1工程概况

上横梁断面高度由中心处6m渐变至根部处8m，上下曲线均为圆曲线，半径分别为99．74m、101．46m。采用单箱单室截面，上横梁顺桥向等宽5．5m，上横梁四个侧墙壁厚均为1．35m。下横梁断面高度由中心处5m渐变至根部处8m，下曲线为圆曲线，半径为75．02m。下横梁顺桥向等宽9m。采用单箱单室截面，下横梁左右侧墙壁厚均为1．35m，上下侧墙壁厚均为1m。上、下横梁均设置预应力钢绞线。所有预应力锚固点均设在塔柱外侧，采用深埋锚工艺，预应力管道采用塑料波纹管、真空压浆工艺。

2索塔横梁的设计与计算

因维修和养护引起的最不利荷载同样也控制设计，在设计阶段须提前做好准备，以降低后续维修和养护的难度，因此考虑维修和养护的极端工况是十分必要的。注意弧线形构造对承载力的影响大桥索塔横梁承载力计算的控制性荷载类型为扭矩，主要是因为本桥索塔横梁为弧线形横梁，跨中截面偏小，抗扭截面验算和抗扭承载力验算往往不易通过，因此设计时须着重加强横梁的抗扭承载能力，特别是在横梁尺寸拟定时应注意提高截面的抗扭特性，避免截面尺寸的反复修改。弧线形横梁预应力钢束产生的径向力对横梁腹板产生较大的竖向拉力，设计时注意加强腹板的抗拉承载能力，并尽量增大弧形钢束半径(根据径向力公式N/R=F可推断，半径越大，钢束产生的径向力越小)，以降低径向力的影响。施工态应力控制的影响因素在进行索塔横梁施工态应力计算时主要注意以下两个因素的影响:下横梁预应力对索塔根部应力的影响。本项目下塔柱高度仅17m左右，相对常规使劲拉桥的下塔柱而言偏矮，在下横梁预应力张拉后，索塔根部产生了3．4MPa的拉应力，与其他荷载组合后，可能使索塔根部无法满足正常使用要求，甚至产生局部微裂缝。使劲拉桥索塔设计时应尽量增加下横梁以下塔柱(简称下塔柱)的高度，避免因下塔柱偏矮，塔身刚度大，在横梁预应力作用下导致索塔根部拉应力大幅增大。根据以往经验，下塔柱高度可按使劲拉桥主桥桥跨L与桥面高度H1之比小于12～15倍确定。施工风荷载对索塔横梁应力的影响。在计算施工阶段时，大桥索塔横梁因索塔塔身过高，所受的横向施工风荷载过大，导致横梁施工态应力超出规范要求，须特别引起设计人员的注意。施工态应力控制方法以大桥索塔横梁计算为例，为应对上述不利因素的影响，拟定了施工工序。考虑如何减小索塔横梁预应力对索塔根部应力的影响，通过多次计算比对，确定在索塔施工至下横梁上缘以上18m高度处由内向外设置5000kN的顶推力，待完成顶推后再浇筑下横梁，该方法主要用以抵消索塔根部过大的拉应力。另外，可综合横梁受力，采取适当降低预应力钢束的张拉控制应力，或降低预应力钢束配筋率且同时降低构件验算等级(如原采用全预应力砼构件验算，现可采用A类预应力砼构件验算)的措施，以减少索塔根部拉应力。采取措施前后应力对通过计算发现上述两种措施均可较好地减少索塔根部的拉应力，特别是设置顶推力的措施，既对控制索塔根部拉应力效果明显，同时还不影响横梁自身的应力水平，值得推荐。其次考虑如何降低施工风荷载对索塔横梁应力的影响。先根据横梁恒载受力确定初步张拉的下横梁钢束根数，通过在不同的索塔高度反复验算横梁应力值，确定施工索塔的最大高度;再在施工到该索塔高度时完成剩余预应力钢束的张拉。本项目根据上述方法确定在未浇筑下横梁的情况下施工索塔的最大高度为54m。该方法同样也能较好地控制施工阶段索塔根部截面的拉应力，因为已施工完的中塔柱为索塔根部截面提供了较大的竖向压力，储备了一定的竖向压应力，可抵消部分索塔根部的拉应力。这样既可控制好施工阶段横梁应力，又可很好地控制施工阶段索塔根部应力，保证了施工过程中结构的安全，建议在今后的索塔横梁设计中多采用。

3运营态应力的控制及钢束的布置要点

运营态应力的影响因素索塔横梁应力的影响因素主要有:活载;风荷载;环境温度变化;局部温度变化;钢索与梁、塔之间的温度差;塔左右温度差。为控制诸多因素在运营态产生的应力值，索塔横梁须设体内预应力钢束。预应力钢束布置要点钢束沿索塔横梁顶底缘弧线形状布置，使索塔横梁受力更均衡;适当弯起中间钢束，以便调整主拉应力;在保证结构受力的条件下，尽量加大预应力钢束半径，以减小钢束径向力对横梁腹板产生的竖向拉应力。以下列举大桥索塔上下横梁钢束布置图以供参考。本文通过大桥索塔横梁的设计与计算，对索塔横梁的一些关键性问题有以下几点体会:承载力计算时除考虑常规极端工况，还应考虑维修和养护引起的极端工况，提前做好设计，以降低后续维修和养护的难度。注意横梁弧线形构造对承载力的影响，提高抗扭能力，降低钢束径向力。建议在设计阶段减小下塔柱刚度，降低横梁预应力对下塔柱的影响，必要时可采用设置顶推力的方法改善下塔柱受力。建议在索塔施工到一定高度时分批张拉下横梁预应力，控制好下横梁根部和索塔根部受力，保证施工过程中横梁的结构安全。在运营态横梁应尽可能做足压应力储备，以降低其他不可预测因素对其正常使用的影响。

作者：黄琛单位：广东省公路勘察规划设计院股份有限公司