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摘要：本文依托成都天府绿道南段二期铁路桥梁项目，探讨铁路工程独塔斜拉桥结构设计要点，详细介绍结构总体布置、主梁、斜拉索及索塔设计，分析了结构成桥状态和运营状态下的力学性能。结果表明：跨成昆铁路独塔斜拉桥设计满足设规范要求。本文研究可供此类桥梁结构设计参考。

关键词：独塔斜拉桥;设计;主梁;斜拉索;索塔

中图分类号：U 448.22+2        文献标志码：A              文章编号：

1设计概况

（1）总体布置

跨成昆铁路桥梁采用独塔斜拉桥，跨度为110m+175m。主梁采用混凝土箱梁，其中主跨部分梁体截面分为三种：交界墩至桥塔0-101.5m（D1段）、101.5-149.5m（D2段）及149.5-175m（D3段）范围内;边跨范围内采用等截面布置。主梁采用预应力混凝土单箱双室箱梁，主梁的中心线处的梁高为3.0m，顶板宽度为10m，底板宽度为6.5m。

（2）主梁

主跨主梁采用等宽的形式，主梁全宽为10m，斜底板宽为1.75m，水平底板宽6.5m。Z1段主梁标准断面顶板厚25cm、水平底板厚25cm、斜底板厚25cm、中腹板厚20cm，边腹板厚40cm。Z2段主梁标准断面顶板厚30cm、水平底板厚25cm、斜底板厚25cm、中腹板厚20cm，边腹板厚40cm。Z3段主梁标准断面顶板厚40cm、水平底板厚40cm、斜底板厚40cm、中腹板厚50cm，边腹板厚50cm。交接墩位置顶板厚度为65cm，底板厚度为117cm，主梁拉索锚固位置设置一道主隔板，锚固区主隔板厚度为40cm，拉索横隔板间设置一道副隔板，隔板厚度为20cm。交界墩设置200cm厚横梁。

边跨主梁采用等宽的形式，主梁全宽为10m，斜底板宽为1.75m，水平底板宽6.5m。主梁标准断面顶板厚40cm、水平底板厚40cm、斜底板厚40cm、中腹板厚50cm，边腹板厚50cm。交接墩位置顶板厚度为75cm，底板厚度为125cm，主梁纵向拉索的梁端锚固位置设置一道横隔板，锚固区横隔板厚度为50cm，拉索横隔板间设置一道普通横隔板，横隔板厚度为50cm。交接墩及辅助墩设置200cm厚的横梁，顶板厚度65cm，底板厚度117cm。

（3）拉索

主桥为双索面斜拉桥，斜拉索在梁上锚固于箱梁边腹板处，桥塔设置26对拉索，拉索横向中心间距1.9m。边跨索梁锚固点顺桥向标准间距为7.5m，尾部拉索间距分别为5.0及6.0m，主跨梁段索梁锚固点顺桥向标准间距为12.0m。斜拉索采用单端张拉，均在塔上设置张拉端。

（4）索塔

桥塔采用混凝土结构，高塔总高为95m，其中桥面以上塔柱高80m，桥面以下塔柱高15m。

桥塔采用水滴形结构，拉索段桥塔采用立柱形结构，拉索段以下采用分肢塔柱;均采用空心矩形截面。塔底截面尺寸由9.5m（横桥向）×7.2m（纵向）变化到11.2m（横桥向）×6.9m（纵向）;桥面以下分肢塔柱尺寸由塔底3.65m（横桥向）×6.9m（顺桥向）过渡到桥面处2.51m（横桥向）×6.53m（顺桥向），两肢中心距离由塔底处的8.03m变化至桥面处的13.09m。桥面以上分肢塔柱尺寸由桥面2.51m（横桥向）×6.53m（顺桥向）过渡到结合处2.35m（横桥向）×5.42m（顺桥向），中心间距由13.09m变化至桥面处的6.0m。拉索结合段尺寸由下部8.05m（横桥向）×5.42m（顺桥向）变化至塔顶4.0m（横桥向）×4.2m（顺桥向）。

桥面以下塔柱标准段壁厚为横桥向0.6m、顺桥向1.1m;桥面以上塔柱分肢段标准壁厚为横桥向0.5m、顺桥向0.9m;拉索结合段塔柱标准段厚度为横桥向0.6m、顺桥向0.9m;桥面处塔柱间设置一处横梁，为单箱双室预应力混凝土箱形横梁。横梁高3.07～3.23m，宽度为6.73～6.83m。

2有限元建模

采用Midas civil（2019）进行结构设计验算，全桥三维有限元模型见图1。斜拉索采用索单元，桥塔、墩和梁采用三维梁单元模拟。有限元模型中，主塔与主梁之间采用塔梁固结体系，交界墩及辅助墩设置仅可沿顺桥向滑动的竖向支座。

3结果分析

（1）成桥状态

本小节分析结构成桥状态受力性能，为节约篇幅，仅给出全桥弯矩云图（图2）。分析表明：成桥状态混凝土主梁全截面受压，最大压应力8.33MPa，小于0.5fck=17.75MPa。成桥状态主塔全截面受压，由于下横梁模拟与实际存在误差产生的应力不真实外（最大应力10.6MPa），最大压应力9.7MPa，小于0.5fck=17.75MPa，均满足规范要求。

（2）运营状态

为节约篇幅，不再给出运营状态下结果云图。人群活载作用下，主梁竖向最大挠度变化为0.115m，挠跨比1/1521，小于1/500;梁端最大转角为0.0025rad，小于0.003。城-B活载作用下，主梁竖向最大挠度变化为0.112m，挠跨比1/1562.5，小于1/500;梁端最大转角为0.0024rad，小于0.003。经检算，人群活载作用位移效应大于城-B活载。

混凝土箱梁在标准组合作用下应力包络图见图5。混凝土主梁按A类构件控制设计，标准组合下最大压应力14.9MPa，小于0.5fck=17.75MPa，短期组合下最大拉应力0.05MPa，小于0.7ftk=1.995MPa，长期组合下不出现拉应力，满足规范要求。主梁结构人群荷载内力效应值均大于城—B荷载。

此外，在考虑了主梁压重后，交界墩支座受压，辅助墩在各荷载工况组合下存在负反力，辅助墩支座采用抗拉球型支座，本桥设计中所选取支座满足支承反力要求。

4结语

跨成昆铁路桥梁采用110m+175m独塔斜拉桥设计，本文对结构的总体布置、主梁、斜拉索及索塔设计方案进行了详细的介绍，并开展有限元拓扑仿真研究，分析了桥梁结构成桥状态和运营状态的力学性能。跨成昆铁路桥梁结构设计满足规范要求，说明该桥设计是合理的。本文研究可为此类结构设计提供参考。

5 参考文献

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