单桥侧独斜塔斜拉弯桥设计与计算分析
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摘要：斜拉弯桥是斜拉桥与弯桥的组合，同时具有斜拉桥和弯桥的力学特性，其结构受力非常复杂。本文结合天津海河赤峰桥的设计情况,从桥梁结构的受力特点和计算分析出发，浅析斜拉弯桥的桥型特点、受力特性及设计要点，为工程技术人员在设计该类桥型时提供一些参考。
关键词：单桥侧独斜塔斜拉弯桥结构特点稀索体系
1斜拉弯桥概况
斜拉桥的主要特点是利用斜拉索作为梁跨的弹性中间支承，借以降低梁跨的截面弯矩、减轻梁重、提高梁的跨越能力。弯桥在城市桥梁所占的比重越来越多,然而，弯桥存在着较大的扭矩和扭转角变形，梁和外梁受力不均等问题需要解决。赤峰桥作为一座斜塔双索面斜拉弯桥，桥梁造型独特，是由“斜拉桥”、“弯桥”和“斜塔”组合而创新而成的一种桥梁结构形式。
2工程概述
2.1总体布置
新建赤峰桥的方案设计因地制宜，选择弯河弯桥斜塔的“海河之舟”方案。主桥主跨为134米，跨越海河；边跨50+41米，跨越海河东路；总长225米，设有辅助墩和边墩。桥面总宽度为39米，车行道布置为双向六车道。
2.2桥面钢梁
主桥为单箱多室正交异性板钢箱梁,顶底板均设置U型肋。桥梁中心线处梁高为2.0m，底面无横坡，顶面向两侧以1.5％坡度渐变。主梁为曲率半径156.5米的弯梁。钢箱梁标准段宽度为39米。
2.3主塔结构
主塔是主桥的主要承重结构，主梁恒载、活载的大部分作用均通过桥面拉索传递到主塔，由主塔底部基础直接承受。本桥主塔布置于弯梁的内弧一侧，采用斜塔形式，塔垂直高度约60米，塔身轴线与大地平面垂直交角为63°,主塔为回形变截面。
2.4拉索
结合整体建筑美学要求，该桥拉索适宜布置为稀索体系，主跨布置有5对桥面拉索，拉索索间距为23米，横桥向索间距为26米～28米，为尽量平衡主跨的水平力，边跨布置有4对桥面拉索，主塔后面布置有4根后背索,引桥箱梁压在主桥边墩梁端，并在钢箱内浇混凝土增加压重。该桥斜塔、弯梁和拉索形成一个稳定的空间结构。
3.1设计计算的基本假定
对结构计算简化时应按照即简单又能满足工程精度的原则。结构静力计算根据有限位移理论建立三维有限元模型，采用空间有限元程序MIDAS Civil2006。主桥上部结构采用空间梁、桁架单元模拟。
3.2设计计算的荷载
设计荷载包括永久作用，可变作用，温度荷载，风荷载以及偶然荷载，主桥钢结构采用允许应力法设计，即系数组合包络状态计算，同时满足构造规定和工艺要求。
3.3设计计算结果
经过计算，桥梁在成桥工况和最不利荷载组合工况作用下，应力及位移均满足规范要求。在最不利荷载组合工况主梁最大应力为128MPa，主塔最大组合应力为17.4 MPa，均满足规范要求。加劲梁的支撑方式对斜拉桥的动力特性有很大的影响，本桥第一阶自振模态为主梁立面发生一阶弯曲，自振频率为4.067Hz。
4结语
通过对该桥设计和计算分析，得出如下结论：
4.1索力对主梁的影响
索力的调整是钢箱梁的受力性能及其线形控制的决定因素。在调整索力时使得同一“墩位”两根索的竖向分力相等，减小主梁受扭；在调整索力时要注意弯梁的影响，防止主梁外弧侧明显高于内弧侧。
4.2索力对桥塔整体的影响
索力的调整和控制决定桥塔的受力性能。桥塔两侧的跨度不同，适当增加边跨边索的拉力，同时在边跨两个墩位处压重，使得主跨拉索水平分力合力与边跨水平分力合力向一致，最后在调整拉索拉力时应注意减小桥塔受扭。
4.3索力对桥塔锚固段的影响
索力的水平分力是桥塔拉索锚固区的控制外力。在调整索力时，应尽量降低桥塔两侧边索的拉力；在调整索力时，应使得各拉索的水平分力不超过边跨边索的水平分力值。
赤峰桥主桥为单桥侧独斜塔斜拉弯桥，既具有斜拉桥的特性，又有弯桥的特性，结构受力非常复杂。国内外目前建成或在建的该类桥型很少，它的建成将为同类型桥梁的建设提供一定经验和借鉴。
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