彿山申岛左大道系政线工程纟昆合梁
斜拉林设计
顾超
[上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海200092]
摘要：佛山市南庄大道东延线工程主桥跨越东平水道，是一座跨径65 m+75 m + 268 m的单塔双索面斜拉桥，主梁采用预应力混 凝土梁与钢结构箱梁组成的混合梁体系，结构构造及受力情况复杂。详细介绍了该桥的设计情况。关键词：斜拉桥；混合梁；独塔；结构设计
1工程概况
南庄大道是佛山市规划路网中的干线性主干路，
(8) 抗震设防烈度为7度，抗震设防措施等级为8
度，地震动峰值加速度取为〇. 1 g。
(9) 设计风速：设计基本风速V1()=31.3 m/s。(11)
7.574 m。一百年一遇洪水位：7.064 m。
(12) 耐久性设计环境类别：I类。
K3+046.000
是佛山市南庄区域内非常重要的东西向通道。工程西 起于禅西大道西侧中石化加油站处，顺接现在南庄大 道；路线往东分别与连接线、规划路平交后继续往东延 伸，依次穿过东村工业园，下穿广佛环线，然后上跨东 平水道，上跨江滨路后与雾岗路南延衔接，南庄大道东 延路线全长约2.511 km。
为满足水利部门对大堤保护的要求，斜拉桥主塔 设置于佛山东平水道西侧，主跨一跨跨越大堤，边墩设 置于水道东侧大堤外。混合梁斜拉桥跨径布置为（65 + 75 + 268) m，主梁为混合式箱形梁，其中主跨采用 全钢梁，边跨采用预应力箱梁，主塔造型为宝瓶形，下 部采用大直径钻孔灌注桩基础（图1、图2)。2
主要技术标准(1) 40 km/h。
(2)
桥梁设计荷载：汽车荷载为公路一 I级并按照
城一A级验算，人群荷载3. 5 kN/m2。
(3) 桥梁宽度：主桥全宽36.5 m(不含风嘴）。(4) 桥梁设计基准期：100年。(5) 桥梁设计使用年限：100年。(6) 设计安全等级：一级。(7) 通航标准
最高设计通航水位：6. 80 m(85国家高程，下同）， 最低设计通航水位〇.〇 m，常水位1.0 m。通航净宽不 小于150 m，通航净高不小于10 m。
3
主线设计速度：60 km/h，地面辅道设计速度：
设计洪水频率：1/300,三百年一遇洪水位：
图2桥梁效果图
结构设计⑴
3.1结构体系
收稿 H 期：2019-12-25
塔梁墩固结体系；边墩设减隔震支座和横向限位
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装置，辅助墩设球型钢支座，主跨边墩墩顶箱梁内设压 重，辅助墩墩顶设置铁砂压重。3.2主塔设计
主塔采用宝瓶型桥塔，总高151 m，桥面以上约为 133. 5 m(图3)。上塔柱采用单室箱形断面，并设置两道 上横梁。上塔柱下段为标准单室箱形截面，断面尺寸为4.5 mX7.0 m,上塔柱上段和中段顺桥向、横桥向壁厚 均为0.8 m,上塔柱下段标准断面顺桥向1.2 m,横桥向 壁厚均为1. 1 m,上塔柱下端5 m范围内，壁厚从1. 1 m 和1.2 m均匀变化为1.5 m和1.6 m,下塔柱采用变截 面单室箱形截面，截面尺寸从4. 5 mX 7.0 m变化至 8.0mX9.0m(塔底），壁厚为1.5 m。为保证塔底反力 能够均匀传递到主塔承台上，在塔底设置2 m实心段，主 塔和承台间设置2m高塔座™。
主塔斜拉索锚固区采用钢锚箱锚固形式。钢锚箱 采用焊接，节段之间采用高强螺栓连接，钢锚箱顺桥向 与塔壁之间焊钉连接。桥塔钢锚箱分为A、B、C个种 类，锚箱顺桥向宽度为5. 4 m，横向宽度为1. 8 m，A类 钢锚箱高度为2.5 m，重量约11.7 t;B类钢锚箱高度 为2. 5〜3. 25 m，重量约11. 1〜13. 6 t;C类钢锚箱高 度为4.25 m，重量约29.4 t。
主塔基础位于东平水道西侧岸上，承台顺桥向和 横桥向长度分别为23 m和42. 5 m，承台厚度为5.0 m,塔座高度为2 m。主塔基础采用18根小3.0 m 钻孔灌注桩，采用C30水下。桩基持力层为微风化砂 岩或微风化砂质泥岩。
图3主塔构造图（cm>
3.3主梁设计
主梁采用混合梁，主跨采用钢箱梁，节段吊装施工
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及支架拼装；边跨采用预应力混凝土梁，支架现浇施 工，钢混结合段设在主跨距离主塔15 m处。3.3.1混凝土主梁设计
边跨主梁采用预应力单箱三室断面，全宽36. 5 m (不含风嘴），中心线高度3. 205 m,顶板设双向2%横 坡，底板水平（图4)，采用支架分段现浇施工。主梁采 用C55。混凝土主梁分为A、
B、C、D四个梁段，各梁段 之间设置2.0 m宽的后浇段。其中A梁段49. 24 m， B梁段28 m,C梁段40 m,D梁段32 m,又分为三段， 其中D1梁段9. 9 m、D2梁段14. 2 m、D3梁段7. 9 m。
D2梁段为塔梁固结段，与主塔下横梁同时浇筑。
图4混凝土主梁标准断面（cm)
边跨预应力箱梁顶板宽36.5 m(不含风嘴），底板 宽21. 4 m，人行道挑臂长3. 25 m。顶板厚0. 3 m，底 板厚0. 32 m,拉索锚固边腹板厚2. 0 m，中腹板厚 0.8 m。每根拉索处设横隔板一道，横隔板厚0.45〜 0.55 m。辅助墩与边墩处横隔板厚度为2.0 m，与辅 助墩顶横梁、边墩横梁相邻的横梁厚度为〇. 8 m。 3.3.2钢主梁设计
主梁采用整箱正交异性板扁平钢箱梁，主要轮廓 尺寸为：全宽36. 5 m(不含风嘴），中央分隔带宽度1.5 m,道路中心线处梁高3. 3 m，顶板设2%横坡，底 板水平（图5)。标准节段长度取12 m,梁上索距取 12m。根据桥位自然条件、运输设备、起吊设备等因 素，将钢箱梁划分为A〜E共5种类型22段。其中A 梁段为钢混结合段，B梁段为过渡段。标准梁段D梁 段共13段，梁段长12 m，吊装重量约为250 t。
顶板为正交异性桥面板，厚度18〜25 mm;顶板U 形加劲肋板厚度10 mm，髙度300 mm，间距600 mm。 底板钢板厚度14〜25 mm，与横梁相接处加厚到20〜 25 mm。底板U形加劲肋厚度8〜10 mm,高度 260 mm,间距800 mm。横断面布置四道纵腹板，均采 用整体实腹板，边腹板厚40 mm，其板式加劲厚度 28(25) mm,共四道，两道通长，两道位于斜拉索锚固 区。梁上拉索锚固采用钢锚箱，下伸至斜腹板外侧与
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腹板熔透焊接。横梁标准间距3 m，一般横梁隔板厚 度12 mm,拉索处横梁隔板厚度16 mm。横隔板和纵 腹板相交时，横隔板断开并焊接在纵腹板上。
图5钢主梁标准断面（cm)
3.3.3钢一混凝土结合段设计
本桥结合段采用有格室的后承压板连接方式。本 桥钢箱梁A梁段采用带T型加劲的U肋，钢箱梁端 部设置多格室结构，且在格室内填充混凝土，并通过 PBL剪力键及焊钉共同传递轴力、剪力和弯矩。为了 使钢箱梁与混凝土箱梁紧密结合，采用了预应力钢束 进行连接。钢混结合段长度为5 m;钢格室在结合面 钢箱梁侧2 m，钢箱梁加强段3 m，对应钢箱梁段长度 为5 m。从填充混凝土应力分散所需的必要面积、格 室内焊接空间、预应力钢筋张拉机锚固作业空间、填充 混凝土施工的方便性及构造加工制作可行性等因素， 钢格室高度取800 mm(图6)。
1______________?________________________________钢混凝土结合段
j
镶箱簧 |
^_________iac_________ /cao . 3co______.
图6钢一混凝土结合段立面图
3.4斜拉索设计
拉索采用空间双索面布置。塔上索距2. 4〜3. 2 m，梁上标准段索距中跨12. 0 m,边跨6. 0 m。全 桥共40对、80根斜拉索，拉索水平倾角27°〜76°。最 大单根拉索吨位约650 t，安全系数>2. 5。拉索锚具 规格有 PESLZM7-283、253、223、211、199、187、151 七 种，最长索长278 m，重约21. 3 t。
拉索高强镀锌钢丝强度为1 670 MPa，钢丝束外 设双层PE护套。锚具采用冷铸锚。另外在斜拉索两
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端安装内置式阻尼器，在索导管出口与拉索结合处加 装新型拉索密封系统，该系统由高强度铝合金气囊等 构件组成。拉索考虑影响，PE护套外表面设螺纹。4
结构静力计算[>4]
4.1结构建模
采用大型有限元分析软件MIDAS CIVIL对全桥 进行分析。在实际建模分析过程中，对于主梁、桥墩、 桥塔采用三维梁单元模拟，斜拉索采用只拉桁架单元 模拟，各个构件截面特性按照结构实际尺寸进行取值。
整个结构计算模型共有839个节点，740个单元。结 构边界条件根据结构实际情况分别进行模拟（图7)。
4.2静力计算结果
(1)
成桥阶段混凝土塔、梁在频遇效应组合下面上下缘均未出现拉应力，截面最小压应力约〇. 1 MPa;准永久效应组合下，截面上下缘均未出现拉应 力，截面最小压应力约0.9 MPa，均满足规范要求。
(2)
成桥阶段钢梁主梁最大拉应力117 MPa压应力73 MPa,均小于270 MPa的钢材强度设计值， 满足规范要求。
部分成桥阶段的静力分析结果见图8〜图11。
_-一
图8成桥阶段混凝土塔、梁恒载应力（MPa)
图9成桥阶段混凝土塔、梁频遇组合应力（MPa)
(下转第79页）
，截
最大
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3结语(1)
整体，钢管柱间可增设滑升易装拆连体整体式框格加
强板，提高了整个支模体系的稳定性。主塔下横梁采用轻型现浇支模体系，附塔固定
参考文献：
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研究[J].中外公路，2016,36(03) :212-215.
反力预压落地钢管柱型钢梁轻型支架体系，整体承载 力高；钢模组合模板下横梁分层塔梁同步施工，下横梁 第二层顶板混凝土采用易落架复合式支模技术，加快 了施工速度。
(2)
架，上设置下横梁倒角定型化支架体系及千斤顶支架 调整体系，定型化支撑牛腿托架采用预埋爬锥及剪力 棒固定，实现快速安装并且安装精度高；同时定型化支 撑牛腿托架可重复周转使用，降低了施工成本。
(3) 竖向钢管柱底部可通过变高度框格底板连为
图12
5
图10成桥阶段混凝土塔、梁准永久组合应力（MPa)
—阶失稳模态
结语
佛山市南庄大道东延线工程主桥是一座跨径
65 m+75 m+268 m的单塔双索面混合梁斜拉桥，主
跨采用正交异性板扁平钢箱梁，边跨采用预应力混 凝土箱梁，结合段采用有格室的后承压板连接方式。
该桥具有桥梁景观优美、结构形式新颖，传力途径明 确的特点，计算结果也表明结构的安全。对独塔混 合梁斜拉桥的设计有一定的参考借鉴意义，可供相
图11成桥阶段钢梁基本组合应力（MPa)
关专业人员参考。参考文献：
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运营阶段斜拉索的安全系数不应小于2. 5,本桥 拉索最大应力能满足要求。拉索最大应力幅为
137 MPa,小于本桥拉索应力幅允许值200 MPa,满足 要求。
汽车荷载作用下主梁最大竖向位移为338 mm，小 于主梁跨径的1/500。主塔最大水平位移为105 mm， 约为塔高度的1/1457。
4.3
稳定性分析结果
分析了成桥状态下全桥结构的稳定性，结构一阶
失稳模态为主塔横桥向侧弯，一阶弹性稳定系数为 22,满足规范要求（图12)。
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