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矮塔斜拉桥的结构设计问题探讨
【摘要】矮塔斜拉桥同时具有斜拉桥和梁桥力学行为，且结构受力明确合理、桥型结构美观、桥跨布置合理、施工方便等优点。本文通过对矮塔斜拉桥的桥型特点、受力原理及结构设计要点进行了分析和总结，为同类桥梁设计提供参考。
【关键词】矮塔斜拉桥；结构设计；探讨
一、引言
桥梁设计向大跨、轻型、轻质、美观、环保方向发展，因此，设计师对降低结构自重、结构轻型化及经济指标的要求变得越来越高。1988年，法国工程师Jacgues Mathiv提出了新的桥梁结构形式――矮塔斜拉桥[1]。1994年，日本建成了世界上第一座矮塔斜拉桥――小田原港桥，其跨度为（74+122+74）m，，双塔双索面的固结体系，拉索通过塔顶的鞍座后锚固在主梁上。其后在日本得到迅速发展。我国虽起步稍晚，但发展势头迅猛，并在全国各地广泛采用[1] [2]。
矮塔斜拉桥的发展过程与混凝土结构的发展相似，混凝土结构从普通钢筋混凝土预应力混凝土部分预应力混凝土；桥梁是连续梁斜拉桥矮塔斜拉桥，部分预应力混凝土的出现，填补了普通钢筋混凝土与全预应力混凝土之间的空白，同理，矮塔斜拉桥的出现，也填补了刚性桥与柔性桥之间的空白，为桥型方案的选择提供了更广阔的空间。
二、矮塔斜拉桥的结构设计要点
、矮塔斜拉桥的受力特性分析
矮塔斜拉桥是介于具有柔性斜拉桥和刚性梁桥之间的一种过渡性桥梁结构形式，就是一种刚柔相济的新型桥梁，其受力特征及梁高介于两者之间，并在布索、结构尺寸及受力特点等方面与常规斜拉桥有着较大的差别，同时在总体抗力中梁与斜拉索共同作用，其抗力的比例与斜拉索刚度和梁的刚度的比值有关，且塔高较矮，如图1所示。 图1 桥型布置图
根据以上桥型特点及受力分析可知：连续梁受弯、受剪为主，矮塔斜拉桥的受力特点接近一般预应力混凝土梁桥的体外索，梁受压、受剪，斜拉索受拉；斜拉桥的梁受压，斜拉索受拉，三种桥型方案的最大差别在于主梁的力学行为不同，同时连续梁矮塔斜拉桥斜拉桥的主梁承受弯矩逐渐减小，但轴力逐渐增加[1][2]。因此，矮塔斜拉桥既不是梁桥也不是传统的斜拉桥，它是一种斜拉桥和梁桥的协作体系，该体系解决了主梁体内预应力钢束配置效率不高和空间不足的问题，同时降低主梁结构刚度及自重，并充分发挥了斜拉桥不经济或梁桥刚度不够的跨度优势。
、矮塔斜拉桥的结构特点
矮塔斜拉桥与斜拉桥的主要区别是斜拉索在塔上的锚固形式，斜拉桥的拉索在塔顶上锚固或张拉，但矮塔斜拉桥一般采用鞍座式，斜拉索在塔顶连续通过，由于摩擦力存在及固定装置，因此拉索在塔顶不能滑动[2][4]。由于主梁将承受较大弯矩，主梁需配置较多的预应力提供其抗弯承载能力，为了充分发挥斜拉索的作用，使斜拉索提供竖向力的同时，对主梁提供较大的轴向压力，因此斜拉索的倾角宜较小，塔高较矮，根据日本的经验，塔高一般为主跨的1/12～1/8。
矮塔斜拉桥的梁受弯、受压和索受拉，共同承受竖向荷载的特点，主梁与拉索承担抗力的分配比例，若梁体刚大，承载力大，则斜拉索的作用小，反之，梁体较柔，