摘要：在斜拉橋設(shè)計中，主塔的設(shè)計最能體現(xiàn)該橋的特點，也通常是設(shè)計人員考慮的重點。結(jié)合豐城劍邑大橋設(shè)計及施工過程，對主塔設(shè)計構(gòu)思過程、結(jié)構(gòu)構(gòu)造及施工過程做了簡單介紹。
　　關(guān)鍵詞：劍邑大橋；斜拉橋；主塔設(shè)計；主塔施工
　　1 工程概況
　　豐城劍邑大橋是豐城市規(guī)劃跨越贛江的一座特大型橋梁，是豐城構(gòu)筑“一江兩岸”城市規(guī)劃的連接通道。全橋長2367m，橋面有效寬度23m，主橋部分橋面加寬，雙向4車道，兩邊還各設(shè)有非機(jī)動車道和人行道。設(shè)計行車速度為80Km/h，設(shè)計荷載為公路I級、人群3.5KN/m2，通航等級為III-（3）級航道，通航孔不少于4個。
　　大橋主橋采用獨塔雙索面斜拉—懸臂組合結(jié)構(gòu)體系，跨徑布置為55m+2×165m+55m。該橋主塔采用大直徑群樁基礎(chǔ)，主塔為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其型式在橫橋向為H形塔，順橋向為一字型，整個橋塔由基礎(chǔ)、塔柱和上下橫梁組成。主梁為π形與箱形組合型式梁。斜拉橋梁、塔、墩固接。 　　

　　橋址處贛江東西兩堤之間距1300m，河道基本順直，常水位時河寬約700m，河床橫斷面呈復(fù)式斷面。橋址處水文要素：設(shè)計流量Q0.33%=27234m3/s，相應(yīng)水位：H0.33%=31.10m（黃海），平均流速：V=2.4m/s，最高通航水位：H5%=28.85m（黃海），橋前最大壅水高不超過5cm，最大壅水長約1000m。橋址處于中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水充沛，日照充足，無霜期長。多年平均氣溫16.4℃，最低月平均氣溫4.2℃,極端最低氣溫-10.5℃。最高月平均氣溫28.9℃，極端最高氣溫39.7℃。多年平均降雨量為1552.3mm，降雨多集中在4～6月，其降雨量占總數(shù)的50%左右。多年平均風(fēng)速2.7m/s，最大風(fēng)速26m/s。地震動峰加速度0.05g。
　　橋位地層主要為亞粘土、細(xì)砂、中砂、圓礫土等，基巖風(fēng)化層較厚，因此大橋墩臺基礎(chǔ)主要的持力層為弱風(fēng)化巖，巖石允許承載力為4～5Mpa。
　　2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　 方案構(gòu)思
　　豐城古稱“劍邑”，相傳西晉年間在豐城發(fā)現(xiàn)一石匣，內(nèi)盛“龍泉、太阿”雌雄寶劍，從此豐城別稱“劍邑”，城有劍邑大道、劍邑廣場、劍匣湖、劍湖公園、劍匣亭等等，劍文化占據(jù)著豐城整個歷史和社會生活。如何將此人文特點融入大橋的橋型設(shè)計，是該橋主塔方案設(shè)計的構(gòu)思重點。
　　在設(shè)計中對主塔的造型進(jìn)行了多方案的比選，最終采用門字形直立塔，兩塔柱賦予寶劍內(nèi)涵，象征著豐城歷史傳說中的龍泉、太阿雙劍，“劍身”為橋面以上塔柱，“劍柄”為橋面以下塔柱，“前劍鐔”為主梁，“后劍鐔”為基礎(chǔ)承臺。該主塔氣勢恢弘、雄偉挺拔，非常具有現(xiàn)代氣息，體現(xiàn)了大橋的大氣和宏偉，同時該造型較為形象地結(jié)合了劍文化特點，與橋名相適應(yīng)，其造型很好地處理了工學(xué)與美學(xué)的關(guān)系，且結(jié)構(gòu)各部位尺寸均為滿足受力需要為前提，使工程技術(shù)與文化需求有機(jī)地融合在一起。
　　 結(jié)構(gòu)設(shè)計
　　主塔的造型確定之后，就是對主塔各細(xì)部構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，除了從施工階段到運營階段對主塔結(jié)構(gòu)的剛度、強(qiáng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行計算外，還對主塔施工的可實施性、可操作性做了細(xì)致的分析，確保主塔安全順利地施工。
　　主塔一般構(gòu)造見圖2所示，其結(jié)構(gòu)設(shè)計主要包括基礎(chǔ)、下塔柱、下橫梁、上塔柱和上橫梁五部分。
　　

　　主塔采用樁基礎(chǔ)。由于河床有較厚的砂礫覆蓋層，下伏砂巖承載力較好，樁基按柱樁設(shè)計�；�礎(chǔ)采用8根大直徑鉆孔灌注樁，樁徑Φ3.0m，樁長37m。每4根大直徑鉆孔灌注樁頂，設(shè)置一承臺，承臺平面尺寸為11.5m×12.0m，承臺厚5m，為減少水阻力及船舶沖撞力，承臺四角均以R=2.0m半徑倒角。為加強(qiáng)兩側(cè)基礎(chǔ)的整體剛度，減少基礎(chǔ)間的不均勻沉降，增強(qiáng)抗船撞能力，兩承臺之間設(shè)置一道系梁，系梁寬3.0m，與承臺同高。 
　　主梁底面至承臺頂面塔柱為下塔柱，高17.143m。下塔柱與主梁、下橫梁固結(jié)在一起，這樣設(shè)計的優(yōu)點在于提高了整個結(jié)構(gòu)的剛度，同時減少了梁和塔的擾度，不需要任何支座，克服支座困難，減除了支座的費用。為了將塔柱承受的荷載更均勻地傳遞到基礎(chǔ)，相對于上塔柱，下塔柱截面加長加寬，截面為6.2m×4.0m，同時也大大增加結(jié)構(gòu)本身的剛度。
　　上下橫梁均為空心預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件。下橫梁尺寸為5.5m×4.0m，為了減輕結(jié)構(gòu)自重，下橫梁中間部分掏空，中間掏空部分頂、底板厚為0.45m，兩邊腹板厚為0.50m，形成了面積70多m2，高4m多的空室，設(shè)計充分利用這個空間作為成橋后斜拉橋梁、塔、索的位移和應(yīng)力變化的監(jiān)控室，并設(shè)計好進(jìn)出監(jiān)控室的通道及預(yù)埋監(jiān)控、電力、通信等管道。上橫梁尺寸為2.5m×4.0m，上橫梁中間部分也掏空，中間掏空部分頂板、底板和腹板厚度均為0.60m。
　　橋面以上部分塔柱為上塔柱，高81m，上塔柱非拉索部分的截面為八邊形，截面沿橋縱向最大長度為5.5m，沿橋橫向最大寬度為3.0m。上塔柱拉索部分的截面為工字形，拉索交錯布置在腹板兩側(cè)，這樣布置使混凝土腹板基本受壓，充分發(fā)揮材料強(qiáng)度的優(yōu)勢，無需在塔柱中另加預(yù)應(yīng)力，為了減少拉索水平力引起的扭矩，兩側(cè)拉索盡可能的靠攏，經(jīng)計算截面邊緣因扭矩產(chǎn)生的最大剪應(yīng)力微不足道，只需按構(gòu)造配置抗扭鋼筋即可。工字形截面的空腔平面尺寸為1.5m×1.4m，并沿鉛垂方向每4.434m設(shè)一隔板，厚0.4m，每個隔板上留有一0.6m×0.6m的人孔，塔柱空腔上設(shè)有人行爬梯，這樣設(shè)置既加強(qiáng)了塔柱的縱、橫向剛度，又可作安裝和張拉拉索的操作平臺之用，十分有利，尤其便于后期調(diào)索或換索，無需另架支架，且不影響車輛通行。為美觀需要，采用玻璃幕墻和鋁合金分格封閉空腔，既保護(hù)錨頭免受風(fēng)雨侵蝕，又使塔柱外形上下一致。兩柱柱頂設(shè)置為尖頂造型，塔柱頂設(shè)置航空燈和避雷針。
　　3 主要施工特點
　　 塔柱的爬模施工
　　本橋塔柱結(jié)構(gòu)上下基本一致，這樣設(shè)計除了結(jié)構(gòu)受力明確外，還有一個明顯的優(yōu)勢就是施工便利，尤其適用于爬模法施工。爬模施工系統(tǒng)由模板及爬架兩部分系統(tǒng)組成，用一段模板帶爬架固定在下段已澆混凝土主體上，澆上段混凝土，養(yǎng)生達(dá)適當(dāng)強(qiáng)度后拆模，連爬架一起提升到上段混凝土頂部固定，循環(huán)操作，直到柱頂。
　　這樣的爬模法施工可以有效地解決高空模板安裝就位的難題，提高高空作業(yè)的安全性；摒棄了其它方法中模板施工的拆裝繁瑣工藝，大大簡化了施工工序，從而可以加快施工進(jìn)度；可以利用爬模自身攜帶的小型液壓油缸作為爬架、模板提升的自身動力，可實現(xiàn)整套爬模同步爬升，抗風(fēng)性好、安全可靠，并能大大緩解垂直運輸?shù)膲毫Α?br /> 　　 勁性骨架的應(yīng)用
　　為了使鋼筋、模板及斜拉索管的空間位置定位穩(wěn)定方便、準(zhǔn)確可靠，主塔設(shè)計時在基礎(chǔ)承臺、上塔柱和下塔柱中均設(shè)置了勁性骨架。勁性骨架的桿件由角鋼和槽鋼組成，采用分片加工、現(xiàn)場組拼的方法安裝。在上塔柱施工時，利用勁性骨架安裝定位斜拉索索管，可以簡化索管的安裝工序，減少索管的定位時間，確保索管位置準(zhǔn)確。
　　勁性骨架對鋼筋和模板具有定位、調(diào)整作用，對于控制主塔的線形非常有利，同時對于水上和高空的施工安全起到保證作用。
　　4 結(jié)束語
　　豐城劍邑大橋主塔的構(gòu)思和設(shè)計過程，充分體現(xiàn)了城市的現(xiàn)代文明與歷史文化的統(tǒng)一，在滿足功能、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和安全的前提下進(jìn)行結(jié)構(gòu)尺寸、構(gòu)造施工、景觀文化及美學(xué)的綜合考量，以最大限度實現(xiàn)美學(xué)、歷史文化、功能、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的統(tǒng)一。
　　豐城劍邑大橋的建成后，必將成為豐城市的標(biāo)志性建筑。
　　參考文獻(xiàn)：
　�。�1］王伯惠.斜拉橋結(jié)構(gòu)發(fā)展和中國經(jīng)驗[M].北京：人民交通出版社，2004.
　　［2］楊國平，等.東海大橋Ⅶ標(biāo)主橋斜拉橋主塔施工[J].公路，2003，（3）.
　　

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/guanggaolw/3149.html