摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋主梁設(shè)計(jì)

胡秋貴 石建華

（中鐵大橋勘測設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 武漢 430056）

布里格里格河谷斜拉橋是摩洛哥首都拉巴特繞城高速公路上的控制性工程，2010年，摩洛哥國家高速公路公司（ADM）對該項(xiàng)目進(jìn)行國際公開招標(biāo)，來自中國的中海外－中鐵大橋局聯(lián)合體中標(biāo)成為該項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)總承包商，其委托中鐵大橋院和法國egis公司組成的聯(lián)合體承擔(dān)該橋的施工圖設(shè)計(jì)工作［1］。該橋主橋?yàn)? 8 3 m＋376 m＋183 m雙塔雙索面結(jié)合梁斜拉橋，采用塔墩梁固結(jié)體系，引橋?yàn)榭鐝?0 m的預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)制T梁橋，橋梁全長951.66 m。全橋基礎(chǔ)均采用擴(kuò)大基礎(chǔ)，每個橋塔高約200 m，由4個曲線箱型混凝土塔肢構(gòu)成，在塔底和塔頂交會為一體，在立面上呈尖拱形，頗具摩洛哥傳統(tǒng)建筑風(fēng)格。全橋立面布置見圖1。

圖1 全橋立面布置（單位：m）

1 斜拉橋主梁設(shè)計(jì)

結(jié)合梁斜拉橋的主梁主要有4種類型［2－3］：①行車道板采用混凝土板，主梁采用鋼梁；②混凝土邊主梁與鋼橫梁組成的結(jié)合梁；③在正交異性板鋼橋面上鋪設(shè)一層混凝土；④頂板和底板采用混凝土，腹板采用波紋鋼腹板。目前，國內(nèi)結(jié)合梁斜拉橋主梁基本上都采用第1種類型，布里格里格河谷斜拉橋主梁采用第2種類型，此類型在國內(nèi)尚無先例。

1.1 主梁縱向布置

斜拉橋主梁總長745 m，其中兩邊支點(diǎn)中心線之間主梁長183 m＋376 m＋183 m＝742 m，在兩邊支點(diǎn)中心線外側(cè)各伸出1.5 m長，主橋位于1%的單向縱坡上，共分為95個施工節(jié)段。其中，塔梁固結(jié)段長18 m，塔梁固結(jié)段兩側(cè)各有8 m長的漸變段，每個漸變段分2次施工（一次施工4 m）。邊跨實(shí)體段長9.5 m，邊跨和中跨合龍段長均為6 m，其余均為8 m長的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段。靠近主塔的第一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段在施工時設(shè)置臨時拉索，其余標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段均設(shè)有永久斜拉索。每個主塔兩側(cè)各有20對斜拉索，全橋共160根斜拉索。斜拉索采用平行鋼絞線，規(guī)格從29-T15S到72-T15S不等。主梁節(jié)段劃分見圖2，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段立剖面見圖3。

圖2 1／2主梁節(jié)段劃分（單位：m）

圖3 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段立剖面（單位：c m）

1.2 主梁橫向布置

為有效減輕橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重，充分發(fā)揮混凝土、鋼2種材料的特性，主梁橫斷面采用混凝土邊主梁與鋼橫梁結(jié)合并在鋼橫梁上鋪混凝土行車道板的結(jié)合梁形式，全寬30.4 m，跨寬比L／B＝12.4，橋面寬度29.82 m，雙向6車道，設(shè)雙向2.5%的橫坡。主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置見圖4。

圖4 主橋主梁標(biāo)準(zhǔn)橫斷面布置（單位：c m）

1.3 混凝土邊主梁

混凝土邊主梁高2 m，跨高比L／h＝188，寬高比B／h＝15.2，標(biāo)準(zhǔn)斷面處寬2.2 m，靠近橋塔處寬度從2.2 m漸變至4.4 m，并在橋塔處塔梁固結(jié)成一整體，為避免邊支點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)反力，梁端9.5 m長范圍做成實(shí)體段，邊主梁設(shè)置寬1.5 m、高0.4 m的倒角與混凝土橋面板銜接。塔梁固結(jié)段和邊跨實(shí)體段主梁設(shè)有縱、橫向預(yù)應(yīng)力，其余節(jié)段設(shè)有縱向預(yù)應(yīng)力，中跨設(shè)有22根永久鋼束和2根備用束，邊跨設(shè)有18根永久鋼束和2根備用束，預(yù)應(yīng)力鋼束規(guī)格為1 860 MPa的19-T15S低松弛鋼絞線。塔梁固結(jié)段透視圖見圖5，中跨跨中邊主梁斷面見圖6。

圖5 塔梁固結(jié)段透視圖

圖6 中跨跨中邊主梁斷面（單位：c m）

1.4 鋼橫梁

除塔梁固結(jié)段與邊跨實(shí)體段外，其余節(jié)段均設(shè)有鋼橫梁與邊主梁連接，鋼橫梁間距4 m，每個8 m長的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段布置有2根鋼橫梁。鋼橫梁共有3種類型：①標(biāo)準(zhǔn)型，分布在跨中絕大部分范圍，共147根；②加強(qiáng)型，靠近橋塔與邊跨實(shí)體段附近。由于扭矩較大，在此范圍加強(qiáng)鋼橫梁與邊主梁的連接，共20根；③縮短型，緊鄰橋塔處由于邊主梁寬度增至4.4 m，此處鋼橫梁長度相應(yīng)縮短，共4根。全橋共171根鋼橫梁，總重2 300 t。鋼橫梁執(zhí)行NF EN10025－3標(biāo)準(zhǔn)（歐洲標(biāo)準(zhǔn)），板材采用S355 N級鋼材，剪力釘采用ML15鋼材，防腐型號為C3 ANV。全橋鋼橫梁布置見圖7。

圖7 全橋鋼橫梁布置（單位：c m）

鋼橫梁斷面呈“工”字形，上翼板和側(cè)翼板寬700 mm、厚20 mm，下翼板寬700 mm、厚30 mm，腹板厚16 mm，僅在鋼橫梁最高處設(shè)置一道厚20 mm的加勁肋。鋼橫梁上翼板和側(cè)翼板設(shè)置4排剪力釘與混凝土邊主梁和橋面行車道板連接，剪力釘橫橋向間距在上翼板處為250 mm，在倒角處為150 mm，在側(cè)翼板處為130 mm，上翼板和倒角處的剪力釘高150 mm。側(cè)翼板處的剪力釘為了不與縱向預(yù)應(yīng)力沖突，高度減小為100 mm。此外，在邊主梁倒角最厚處，標(biāo)準(zhǔn)型鋼橫梁設(shè)置2個U形、斷面尺寸為30 mm×30 mm的型鋼伸入邊主梁，加強(qiáng)型和縮短型鋼橫梁則設(shè)置一個錘形型鋼以加強(qiáng)與邊主梁的連接。標(biāo)準(zhǔn)型鋼橫梁立、平面布置見圖8，鋼橫梁最高處（對稱中心處）橫斷面見圖9。

圖8 1／2標(biāo)準(zhǔn)型鋼橫梁 （單位：mm）

圖9 鋼橫梁最高處橫斷面（單位：mm）

1.5 橋面行車道板

橋面行車道板厚25 c m，由預(yù)制混凝土板和現(xiàn)澆縱、橫向濕接縫組成，縱橋向在相鄰2根鋼橫梁之間鋪設(shè)預(yù)制板，橫橋向布置4道預(yù)制板并設(shè)5道縱向濕接縫，施工時先將鋼橫梁吊裝就位，再利用牽索掛籃現(xiàn)澆混凝土邊主梁，再用槽鋼與相鄰兩鋼橫梁連接以作為縱向濕接縫的底模，之后在鋼橫梁和槽鋼上鋪設(shè)預(yù)制混凝土板，最后現(xiàn)澆縱、橫向濕接縫以使混凝土邊主梁、鋼橫梁和混凝土行車道板形成一整體。標(biāo)準(zhǔn)預(yù)制板平面尺寸為5 185 mm（橫橋向）×3 450 mm（縱橋向），預(yù)制板四周鋼筋伸出以與邊主梁或相鄰預(yù)制板鋼筋搭接。行車道板橫橋向布置見圖10，縱、橫向濕接縫交會處大樣見圖11。

圖10 1／2行車道板橫橋向布置（單位：mm）

圖11 濕接縫大樣（單位：mm）

2 斜拉橋主梁技術(shù)特點(diǎn)

（1）主梁在橋塔處固結(jié)，由于主梁以下橋塔高達(dá)100 m，橋塔可適應(yīng)由溫度、混凝土收縮徐變等引起的主梁縱向位移，采用塔梁固結(jié)體系省去了大噸位支座；增強(qiáng)了主梁的抗扭剛度、橫向抗彎剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。由于橋塔在主梁處展開為4個箱型塔肢，采用塔梁固結(jié)增強(qiáng)了橋塔的穩(wěn)定性，減小了橋塔處主梁負(fù)彎矩。因此，主梁第一對永久索可以距離橋塔中心線30 m之多；此外，懸臂施工主梁時穩(wěn)定性好，不用設(shè)置臨時固結(jié)支架［4］。

（2）由于主梁第一對永久索設(shè)在第二個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段上，為避免懸臂施工時緊鄰橋塔的漸變段和第一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段混凝土上緣出現(xiàn)拉應(yīng)力，這兩個節(jié)段的混凝土邊主梁設(shè)有預(yù)應(yīng)力懸臂鋼束，并在施工第一個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段時掛設(shè)臨時斜拉索。

（3）主梁梁端9.5 m長范圍內(nèi)主梁通過做成實(shí)體段以避免邊支點(diǎn)處出現(xiàn)負(fù)反力。

（4）標(biāo)準(zhǔn)段主梁采用預(yù)應(yīng)力混凝土邊主梁與鋼橫梁結(jié)合并在鋼橫梁上鋪混凝土行車道板的結(jié)合梁形式，與混凝土邊主梁加混凝土橫梁的全混凝土梁相比，鋼材用量多一些，但自重減輕許多，且由于鋼橫梁工廠預(yù)制、現(xiàn)場吊裝，省去了施工所需的模板，降低了施工難度并減少了施工工期；與國內(nèi)常見的鋼主梁上鋪混凝土行車道板的結(jié)合梁形式相比，自重較重，但鋼材用量大為減少，因此，其在兩者之間取得了一個很好的平衡。

（5）橋面行車道板由預(yù)制混凝土板和濕接縫組成，預(yù)制混凝土板在地上預(yù)制、吊機(jī)吊裝，縮短了工期且易于保證質(zhì)量；利用鋼橫梁和槽鋼作為橋面板縱、橫向濕接縫的底模，槽鋼可循環(huán)重復(fù)利用。

3 結(jié)語

布里格里格河谷斜拉橋是摩洛哥第一座斜拉橋，也是非洲目前最大跨度的斜拉橋，其主梁采用國內(nèi)尚無先例的混凝土邊主梁和鋼橫梁組成的結(jié)合梁形式，技術(shù)新穎、經(jīng)濟(jì)合理，加上其獨(dú)特的橋塔造型，建成之后必將成為一座標(biāo)志性橋梁建筑。

［1］ 廖慕捷，劉小林.摩洛哥布里格里格河谷斜拉橋設(shè)計(jì)與技術(shù)特點(diǎn)［J］.世界橋梁，2012（4）：1-5.

［2］ 高宗余，張 強(qiáng)，王應(yīng)良.組合結(jié)構(gòu)主梁斜拉橋設(shè)計(jì)進(jìn)展［J］.鐵道勘察，2007（S）：50-53.

［3］ WALT HER，HOURIET，IELER，et al.Cable stayed bridges［M］.Tho mas Telfor d，1999.

［4］ 周先念，楊共樹.預(yù)應(yīng)力混凝土斜張橋［M］.北京：人民交通出版社，1989.