獨柱塔自錨式空間纜索懸索橋設計

? 獨柱塔自錨式空間纜索懸索橋設計

劉 斌

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司，武漢 430063)

摘 要：南京江心洲大橋是一座獨柱塔自錨式空間纜索懸索橋，孔跨布置為(35+77+60+248+35) m，主塔採用獨柱形式，主纜及吊索在邊跨採用平行布置、在主跨採用空間布置，主梁採用鋼混梁，設計難度大。通過技術研究，解決了橋樑總體布置、吊杆張拉、適應空間線形的主索鞍和散索套構造、鋼混結合段構造等難題，保證了工程的順利實施。

關鍵詞：自錨式懸索橋；空間纜索；鋼混梁；吊杆張拉

1 概述

自錨式懸索橋是一種不設重力式地錨，而以加勁梁梁端錨固主纜，承受主纜端部的水平與豎向分力的懸索橋體系。它與常規地錨式懸索橋的區別在於不設地錨、加勁梁承受主纜水平分力而造成主梁存在較大的軸向壓力。由於將主纜直接錨固在加勁樑上，這樣就取消了龐大的地錨，從而為不方便建造錨碇的地方修建懸索橋提供了一種解決方法[1，2]。

自錨式懸索橋靜動力性能與傳統地錨式懸索橋相比存在許多不同之處。與地錨式懸索橋相反，隨主纜矢跨比、主纜抗拉剛度的增大，結構的豎向剛度隨之增大；加勁梁拱度的設置可以降低加勁梁跨中的彎矩，提高結構的豎向剛度。隨加勁梁豎向抗彎剛度的增大，結構的豎向剛度逐漸增大，加勁梁軸向剛度和主塔縱向抗彎剛度以及吊索抗拉剛度變化對自錨式懸索橋的靜力力學性影響不大。條件允許時將加勁梁向主纜錨固外延伸一跨或多跨，可以改善結構的受力性能。合理的吊杆間距可以有效改善橋樑的受力性能，且吊杆間距與力學性能的變化不是單調線性的。在動力方面，自錨式懸索橋保留了地錨式懸索橋自振周期長、振型密集的特點。在設計、施工、運營期間應該注意抗風、抗震方面的安全性[3-6]。

近年來，自錨式懸索橋作為一種特殊的橋型，以其結構造型美觀，經濟性能好，對地形和地質狀況適應性強等優點，越來越受到工程界的青睞，成為城市市區中小跨徑橋樑極具競爭力的橋型。國外近期自錨式懸索橋發展較快，如1990年日本建成的此花大橋、1999年韓國建成的永宗橋，其主跨跨度均為300 m，2013年建成的美國舊金山-奧克蘭海灣新橋主跨跨度為385 m。國內自錨式懸索橋雖然起步較晚，但是發展迅速，如2006年建成的佛山平勝大橋主跨跨度為350 m，2006年建成的長沙三汊磯大橋主跨跨度為328 m。

2 工程概況

南京江心洲大橋是南京長江隧道工程的一部分，位於南京長江大橋與三橋之間，長江大橋上游約10 km處，北接江心洲跨長江夾江後，向南與河西新城的緯七路相接。橋址區地形地貌為長江沖積平原區，地表為砂性土。橋位處場地表層分布有「硬殼層」，頂部一般為素填土，上部為第四系全新統沖積流塑淤泥質粉質黏土、粉質黏土夾粉土、粉砂等，中部第四系全新統中密～密實粉細砂，下部上更新統礫砂；下伏白堊系「紅層」。

該橋設計水位H1%=11.15 m(吳淞高程)，設計流量Q1%=5 310 m3/s，施工水位7.69 m(吳淞高程)，孔跨布置為(35+77+60+248+35) m，全長455 m，主橋邊跨跨度為137 m，在邊跨設置一個輔助墩，將邊跨跨度劃分為(77+60) m；主跨跨度為248 m，邊跨與主跨跨度比為0.55。主梁分為兩幅設置，凈距為8.2 m，兩幅主梁之間以多道橫樑連為一體，形成縱橫樑體系。主跨主梁採用鋼箱梁，邊跨及錨跨主梁採用預應力混凝土箱梁。主纜在橫橋向分為兩股，在邊跨位於豎直平面內，錨固於橫樑中部；在主跨為空間索形，錨固於橫樑兩端[7]。如圖1、圖2所示。

圖1 南京江心洲大橋實景

圖2 南京江心洲大橋總體布置(單位：m)

3 主橋總體設計研究

3.1 主跨跨度

根據通航情況，該橋所跨南京江心洲處長江右汊的航道標準為：最高通航水位10.398 m，最低通航水位2.398 m，通航凈高不小於10 m，單孔雙向通航凈寬不小於150 m；而且橋址處河道斷面呈U形，最大水深約24 m，常水位水面寬約250 m，水中墩施工難度大，資金投入多。因此必須採用較大的橋樑跨度以滿足通航要求、減少水中墩的個數並減小其施工水深，同時減小橋樑對河勢、水流的影響。綜上所述，考慮主跨一跨跨越河道，再綜合考慮橋址處的地形條件和實測斷面、主塔的施工條件及其對江心洲外堤的影響、主跨邊墩的施工條件等，主跨跨度採用248 m。

3.2 邊跨跨度

獨塔自錨式懸索橋邊跨與主跨的跨度比一般在0.5～1.0之間。例如平勝大橋主橋總體布置為(39.64+230+350+30+29.60) m，邊主跨比為0.66∶1;獵德大橋主橋總體布置為(47+167+219+47) m，邊主跨比為0.76∶1。

在一定範圍內適當縮短邊跨能夠減小主橋總長，從而降低工程造價。但當邊跨縮短到一定程度，在邊跨主纜錨固處的橋墩將承受拉力，從而使該處橋墩及主梁的構造、施工及養護維修趨於複雜，反而會對全橋的經濟性產生不利的影響。因此，邊跨並不是越短越好，而是應當進行合理的選擇。邊跨跨度採用137 m時，也即邊主跨比採用0.55∶1時，邊跨主纜錨固處的橋墩未承受拉力，但壓力富餘量已經較小，最小壓力(1幅橋)僅為1180 kN，計算表明，邊跨跨度每縮短1 m，則壓力就減小約420 kN。因此邊跨跨度考慮採用137 m。

3.3 錨跨

3.3.1 錨跨的設置

錨固跨的設置對自錨式懸索橋有一定的影響，從表1可以看出，當設置錨固跨時，在汽車活載作用下加勁梁最大向下撓度減小約6.0%；邊跨主纜錨固處橋墩的受力狀況得到較大改善。

可見設置錨固跨對加勁梁的豎向剛度有一定好處，但效果不明顯；對邊跨主纜錨固處的橋墩不承受拉力起著很明顯的作用，因此考慮設置錨固跨。

表1 錨跨設置比較結果

跨度/m加勁梁最大汽車活載撓度/m邊跨主纜錨固處橋墩一幅橋最小反力/kN35+137+248+350.3151180137+2480.335-736

3.3.2 錨跨跨度

錨固跨度過大，經濟性就差，錨固跨太小，支座就會出現負反力，通過對35、30 m兩種錨跨跨度進行對比(表2)，當錨固跨採用30 m，錨固處橋墩支座和錨跨邊墩支座均出現了負反力，採用35 m時兩處支座均承壓，因此錨跨跨度採用35 m。

表2 錨固跨度對比結果

跨度/m邊跨主纜錨固處橋墩一幅橋的支座反力/kN主跨側錨跨邊墩一幅橋的支座反力/kNmaxminmaxmin35+137+248+351290011806980149030+137+248+3011000-7304280-1220

3.4 輔助墩設置

圖3 邊跨和錨跨混凝土加勁梁橫向布置(單位：m)

設置輔助墩可以較大地提高整個結構的剛度及改善整個結構的受力。在邊跨距離橋塔中心線60 m的位置設置一個輔助墩，這樣該墩處於邊跨中點附近，不僅將邊跨分為跨度接近的兩跨，從而可以較大限度地對邊跨主梁的受力提供幫助，而且在孔跨布置上也較為協調。 計算結果見表3，可見設置輔助墩，可以大幅降低邊跨的活載撓度，但是對主跨活載撓度影響較小。

表3 設置輔助墩後加勁梁最大汽車活載撓度 m

跨度/m邊跨主跨35+137+248+35(不設輔助墩)0.0920.31835+77+60+248+35(設輔助墩)0.0130.315

3.5 施工方法

施工順序依次為：基礎；橋墩、橋塔；主梁；主纜；吊杆安裝；橋面鋪裝。基礎採用鑽孔灌注樁；橋墩採用支架現澆，橋塔採用爬模法施工；混凝土梁採用臨時墩和架設支架相結合的方式，分段澆築施工。鋼箱梁採用膺架法，在水中架設膺架，各節段採用浮吊吊裝，直接在膺架上拼裝定位，依次組裝焊接。主纜施工採用預製平行鋼絲索股法(PPWS法)。

4 主橋設計

4.1 加勁梁

自錨式懸索橋加勁梁的結構形式主要有鋼加勁梁、混凝土加勁梁、結合梁、混合梁等。採用何種形式的加勁梁，應結合橋樑的實際情況，包括施工運輸條件、抗風要求、後期養護以及結構設計等多種因素，經綜合比選確定。

(1)從跨越能力方面考慮，根據南京江心洲大橋一跨跨越長江夾江的要求，橋樑主跨248 m，對加勁梁的跨越能力要求高，要求梁體自重小，因此，混凝土加勁梁不能滿足該橋跨布置要求。

(2)從經濟性方面考慮，全橋範圍內採用鋼加勁梁造價高；由於南京江心洲大橋的邊跨及錨跨均在岸上，可採用施工方便、價格便宜的混凝土加勁梁。

(3)從施工及工期方面考慮，結合梁由於整體性較差；同時，結合梁預製混凝土橋面板的安裝會加長施工工期。

綜上所述，考慮江心洲大橋所需求的跨越能力、經濟性、施工及工期等諸多方面，加勁梁形式最終選用混合梁，邊跨和錨跨採用混凝土梁(圖3)，主跨採用鋼樑見圖4[8]。

圖4 主跨鋼加勁梁橫向布置(單位：m)

4.2 橋塔

橋塔承台以上高107 m，為獨柱式，構造以及尺寸見圖5。橋塔底部3 m段為塔座，採用實心圓形變截面，由直徑14.3 m塔座底截面直線漸變至直徑11.3 m塔座頂截面。塔身為變截面，一般為空心截面，局部為實心截面，截面外輪廓由多段凹或凸的圓弧線圍成，截面內輪廓為八邊形。塔身在塔座頂部處(高程7.345 m)的截面外輪廓尺寸為順橋向寬10 m，橫橋向寬10 m，見圖6橋塔截面1；在塔座頂部以上14 m處(高程21.345 m)的截面外輪廓尺寸為順橋向寬8 m，橫橋向寬8 m，見圖7橋塔截面2；在塔座頂部以上89.2 m處(標高96.545 m)及以上部分的截面外輪廓尺寸為順橋向寬6 m，橫橋向寬6 m，橋塔截面3見圖8。

圖5 橋塔立面(單位：cm)

圖6 橋塔截面1(單位：cm)

圖7 橋塔截面2(單位：cm)

圖8 橋塔截面3(單位：cm)

4.3 主纜和吊杆

南京江心洲大橋主纜施工採用預製平行鋼絲索股逐根架設的方法(PPWS)。主纜共2根，每根主纜中含55股平行鋼絲索股，抗拉強度為1 670 MPa，每股含127絲φ為5.30 mm的鍍鋅高強鋼絲(每根鋼絲鍍鋅前直徑為5.20 mm)，每根主纜共6 985絲，豎向排列成近似尖頂的正六邊形，每根主纜截面面積為0.154 101 9 m2。緊纜後，主纜為圓形，其直徑為489 mm(索夾處)和495 mm(索夾間)，主纜截面見圖9。主纜空隙率在索夾處取18%，在索夾之間取20%[9]。

圖9 主纜截面

吊杆順橋向間距為10 m。全橋共有33對吊杆，邊跨12對，主跨21對，其中主跨最外側(遠塔側)2對採用剛性吊杆。邊跨吊杆採用豎直雙吊杆(順橋向中心距60 cm)，採用PES7-121預製平行鋼絲束股(PWS)，外包PE進行防護，吊杆上下錨頭均採用冷鑄錨。主跨吊杆下端錨固於鋼箱梁橫橋向兩端的鋼錨箱內，採用橫橋向傾斜的單吊杆。主跨側剛性吊杆採用φ140 mm剛性吊杆，其餘吊杆均採用PES7-85預製平行鋼絲束股(PWS)，外包PE進行防護。

4.4 主要計算結果

(1)活載位移：在汽車靜活載作用下，主梁豎向向上位移最大為30.4 mm，豎向向下最小位移為500 mm，汽車靜活載撓跨比為1/496。

(2)單根主纜最大內力為84 700 kN，對應的主纜應力為571 MPa，主纜的安全係數為2.92，大於2.5，滿足使用要求。

(3)混凝土梁為預應力混凝土結構，根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(JTG D 62—2004)第6.3條規定：長期效應組合下，混凝土主梁最小正應力0.428 MPa>0 MPa；短期效應組合下，混凝土主梁最小正應力-1.51 MPa大於-0.7ftk=-0.7×2.85=-1.995 MPa，最小主應力-1.32 MPa>-0.5ftk=-0.5×2.85=-1.425 MPa。

根據《公路鋼筋混凝土及預應力混凝土橋涵設計規範》(JTG D 62-2004)第7.1.5和7.1.6條規定：標準值組合下，混凝土主梁最大正應力為18.6 MPa，小於0.5fck=0.5×38.5=19.25 MPa， 混凝土主梁最大主應力為18.6 MPa，小於0.6fck=0.6×38.5=23.1 MPa。混凝土梁的各項應力值均在規範容許範圍內[10-11]。

鋼主梁在標準值組合下，鋼主梁最大正應力158 MPa，最小正應力-22.9 MPa，小於基本容許應力[σw]=210 MPa，滿足規範要求[12]。

(4)自振特性分析

自振特性分析採用「橋樑結構空間計算分析系統」BNLAS軟體，模擬結構實際約束情況，橋塔基礎採用土彈簧模擬，其餘橋墩均採用支座[13-14]。通過計算，前10階自振特性見表4。

表4 結構自振特性

模態序號頻率/Hz周期/s模態描述10.3968782.519666主塔與主纜一階橫彎20.4797732.084319主跨主梁與主纜一階縱彎30.5213711.918020主跨主纜一階對稱橫向振動40.5382791.857773主跨主纜一階反對稱橫向振動50.5640531.772883主跨主梁與主纜二階縱彎60.7037961.420866邊跨主纜一階對稱橫向振動70.7180771.392608邊跨主纜一階反對稱橫向振動80.7888921.267601主跨主梁與主纜二階縱彎90.8988971.112475主跨主纜二階對稱橫向振動100.9010251.109847主跨主纜二階反對稱橫向振動

5 關鍵技術

5.1 吊杆張拉研究

自錨式懸索橋的主纜錨固在主梁的兩端，其結構特點決定其「先塔梁，後纜索，再張拉吊杆」的施工工序。雖然自錨式懸索橋在很多方面可以借鑒地錨式懸索橋的經驗，如主纜的空纜線形控制、下料長度計算及吊杆長度設計，但由於主纜錨固在主梁兩端，主梁的變形會影響主纜的線形。另外，由於主梁要在主纜架設之前先施工，並且支撐於支架上，這樣，吊杆的安裝和張拉成了自錨式懸索橋施工設計的一個難點，這與地錨式懸索橋先主纜後主梁的做法有很大的區別。地錨式懸索橋的吊杆安裝與梁段拼裝過程中，吊杆的長度基本不變，梁段可以隨著主纜變形，吊杆力的大小基本與其承擔的梁段重量相等，隨其他梁段的吊裝變化不大，全橋樑段合龍後及二期恆載施加，一般不對吊杆力進行調整。而自錨式懸索橋有所不同，由於主纜的空纜狀態與成橋狀態位置不同(南京江心洲大橋二者橫向位置最大相差3.729 m)，而主梁的位置在主纜由空纜狀態轉變到成橋狀態的過程中基本在同一位置，這樣就造成在兩種狀態下，吊杆的長度相差比較大，吊杆的製作長度一般小於空纜狀態下吊杆上錨點到下錨點的距離，吊杆在張拉時需要採用接長桿等措施。在吊杆的張拉過程中，存在各種非線性的影響，如吊杆張拉對其他吊杆力的影響是非線性的，鞍座的頂推過程對結構的影響是非線性的，吊杆張拉過程中主梁與支架之間的相互作用力的變化是非線性的，隨著吊杆的不斷張拉，主梁內的軸向壓力不斷增長，混凝土的徐變和收縮不斷發生，對結構產生了與時間有關的非線性影響。自錨式懸索橋的吊杆張拉過程是十分複雜的，受到諸多因素的制約，如橋塔受力、加勁梁受力、張拉設備、施工工期等。

南京江心洲大橋是一座獨柱塔自錨式空間纜索懸索橋，其吊杆張拉過程具有一般自錨式懸索橋的特點，同時由於獨特的構造，又有其特殊的方面，該橋的吊杆張拉工程分為四個階段，最終達到設計成橋狀態，完成體系轉換。

(1) 預張拉階段

主纜從空纜狀態到吊杆力為0.3P(P表示成橋吊杆力)狀態，由橋塔向兩側將吊杆逐步張拉到確定位移值。主纜位移變化較大，充分體現了主纜的幾何非線性。主纜的橫向剛度很小，預張拉階段就已經完成了大部分橫向位移，這就使得大部分主跨吊杆橫向傾角此時已接近成橋橫向傾角，主跨吊杆可依次進入錨箱錨管，且與錨管不發生碰撞。預張拉階段主纜位移見表5。

(2)初張拉階段

主纜從吊杆力為0.3P到吊杆力為0.5P狀態，採用「邊拉邊補」的工序，即張拉完一組吊杆後，再對上一組吊杆進行補充張拉，避免上一組吊杆卸載過大，消除剛張拉的吊杆對相鄰吊杆的影響，交替前進。主跨主纜橫向位移與預張拉階段相比，已經明顯減小，主纜橫向剛度已經接近成橋狀態。相對於預張拉階段，主纜的豎向剛度有所增加，進一步消除了結構的幾何非線性特性，使得結構向彈性體系靠近。初張拉階段主纜位移見表6。

表5 預張拉階段主纜位移 m

項目目標吊杆力邊跨主纜中跨主纜豎向位移縱向位移豎向位移縱向位移橫向位移預張拉階段0～0.3P0.650.40.230.303.00成橋階段P1.7651.0481.0660.6503.523百分比30.0%36.7%38.2%21.5%46.2%85.2%

表6 初張拉階段主纜位移 m

項目目標吊杆力邊跨主纜中跨主纜豎向位移縱向位移豎向位移縱向位移橫向位移初張拉階段0.3P～0.5P0.370.210.230.110.17成橋階段P1.7651.0481.0660.6503.523百分比20.0%21.0%20.0%21.6%16.9%4.8%

(3)再張拉階段

主纜從吊杆力為0.5P到吊杆力為0.8P狀態，亦採用「邊拉邊補」的工序，依次交替前進。經過預張拉和初張拉兩輪張拉後，主纜已具備一定的剛度。再張拉階段的目標，就是讓主梁基本脫模，達到施工二期恆載的受力狀態。再張拉階段主纜位移見表7。

表7 再張拉階段主纜位移 m

項目目標吊杆力邊跨主纜中跨主纜豎向位移縱向位移豎向位移縱向位移橫向位移再張拉階段0.5P～0.8P0.760.440.760.280.33成橋階段P1.7651.0481.0660.653.523百分比30.0%43.1%42.0%71.3%43.1%9.4%

(4)調整張拉階段

吊杆力調整階段，是在二期恆載施工完成後，將鞍座頂推到位後，對全橋吊杆進行調整，使得吊杆力到達成橋索力，橋樑結構達到成橋狀態，到達彈性結構的受力的狀態。本階段由於主纜剛度已接近成橋狀態，吊杆張拉時相互影響較小，主纜位移也較小，張拉過程相對容易控制，直接將吊杆張拉到設計值。再張拉階段完成後，二期恆載施工前，將主鞍座向邊跨頂推3 cm。二期恆載施工完後，吊杆力調整之前，首先將主鞍座向邊跨側頂推3.7 cm，然後依次調整吊杆力。

5.2 空間散索鞍、雙主纜組合式散索套

主索鞍採用全鑄造肋傳力結構形式，本橋為空間懸索橋，為適應主纜的空間布置，主鞍座的鞍槽形狀是既有豎曲線，又有平曲線的三維構造，以保證主纜各個方向與鞍座相切。主索鞍為便於施工，劃分為三塊，各塊通過高強螺栓連接為一個整體[15]。主索鞍構造見圖10。

圖10 空間主索鞍

邊跨採用雙主纜組合式散索套，亦採用全鑄造肋傳力結構，呈喇叭形，纜槽內設置豎向隔板，散索套上部是蓋板，通過高強螺栓與套體相連。散索套構造見圖11(未示蓋板)。雙主纜組合式散索套通過設置2條纜槽，將2根主纜連在一起，增強了主纜的橫向聯繫，同時2根主纜通過散索套後實現了轉向散開錨固增加了主纜錨固的空間。

5.3 鋼混結合段5.3.1 混合梁鋼-混凝土結合段位置選擇

混合梁的剛度和強度在鋼-混凝土結合段處會發生突變，容易導致應力集中，是混合梁設計的薄弱環節。因此，在對南京江心洲大橋加勁梁形式選用混合梁的基礎上，對鋼-混凝土結合段的設置位置進行了如下研究。

(1)從受力上考慮，鋼-混凝土結合段的結合面應設置在彎矩和剪力均較小的地方。

(2)從跨越能力方面考慮，主跨248 m的範圍內盡量採用鋼加勁梁。

(3)從經濟性方面考慮，邊跨及錨跨範圍內盡量採用混凝土加勁梁。

圖11 雙主纜組合式散索套

(4)南京江心洲大橋的鋼加勁梁的轉運吊裝設備設置在主跨範圍內，為方便鋼-混凝土結合段的運輸及安裝，故鋼-混凝土結合段宜靠近主跨設置。

(5)由於混合梁過渡時應力傳遞複雜，設計採用實體段過渡，造成鋼-混凝土結合段重量大，不宜設在邊跨。

綜合考慮上述因素，混合梁鋼-混凝土結合段的結合面設置在主跨內，鋼-混凝土結合段共有2段，每段長2 m，分別設置在主跨內距橋塔7 m和238 m位置。

5.3.2 鋼-混凝土結合段連接方案

鋼-混凝土結合段是鋼樑和混凝土梁的過渡段，其傳力原則是將鋼樑中的應力通過鋼樑的補強部分(加設補強鋼板)加以分散，再通過鋼格室的後面板、抗剪連接件及鋼板與混凝土之間的粘接力等作用傳遞到填充混凝土中，再傳遞到混凝土加勁梁中。目前鋼-混凝土結合段主要有以下4種構造形式，見圖12。

圖12 鋼-混凝土結合段連接方案(單位：mm)

(1)方案1：全截面連接承壓板方案。依靠承壓鋼板承受梁體的縱向壓力，在鋼樑端部設置隔板成為格子結構的承壓板。此方案在連接處的應力較小，但結構複雜。

(2)方案2：全截面連接填充混凝土方案，又稱為混凝土前板方案。為了把鋼樑上的力傳遞到整個橫樑截面，在整個範圍內填充混凝土。此方案的應力傳遞比較均勻，但結構複雜，實際操作時比較困難。

(3)方案3：部分連接承壓板方案，也叫密貼方案。為了把鋼樑上的力傳遞到整個混凝土橫樑上，在鋼樑翼緣板及腹板端部設置承壓板，由承壓板直接傳力。這種方法傳力直接，但需要較厚的承壓板，截面的剛度變化比較劇烈。

(4)方案4：部分連接填充混凝土方案，也叫填充混凝土後面板錨固方案。為了把鋼樑上的力傳遞到上、下翼緣板及腹板附近的部分連接，在結合部位製作一個雙壁式的鋼樑，並在其中灌注無收縮混凝土與橫樑連接成為一個整體，此方案的剛度過渡比較均勻，應力擴散好，不需要設置過厚的承壓板，鋼樑製作等方面也簡單易行。

綜合考慮上述幾種方案的優缺點，為保證鋼樑與混凝土梁之間剛度過渡的均勻性和力傳遞的順暢性，避免產生應力集中和折角，確保橋樑的經久耐用，同時考慮施工的方便。鋼-混凝土結合段採用方案3，同時加以改進，在鋼-混凝土結合段中設置PBL剪力鍵、剪力釘以及雙壁式的鋼套梁，牢固可靠，鋼混結合段見圖13。

圖13 鋼-混凝土結合段施工現場

6 結語

獨塔自錨式懸索橋或斜拉橋，主跨採用鋼樑具有較強的跨越能力，邊跨採用混凝土梁可用較小的跨度平衡主跨梁重，配合輔助墩的設置，使結構受力更加合理，具有良好的技術經濟性。空間主纜形式提高了獨柱塔和主梁的橫向剛度及穩定性，但是體系轉換過程中，空纜線形和主纜成橋線形相差很大，尤其是橫向變形相差大，計算和經驗表明吊杆張拉宜採用分階段逐步張拉到成橋吊杆力的方式。南京江心洲大橋孔跨布置為(35+77+60+248+35) m，主跨跨度為248 m，主塔採用獨柱型式，主纜及吊索在邊跨採用平行布置、在主跨採用空間布置，加勁梁採用混合梁，這些在國內外已建成的同類型橋樑中並不多見。本文以南京江心洲大橋為工程實例，論及的空間自錨式懸索橋設計及施工中的技術問題：鋼混凝土梁的分段設計、鋼混結合段位置和型式的選取、吊杆張拉研究，空間散索鞍及雙主纜組合式散索套等，對空間主纜懸索橋的設計施工具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1] 張哲.混凝土自錨式懸索橋[M].北京:人民交通出版社，2005.

[2] 張元凱，肖汝誠，金成棣.自錨式懸索橋的設計[J].橋樑建設，2002(5)：30-32.

[3] 蔡迎春，萬超，鄭元勛.中國自錨式懸索橋發展綜述[J].中外公路，2013(8)：143-147.

[4] 陳仁福.大跨度懸索橋理論[M].成都:西南交通大學出版社，1994.

[5] 錢冬生，陳仁福.大跨懸索橋的設計與施工[M].成都:西南交通大學出版社，1999.

[6] 雷俊卿，鄭明珠，等.懸索橋設計[M]. 北京：人民交通出版社，2002.

[7] 中鐵第四勘察設計院集團有限公司.南京長江隧道工程右汊橋樑工程施工圖設計[Z].武漢：中鐵第四勘察設計院集團有限公司，2007.

[8] 李喜平.南京江心洲大橋加勁梁設計[J].鐵道標準設計，2012(4)：83-87.

[9] 李喜平.南京江心洲大橋纜索系統設計[J].公路工程，2009，34(3):94-96.

[10]中華人民共和國交通運輸部.JTG D60—2004公路橋涵設計通用規範[S].北京：人民交通出版社，2004.

[11]中華人民共和國交通運輸部.JTG D60—2004公路鋼筋混凝土及預應力橋涵設計規範[S].北京：人民交通出版社，2004.

[12]徐君蘭，孫淑紅.鋼橋[M].2版.北京:人民交通出版社，2011.

[13]李國豪.橋樑結構穩定與振動.北京:中國鐵道出版社，1992.

[14]項海帆.高等橋樑結構理論[M].北京:人民交通出版社，2002.

[15]雷俊卿，等.南京長江隧道工程獨柱塔自錨式懸索橋關鍵結構研究總報告[R].北京：北京交通大學，2008.

Design of Single Tower Self-anchored Suspension Bridge with Spatial Cables

LIU Bin

(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.， Ltd.， Wuhan 430063， China)

Abstract：Jiangxinzhou Bridge in Nanjing is a single-tower self-anchored suspension bridge with spatial cables. Its span is(35+77+60+248+35)m and the tower is of single column type. The main cables and hangers are arranged in parallel at the side span and arranged spatially at the main span. The main beam is steel-concrete beam. All these pose great difficulties to the design. Such problems are solved through technical researches as the overall arrangement of the bridge， the tension of the boom， the structure of the main cable saddle and loose cable sleeve， and the structure of the combination section of steel and concrete so as to ensure smooth implementation of the project．

Key words：Self-anchored suspension bridge; Spatial cables; Steel-concrete beam; Hanger tensioning

收稿日期：2016-08-16；

收稿日期：2016-09-01

基金項目：中國鐵建股份有限公司科技研究開發計劃(06-31A)

作者簡介：劉 斌(1962—)，男，高級工程師，1983年畢業於西南交通大學鐵道橋樑專業，工學學士，E-mail：Liubin7983@vip.sina.com。

文章編號：1004-2954(2016)11-0045-08

中圖分類號：U448.25

文獻標識碼：A

DOI：10.13238/j.issn.1004-2954.2016.11.012

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