李照众，吴巨贵，纪诚
（南京市市政设计研究院有限责任公司，江苏南京210008）
摘要：徒骇河大桥是一座自锚式悬索桥。主梁采用超宽预应力}昆凝土结构，建成后宽幅居同类桥型之首。自锚式悬索桥最大的特点是主缆直接锚固在加劲梁的两端，由加劲梁直接承受主缆的水平拉力和锚固点主缆的竖向力，在加劲梁的水平方向形成自平衡体系。重点介绍徒骇河大桥的主要设计特点及主体结构的施工方法，并对设计中遇到的一些关键性问题进行较系统的研究，以利于该桥型的进一步发展。
关键词：自锚式悬索桥；超宽混凝土主梁；设计研究
中图分类号：U448.25 文献标志码：A 文章编号：1004-4655( 2015) 06-0024-03
徒骇河大桥位于山东省聊城市政府确立的“两城一河”规划中的徒骇河风景区。大桥位于聊城市东西向主干道湖南路上，桥梁全长314 m，桥梁总宽为52 m。路幅分配为：3.5 m（人行道）+5.5 m（非机动车道）+2.5 m（侧分带）+29 m（机动车道）+2.5 m（侧分带）+5.5 m（非机动车道）+3.5 m（人行道）=52 m。桥面横坡：机动车道、非机动车道为1.5%；人行道为反向2%。汽车荷载等级：城-A级，双向8车道。抗震标准：抗震设防烈度为7度，
设计基本地震加速度值为0.15g。本工程位于黄河冲积平原上，地貌单元较单一，地基土属第四系全新统沉积物，主要以亚砂土及亚黏土为主。大桥总体布置见图1。
1徒骇河大桥构思及设计关键点
1.1箱梁设计
本桥桥面宽52 m，主梁采用预应力混凝土双边箱截面，每侧边箱采用单箱三室形式，2个箱梁通过内侧悬臂及横梁连为一体。箱梁标准段梁高为2.8 m（道路中心线处），主缆锚固区的端锚段高4.3～5.6 m（道路中心线处，主要用作主缆锚固及平衡压重），除边跨端锚段采用变高度截面外，其余均为纵向等高截面。主梁断面见图2。
箱梁标准断面顶板厚24 cm，底板厚22 cm，箱梁腹板厚35～80 cm。纵向每5m间距设l道横梁，横梁断面采用矩形，箱梁外侧悬臂外挑3m，厚度为20—55 cm；箱梁内侧悬臂长为3m，厚度为24—55 cm，中间11.4 m等段厚均为24 cm。在端横梁的横梁处设牛腿，供引桥边跨梁体搁置。箱梁采用纵、横向预应力结构体系，横向预应力布置于横梁中，纵向预应力布置于腹板当中。采用混凝土加劲梁的自锚式悬索桥，加劲梁因长期收缩徐变而缩短，使边跨主缆松弛，桥塔受到很大的不平衡水平力，会加快混凝土主梁体内预应力的损失，应加强此方面的设计考虑。
1.2主塔设计
桥塔由主塔和副塔组成门形框架，主塔在桥面以上高度为45 m（含塔尖），塔顶设置装饰段。主塔索鞍以下为矩形混凝土实心断面，断面尺寸为350 cm×230 cm（顺桥向×横桥向），主塔在主梁下逐渐加大截面尺寸至600 cm×350 cm（顺桥向×磺桥向）。副塔为矩形实心断面开装饰性凹槽，副塔保持断面尺寸不变。主塔和副塔直接延伸至承台二主塔索鞍位于桥面以上26.95 m处，通过预埋钢板与索塔固定，主塔索鞍安装完毕后方可进行塔顶部分的施工。主塔基础布置图见图3。
1.3缆索设计
徒骇河大桥共设主缆2根，主缆采用对称布置，成桥状态下主跨跨度112 m，矢跨比为
1/5.276，边跨矢跨比为1／12.965；两主缆缆心横向间距为31.7 m。设计采用的每根主缆由37股预制平行钢丝成品索组成，每股成品索由127丝5.35 mm的钢丝组成，标准强度=1 770 MPa。主缆在架设时竖向排列成尖顶的近似正六边形，紧缆后主缆为圆形。它在索夹内直径为405.00 mm空隙率18%），索夹外直径为410.03 mm（空隙率20%），索股两端设索股锚头，索股锚头采用热铸锚。主缆在主索鞍鞍罩及锚室人口等处采用喇叭形缆套密封防护。
全桥吊索共37对74根，两边跨各8对，主跨21对，吊索标准间距5m，主塔两侧吊索距塔轴线6m。吊索采用单根127—139丝7.1 mm高强镀锌钢丝组成的成品钢丝索（带PE护套），冷铸锚固体系。吊索与索夹采用耳板销接，下端与梁体用冷铸锚固于横梁底部，张拉端设在箱梁底部。吊索在与主梁结合处设置防水罩，预埋导管内涂抹防腐油脂，下锚头加保护盖板并注人防腐油脂，并在索管内注入聚氨酯发泡材料。
索夹采用2个铸钢半圆构件组成，高强螺栓对接（上下对接）。由于吊索力大小及索夹处主缆倾斜角度的不同，索夹长度及对接所需螺栓数量也不同。全桥共有37对索夹，索夹下端伸出吊耳与吊索销接。
主索鞍由鞍体、索鞍底座上平板及盖板等组成。全桥共4个主塔索鞍，鞍体采用铸钢整体铸造。在架设主缆时，鞍体在纵桥向设置预偏量，在随后的施工过程中，根据施工控制要求，对索鞍进行限量顶推。成桥后，索鞍内主缆切线交点与主塔中心线吻合。
2结构分析
本桥结构受力复杂，桥面设计为双向8车道，桥面超宽为52 m，桥梁的横向作用不容忽视。建模时，桥面结构采用梁格法进行空间作用效应模拟。该无背索斜拉桥单侧主梁为单箱三室截面，将2个大箱室作为2片纵向主梁进行建模。考虑到两箱梁间有加大间距的翼缘，结构整体受力时，存在剪力滞效应，对截面刚度有所影响，应进行有效翼缘宽度的折减。结构模型主要参数见表1。
考虑到本桥结构桥面较宽的特点，采用桥梁结构计算通用有限元程序进行结构计算分析，并用平面计算程序进行校验。计算内容包括恒载、活载、温度力、风力、混凝土收缩和徐变等荷载（或作用）下的截面强度、剪应力及主应力等内容。三维体系计算分析内容包括结构动力性能和稳定性、抗地震分析等。地震响应分析按JTG/T B02-01-2008《公路桥梁抗震设计细则》进行反应谱理论计算。经验算，主梁、主塔及吊索在地震作用下，结构安全可靠，抗震性能良好。
采用多重Ritz (MR法)向量法，得出本桥前4阶自振周期如表2所示，振形见图4。
3施工控制关键点
自锚式悬索桥成桥过程中存在复杂的体系转化过程。在梁体脱架前张拉吊索，吊索张拉力使梁体逐渐脱离模架，此时梁体是由吊索拉力和模架反力共同支撑。在梁体完全脱模后，支撑主要由吊索力构成，完成体系转换。吊索张拉过程中全桥处于一个动态的变化过程，自锚式悬索桥体系转换过程中的吊索张拉是最复杂的施工工序，也是区别于地锚式悬索桥的一个施工控制难点。
自锚式悬索桥属高次超静定结构，所采用的施工方法和安装程序与成桥后的线形和结构恒载内力有着密切关系。另一方面，在施工阶段随着结构体系和荷载状态的不断变化，结构内力和变形亦随之发生变化。因此需对每一施工阶段进行详尽分析、验算，求得吊索张拉吨位和主梁挠度、塔柱位移等施工控制参数的理论计算值，对施_T的顺序做出明确的规定，并在施工中加以有效的管理和控制。
在吊索张拉过程中，边跨主缆拉力增大，相应主缆在索鞍处水平分力变大，桥塔会向边跨倾斜。为保证桥塔根部不出现较大的拉应力而导致混凝土
裂缝出现，需要在张拉过程中对索鞍进行多次顶推，以确定桥塔的倾斜位移量始终在容许范围内。
4结语
徒骇河大桥结构新颖、技术复杂，经过2a的艰苦建设，于2015年5月顺利通车。徒骇河大桥超宽规模的桥型设计及施工控制在国内鲜有出现，希望能为该桥型的进一步发展提供帮助和借鉴。
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