斜拉桥的设计与建造技术分析

１４６　桥梁结构　城市道桥与防洪　２０１１年８月第８期　

程中的一座大型桥梁，主桥采用独塔双索面无背　

索斜拉桥，跨径布置为３ｌ　ｍ＋４４　ｍ＋１３０　ｍ，塔梁固　

结，３１　ｍ＋４４　ｍ为主塔范围，１３０　ｍ为主跨范围（见　

图４、图５）。　

２．１主要技术标准　

（１）线形：采用双线，线间距３．６　ｍ，竖曲线为　

０．２％单向坡。　

（２）限界：构筑物距快速轨道交通线路中心线　

大于２．２　ｍ，距离轨道顶面大于５．６　ｍ。　

（３）设计荷载：城市轻轨。　

２．２地质条件与基础型式　

桥址处地基土自上而下依次分为：①杂填土　层、②淤泥质粉质粘土层、③粗砂层、④泥岩（强风　

化）层、⑤泥岩（中等风化）层和⑥泥岩（微风化）　

层。　

该桥主墩基础采用圆形沉井基础，其余墩位　

均采用直径２．Ｏｍ挖空灌注桩基础，基础持力层均　位于⑥泥岩（微风化）层内。　

２．３结构特点　

该桥采用全预应力钢筋混凝土桥塔、全预应　

力钢筋混凝土拉杆大悬臂脊骨梁的双索面独斜塔　

无背索斜拉桥，结构体系先进，造型新颖独特，体　

现功能性和景观性的统一。　３伊通河桥桥塔结构构造　

３．１桥塔构造特点　无背索斜拉桥的桥塔需要平衡牵索力产生的　

强大倾覆力矩，常规的无背索斜拉桥桥塔是依靠　桥塔牵索段的自重来实现的，为此桥塔的各段截　

面必须与所需斜索力相适应，桥塔越倾斜，塔身自　

重的工作效率越高；同时，为尽量降低桥塔承受的　

水平力，常规无背索斜拉桥会尽量加大斜索的仰　

角，这样对主梁同等支撑条件下，塔身承受的水平　

力更小。这就意味着，为加大斜索的仰角，必须提　

高塔高和限制塔身斜度，而限制塔身斜度意味着　配重效率的降低。由于存在这样的矛盾，常规无背　

索斜拉桥会选择一个体态比较臃肿的桥塔，塔身　

高度上也无法顾及塔高与跨径的比例是否协调，　

丧失了结构先天的力度美和协调感。　

该桥主塔的构造方式则突破了常规无背索斜　

拉桥处理的瓶颈，在设计中，主塔由水平方向的配　

重塔臂和倾斜的牵索塔臂两部分组成。方案将常　

斜拉索张拉施工技术分析

摘要：重庆高家花园大桥为双塔双索面混合梁斜拉桥，主跨为钢箱梁结构，边跨为预应力混凝土箱梁结构，施工时斜拉索索力技术要求高、难度大。本文介绍了斜拉索张拉过程中索力控制的技术要点，以及采取的施工质量控制措施。

关键词：高家花园大桥斜拉索 索力控制

1.工程概况

重庆高家花园大桥是轨道交通环线跨越嘉陵江的一座轨道交通专用斜拉桥，也是轨道交通环线主要节点性工程之一。索塔设计为H形，索塔高139.5m；塔梁分离，半漂浮体系。索塔由下至上依次分为墩柱、下塔柱、中塔柱和上塔柱，主跨为钢箱梁结构，边跨为预应力混凝土结构。全桥斜拉索设计为52对，塔端索间距为6.15m，中跨钢箱梁端索间距为12m，边跨混凝土箱梁端索间距为8m。（斜拉索布置见图1-1 主桥总体布置图）

2.斜拉索设计与施工特点

2.1 斜拉索设计

主桥为双塔双索面混合梁斜拉桥，全桥共52对斜拉索。边跨为砼箱梁，中跨采用钢箱梁。斜拉索在中跨主梁上的纵向标准索距为12m。在边跨的标准索距为8m。塔侧第一对斜拉索在主梁上的锚固点距主塔中心线边跨、中跨分别为14.5m和20m。拉索采用外包单层黑色HDPE填充型环氧涂层钢绞线拉索及相应的配套锚具，标准强度fpk=1860MPa，弹性模量为Ep=1.95*105MPa；公称直径Φs15.2mm，张拉力按照0→10%～15%σcon（开始计入伸长量，预紧张拉）→80%σcon→100%σcon（持荷五分钟，保证环氧钢绞线应变充分）进行控制。

2.2 斜拉索张拉施工特点

本桥边跨每道斜拉索52根钢绞线，中跨每道索45根钢绞线，采用单根斜拉索的钢绞线均逐根挂索完成后随即用单根千斤顶进行单端张拉的方法进行施工。环氧钢绞线张拉采用伸长量和索力双控措施，以索力为主，以伸长量为辅并且需要兼顾中跨钢箱梁顶面标高。施工过程中必须保证两个塔支均匀同步张拉，严格控制张拉力精度，保证索力及中跨钢箱梁顶标高等各项指标满足设计要求。

1 绪论

1.1 课题研究背景

斜拉桥是一种由塔、梁、索 3 种基本构件组成的高次超静定组合桥梁结构 体系[1] 。斜拉桥的桥面体系是以主梁受压或受弯为主， 而其支承体系是以拉索受 拉和索塔受压为主。斜拉索由桥塔上部引出并多点弹性支承于桥跨，这样的结 构形式使斜拉桥的主梁受力类似于连续梁，从而大大降低了主梁截面弯矩，有 效地提高了主梁的跨越能力。从斜拉桥的结构形式和主梁、索塔、斜拉索三大 构件的受力特征看，斜拉桥具有形式多样、造型美观，主梁高度不高、优良的 跨越能力等特点；斜拉桥的设计结构特点包括计算机结构分析和计算、高次超 静定结构、应用有限单元法；与其它桥型相比，斜拉桥的特性包括：斜拉桥是 跨径 250m~600m 的最合适桥型，而斜拉跨径 600m~1000m 时，斜拉桥是仅次于

悬索桥的合适桥型 [2] 。

由于斜拉桥的种种优点，斜拉桥已广泛应用于现代城市桥梁和大跨度桥梁 的建设当中。然而，在斜拉桥的运营过程中，由于频繁承载甚至承受超载，加 上长期的自然侵袭以及人为事故造成的损坏，斜拉桥会产生各种病害。随着服 役年限的增长，桥梁发生病害的部位会越来越多，损坏程度也会越来越严重 另一方面，在结构上来说，斜拉桥属于柔性结构，在风力、地震力其他自然及 人为的动力影响时容易发生振动，这些振动对于斜拉桥的受力来说是不利的。

斜拉索是斜拉桥的核心组成部分，现用的斜拉索绝大多数为钢制斜拉索， 但钢斜拉索存在很多问题，如振颤、防腐、锚固点的应力疲劳等。其中斜拉索 及其锚具的防腐问题尤为显著，由于斜拉索锈蚀而导致斜拉桥被迫换索已经占 到了相当高的比例 [4] 。

对于已建斜拉桥，在其营运过程中某些构件损坏尤其是斜拉索损伤会导致 桥梁极限承载能力的降低甚至导致突然坠毁事故，这些问题给人们生活和社会 稳定带来极大的安全隐患。因此，对既有营运斜拉桥病害检测及加固研究工作 显得尤为必要。

1.2 国内外研究现状

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斜拉桥施工组织设计

一、工程难点

本工程的难点工程为：塔柱较高,其中7#主塔高188.4米,8#主塔高183.4米;斜拉索较重最大有13.5吨；主桥采用边肋主梁，现浇段较长,达31米；最大块段8米，主梁现浇段采用牵索式前支点挂篮施工．这些各部位结构复杂，影响因素较多，要求精度高，是本工程的难点；30M梁的预制，运输和架设，属于长大构件，其横向刚度和稳定性差，须在高墩上进行架设，在施工上也有一定难度。

二、重点工程

除以上难点工程外，还有以下为重点工程：

㈠ 7#、8#主塔施工均在半山腰上，山坡很陡，上下运输不便，工程量较集中。桥两头几乎没有场地，引桥施工较困难。因此场地和便道选择上必须下力气。

㈡ 由于本工程塔高、墩高，跨度大，又位于峡谷，风和温度对施工的影响很大。它的影响包括：测量观测，临时支架的稳定设计，施工过程中的人身和结构物平安等。

㈢ 本工程业主要求创精品，所以在确保内在质量的同时应高度重视砼外观质量的控制，在人力、模型、机械配置和施工方法上同时考虑。

三、主要措施

㈠ 进点后由总工程师组织编制实施性施工组织设计，优先安排重点、难点工程施工，对前期的场地及便道必须有详细的设计。同时严格控制施工进度，尤其是主塔施工，安排好各分项工程的施工顺序。难点工程除做好实施性施工组织设计外，必须制定作业指导书，对关键工序和特殊过程要有切实可行的技术组织措施，并对特殊工种和上岗人员进行技术培训，认真做好技术交底，确保工程的施工工期，具体施工措施详见施工方案与方法及确保工程质量、平安施工，工期等技术组织措施。

㈡ 考虑塔的高度及风的不利影响制定切实可行的主塔和主梁施工方案，确保施工顺利进行，如对主塔施工，必须每隔一定高度设横撑；为限制起吊设备的平安每隔13米设一道附着支撑。主梁悬灌施工，对挂篮进行尽心设计和验算，

施工中两岸进度协调，以尽快合拢，缩短长悬臂的停留时间。 2 / 5