郑州黄河公路二桥多塔斜拉桥方案浅析
王伟 魏平 贺虹
(河南省交通规划勘察设计院)
摘要 本文对郑州黄河公路二桥的斜拉桥方案跨径布置及其可行性进行了 论述，同时又结合已建成的香港汀九桥和美籍桥梁博士邓文中的多塔斜拉桥研究成果进行了比较分析。
关键词 郑州黄河公路二桥多塔斜拉桥布置形式
Simple Analysis of the Scheme of Multiple－tower Cable－stayed Bridge of Second Highway Bridge of Zhengzhou Yellow River
Wang Wei
(Henan Communications Planning Survey and Design Institute)
Abstract This paper discusses the span arrangement and feasibility of cable stayed bridge scheme of second highway bridge of Zhengzhou yellow River，and analyzes the builded Hongkong TingJui Bridge and the studied achievement of multiple－tower cable－stayed bridge by Deng Wenzhong.
Key words Second Highway Bridge of Zhengzhou Yellow River Multiple－tower cable－stayed bridge Arrangement form
作为交通部规划的京珠国道主干线在河南境内的重要组成部分的新乡至郑州段高速公路将在郑州附近跨越黄河天堑，因而，作为郑州附近第二座跨越黄河的公路桥，其桥型方案的选择则成为公众关注的焦点。河南省交通设计院受河南省交通厅的委托于1998年下半年开始进行郑州黄河公路二桥的桥型方案设计及初步设计。斜拉桥作为比选方案之一，笔者作为桥型方案设计及初步设计的主要参与人对此方案的特点及可行性进行了较为深入的研究和比较。
*本免费文来自http://coollw.com* 郑州黄河公路二桥位于黄河中下游地区，桥址区主要为黄河冲积物，地层为第四系全新统黄河冲积层及上更新统地层，岩土类型较单一，工程性质相差不大。依据河南省地震学会对桥址区场地波速测试结果，桥位场区土地类型为中软场地，建筑场地类别为Ⅱ类。据《中国地震烈度区划图(1990)》，桥区地震基本烈度为Ⅶ，并结合河南省地震学会对桥址区场地地震安全性评价，按照场地相关(或设计)地震加速度反应谱进行抗震设计，并采用场地地震加速度时程进行抗震演算。桥位处通航等级为Ⅴ级，通航净空为8m，最高通航水位设计洪水频率为10年一遇。
结合水流、通航、地质、控导工程等情况，确定主桥长度为1000m左右。对于斜拉桥方案，选定合理的桥跨结构组合是首要问题，针对桥位处的地质情况，搞大跨径的独塔方案、双塔方案不论从技术角度来讲还是从经济角度来讲都是不可取的，因此我们决定采用不常见的多 塔斜拉桥方案，即采用四塔或五塔，以减小跨径、降低下部结构造价。斜拉桥一般不采用多塔形式(图1)，其主要原因是多塔式斜拉桥的中间塔没有端锚索来有效地限制它(或它们)的塔顶纵向水平位移。因此，已经是柔性结构的斜拉桥采用多塔式将使结构的柔性更大，随之而来的是造成变形过大。而采用多塔式斜拉桥时，通常是将中间塔作成纵向刚度很大的刚性塔，但其造价昂贵，因而经济上常常又不划算。香港的汀九桥(图2)是一座已经建成的三塔四跨式斜拉桥，跨度为127＋448＋475＋127m，总长1177m。中间塔采用两道独立的长斜索来 增加塔的纵向刚度。这种方法能否为我们所借鉴呢?我们查阅其相关资料并请教了有关的专家，认为其有以下三点是有疑虑的：第一是斜索自重垂度非常大，事实上是难于拉的很紧的，如按水平投影长度L＝475m，分别假设恒载时索中施加的拉应力为400Mpa与500Mpa，则用Ernst计算式求得的弹性模量折减率分别为0.7与0.8。由此引起的非线性影响非常大，因而担心其效果不理想。第二是这两道独立斜索的风震问题不易解决。对于长度接近500m的独立的斜索来讲，在其下端附近安装减震器的功效可以说是微不足道的。第三为解决风震及塔顶变形问题，不得不加大塔体刚度和桥塔附近桥面板的刚度，从经济角度来讲，恐怕得不偿失。基于以上考虑，我们认为黄河二桥的跨径不应太大，以使中间桥塔的刚度不必增加太多就可满足设计要求，经过反复分析、比较，我们最后确定采用五塔六跨的形式(
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