离石高架桥主桥结构分析？

离石高新开发区龙凤街规划宽度80m，设计路线与之形成30°角。考虑到道路两侧城市管网的布置，桥梁的净距需要在1.20m以上，经过多种方案比较，最终采用双塔单索面85m+1.35m+85m三跨预应力混凝土部分斜拉桥，采用塔梁合一、墩梁分离、梁底承重的结构形式。下部采用钢筋混凝土板墩，钻孔桩基础。施工方法为主梁悬臂浇筑。总布置见图1。

2离石高架桥主桥技术标准

(1)公路等级:高速公路；

(2)桥面宽度:2×net-11m+2×015m防撞护栏+3m中央分隔带；

(3)设计荷载:汽车-超20级，拖车-120；

(4)地震基本烈度:6度。

3主桥结构设计

3.1总体设计

离石高架桥单索面布置在高速公路中央隔离带上，外形美观，造价低廉。由于塔梁固结，墩梁分离，支座设置在梁底，部分斜拉桥受力更接近梁系，受力明确，结构简单。而且这种结构形式延长了结构的基本自振周期，减小了地震作用，有利于提高结构的抗震能力和整体稳定性。支座采用盆式橡胶支座。桥墩采用钢筋混凝土板墩，以适应温度、混凝土收缩和徐变的变化。

3.2主梁设计主梁采用单箱三室大悬臂截面，外腹板倾斜。箱梁顶板宽度为26m，腹板坡度不变，箱梁底板宽度由15.6m逐渐变为16.864m..主墩顶根梁高4.2m，X跨中、边跨方向45m范围内梁高变化采用二次抛物线，其余均为等高梁，梁高2.4m，箱梁合拢段底板厚度25cm，0块端底板厚度46.2cm，梁高变化段底板厚度变化采用二次抛物线。顶板厚度不变，侧室28cm，中室45cm。侧腹板的厚度为50厘米，中间腹板的厚度为35厘米。斜拉索锚固区设置隔板，侧室隔板厚度为30cm，中间室隔板厚度为40cm。箱形梁的横截面如图2所示。

主梁采用三维预应力结构，纵向采用钢绞线和高强度精轧粗钢筋，横向采用钢绞线，竖向采用高强度精轧粗钢筋。

主梁采用挂篮悬臂浇筑法施工。0号块段长度为10m，1、2号梁段长度为3m，3号梁段长度为3.5m，合拢段长度为2m，其余为4m。最大悬臂浇筑重量为223.5吨

3.3主塔设计

主塔计算塔高为18m，截面为实心矩形。主塔设置在中央隔离带上，塔体上设置有鞍座供电缆通过。斜拉索在桥的横向上布置成两排，鞍座也布置成两排。

鞍座采用分丝管形式，每个分丝管穿过1钢绞线，方便日后单索更换。在斜拉索两侧出口处设置防滑锚板，防止钢绞线滑动。

斜拉索是单索面。考虑张拉设备、施工能力和方便性，单索面沿横桥向布置成两排，每根斜拉索由365，438+0环氧喷涂钢绞线组成。鞍座也以分丝管的形式排成两排。在斜拉索两侧出口处设置防滑锚板，防止钢绞线滑动。电缆采用多重防腐措施，单根钢绞线喷涂环氧树脂，外包单层PE，钢绞线电缆外包HDPE套管。

3.4下部结构设计

根据钻探，桥址地层由Q4冲积层和二叠系砂岩夹层组成。Q4冲积层厚度7.8~8.8m，二叠系砂岩由全风化、强风化、弱风化和微风化砂岩夹层组成。地下水位约为2.3 ~ 3.7米..基础采用钻孔灌注桩，设计为嵌岩桩。

主桥结构静力分析

桥墩、主梁、主塔均采用三维有限元梁单元，斜拉索仅采用张力索单元。根据施工阶段梁段的划分和预应力钢束的布置，将主梁划分为92个单元，将变截面面积作为变截面单元处理。主塔截面为矩形，每个主塔分为12个单元。每个桥墩分为五个单元；全桥44根斜拉索分为44个索单元，全桥170个单元。

根据施工组织设计，在施工阶段，假定在左右桥墩顶部固结；在桥梁运营阶段，左墩为固定支座，右墩和主梁两端沿桥向设置为滚动支座。计算图如图3所示。

全桥采用以下荷载组合:

(1)恒载+预加力+混凝土收缩徐变+汽车-超过20级；

(2)恒载+预拉力+混凝土收缩徐变+拖车-120；

(3)恒载+预拉力+混凝土收缩、徐变+汽车-20级以上+支座下沉1cm+桥面温升10℃；

(4)恒载+预拉力+混凝土收缩、徐变+汽车-超过20级+支座下沉1cm+桥面冷却10℃；

(5)恒载+预拉力+混凝土收缩、徐变+汽车-超过20级+支座下沉1cm+整体温升20℃；

(6)恒载+预拉力+混凝土收缩、徐变+汽车-超过20级+支座下沉1cm+整体降温20℃。

计算结果表明，主梁在使用阶段处于全截面受压状态，最大压应力出现在塔根部，满足设计要求。根据局部应力分析结果，预应力钢梁锚固端与支座连接处应力分布复杂，应加强局部配筋。

主桥结构自振特性分析

根据上述计算模型，作者计算了结构的自振特性。根据抗震分析的需要，计算了结构的前100阶振型。结构的振型如图4-7所示，结构前15阶的自振特性见表1。

表15结构1的自振特性

研究表明，前20阶模态的纵向、横向和竖向累积模态贡献率非常接近100%，超过了美国UBC规范要求的90%。我国桥梁抗震相关规范中没有规定，说明前20阶模态已经涵盖了结构的主要动力特性；从振型图看，前三阶以竖向振型为主，第四阶出现横向振型，说明结构具有良好的抗侧刚度；三维实体单元反映的振型比较全面，可以很好地把握结构的动力特性，为成桥的动力测量提供可靠的理论分析。

6结论和建议

通过离石高架桥的设计实践，为部分预应力混凝土斜拉桥在我国的成功应用提供了宝贵的经验。双塔单索面预应力混凝土部分斜拉桥受力明确，结构简单，造型美观，造价低廉。有些斜拉桥可以根据实际情况合理选择各部分尺寸，设计自由度更大。通过结构的静力计算和动力特性分析，表明该桥型完全满足功能要求，施工难度小，工期短，为今后桥梁建设提供了更广阔的空间。

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