隔離帶上，造型美觀且造價較低。結(jié)構(gòu)形式由于采用塔梁固結(jié)，墩梁分離，梁底設(shè)支座，使部分斜拉橋的受力更加接近梁式體系，受力明確，結(jié)構(gòu)簡單。而且這種結(jié)構(gòu)形式延長了結(jié)構(gòu)的基本自振周期，減小了地震作用，有利于提高結(jié)構(gòu)的抗震和整體穩(wěn)定性。支座采用盆式橡膠支座。橋墩采用鋼筋混凝土板式墩，以適應(yīng)溫度、混凝土收縮與徐變等荷載的變化。

3.2　主梁設(shè)計
    主梁采用單箱三室大懸臂斷面，外腹板斜置，箱梁頂板寬度為26m，腹板斜率不變，箱梁底板寬度由15.6m 漸變到16.864m。主墩墩頂根部梁高4.2m，x中、邊跨方向45m 范圍內(nèi)梁高變化采用二次拋物線，其余為等高梁段，梁高為2.4m。箱梁合攏段底板厚度為25cm ，0號塊端部底板厚46.2cm，在梁高變化段內(nèi)，底板厚度變化采用二次拋物線。頂板厚度不變，邊室28cm ，中室45cm。邊腹板厚度為50cm ，中腹板厚度為35cm。斜拉索錨固區(qū)均設(shè)橫隔板，邊室橫隔板厚度為30cm，中室橫隔板厚度為40cm。箱梁橫斷面如圖2所示。
 

    主梁采用三向預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)，縱向采用鋼絞線和高強精軋螺紋粗鋼筋，橫向采用鋼絞線，豎向采用高強精軋螺紋粗鋼筋。

    主梁按掛籃懸臂澆注法施工，0號塊節(jié)段長10m，1號、2號梁段長3m，3號梁段長3.5m，合攏段長2m，其余梁段長均為4m。最大懸臂澆注重量為223.5t。

3.3　主塔設(shè)計

    主塔計算塔高為18m，采用實心矩形截面。主塔布置在中央分隔帶上，塔身上設(shè)鞍座，以便拉索通過。斜拉索橫橋向呈2排布置，鞍座亦設(shè)2排。

    鞍座采用分絲管形式，每根分絲管穿1根鋼絞線，以方便將來單根換索。在兩側(cè)斜拉索出口處設(shè)抗滑錨板，以防止鋼絞線滑動。

    斜拉索為單索面，考慮到張拉設(shè)備、施工能力以及施工方便，單索面在橫橋向呈2排布置，每根拉索由31根環(huán)氧噴涂鋼絞線組成。鞍座亦設(shè)2排，采用分絲管形式。在兩側(cè)斜拉索出口處設(shè)抗滑錨板，以防鋼絞線滑動。拉索采用多重防腐措施，單根鋼絞線為環(huán)氧噴涂，外包單層PE，鋼絞線索外包HDPE套管。

3.4　下部結(jié)構(gòu)設(shè)計

    根據(jù)鉆孔揭示，橋址地層由Q4沖積物和二疊系砂巖互層構(gòu)成。Q4沖積物厚度為7.8～8.8m，二疊系砂巖由全風化、強風化、弱風化、微風化砂巖互層構(gòu)成。地下水位約在2.3～3.7m?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，按嵌巖樁設(shè)計。

4　主橋結(jié)構(gòu)靜力分析

    橋墩、主梁和主塔都采用三維有限元梁單元，斜拉索采用只受拉的索單元，根據(jù)施工階段梁段的劃分和預(yù)應(yīng)力鋼束的布置，將主梁劃分為92個單元，變截面范圍內(nèi)處理為變截面單元；主塔為矩形截面，每個主塔劃分為12個單元；每個橋墩劃分為5個單元；全橋44 根斜拉索劃分為44個索單元，全橋共計170個單元。

    根據(jù)施工組織設(shè)計，在施工階段，假定在左右墩頂處固結(jié)；在成橋運營階段，左墩為固定支座，右墩和主梁兩端設(shè)置為沿橋梁方向的滾動支座，計算圖式如圖3所示。
 

    全橋采用以下荷載組合：

    (1) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車-超20級；

    (2) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 掛車-120；

    (3) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車-超20級+ 支座下沉1cm + 橋面板升溫10℃；

    (4) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車-超20級+ 支座下沉1cm + 橋面板降溫10℃；

    (5) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車-超20級+ 支座下沉1cm + 整體升溫20℃；

    (6) 恒載+ 預(yù)加力+ 混凝土收縮、徐變+ 汽車-超20級+ 支座下沉1cm + 整體降溫20℃。

    計算結(jié)果表明，在使用階段主梁處于全截面受壓狀態(tài)，最大壓應(yīng)力出現(xiàn)在塔根部，滿足設(shè)計要求。根據(jù)局部應(yīng)力分析結(jié)果，預(yù)應(yīng)力鋼束錨固端和支座連結(jié)處應(yīng)力分布復(fù)雜，應(yīng)加強局部配筋。

5　主橋結(jié)構(gòu)自振特性分析

    按照上述計算模型，筆者計算了結(jié)構(gòu)的自振特性。根據(jù)抗震分析的需要，計算了結(jié)構(gòu)的前100 階振型，結(jié)構(gòu)振型示意見圖4～圖7，表1 列出了結(jié)構(gòu)前15 階的自振特性情況。
 

   
表1    結(jié)構(gòu)的前15階自振特性

    研究表明：計算前20 階振型，其縱向、橫向及豎向累計振型貢獻率均非常接近100% ，超過美國UBC規(guī)范要求的90%。我國與橋梁抗震有關(guān)的規(guī)范對此沒有規(guī)定，說明前20 階振型已涵蓋結(jié)構(gòu)的主要動力特性；從振型圖上看，前三階為以豎向為主的振型，第四階出現(xiàn)橫向振型，說明結(jié)構(gòu)具備較好的橫向剛度；取用三維實體單元反映的振型全面，能夠很好地把握結(jié)構(gòu)的動力特性，可以為成橋動測提供可靠的理論分析。

6　結(jié)論與建議

    通過離石高架橋的設(shè)計實踐，為我國成功應(yīng)用部分預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋又提供了一份寶貴的經(jīng)驗。采用雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋，受力明確，結(jié)構(gòu)簡單，造型美觀且造價較低。部分斜拉橋可根據(jù)實際情況，合理選擇各部尺寸，使設(shè)計自由度更大。通過結(jié)構(gòu)靜力計算和動力特性分析，表明該類型橋梁完全能滿足使用功能的要求，施工難度較小，工期較短，為今后橋梁建設(shè)提供了更廣闊的空間。

參考文獻：

[1 ]　陳亨錦，王凱，李承根. 淺談部分斜拉橋[J]. 橋梁建設(shè)，2002， (1).

[2 ]　范立礎(chǔ). 橋梁工程[M]. 北京：人民交通出版社， 2001.

[3 ]　胡人禮. 橋梁抗震設(shè)計[M]. 北京：中國鐵道出版社，1984.