矮塔斜拉桥

一、历史发展

矮塔斜拉桥的起源可以追溯到1980年瑞士建成的甘特大桥（Ganter Bridge），这座桥由瑞士设计师Christian Menn完成，它采用了混凝土箱梁和预应力混凝土板与主梁和较矮的塔相连，形成了一种斜拉刚构组合体系。这一设计为后续矮塔斜拉桥的出现奠定了基础。
1988年，法国桥梁工程师Jacgues Mathivat首次提出了现代矮塔斜拉桥的结构形式，当时称之为超剂量的体外索PC桥。这一概念的提出为矮塔斜拉桥的发展指明了方向。
矮塔斜拉桥的极大发展是在日本实现的。1994年，小田原港桥的建成标志着矮塔斜拉桥作为一种新型桥型开始出现在人们面前，该桥的塔高仅为11m。随后，日本相继建造了屋代南铁路桥、屋代北铁路桥、冲原桥、蟹泽大桥、新唐柜大桥、木曾川桥等二十余座矮塔斜拉桥，这些桥梁的建设为矮塔斜拉桥的技术发展提供了丰富的实践经验。
由于其优越的力学性能，矮塔斜拉桥在全世界范围内得到了广阔的发展。1999年，菲律宾建成了2nd Mandaue-Mactan大桥；2000年，Pakse大桥在老挝落成；2002年，日本帮助帕劳共和国建设的New Koror-Babeldaop大桥宣布竣工。此外，韩国也在2005年建成了其第一座矮塔斜拉桥Pyung·Yeo 2 Gyo，随后多座矮塔斜拉桥在韩国建成或正在建设中。美国于2006年在珍珠港修建了一座全长308.7m，主跨157.0m的矮塔斜拉桥。
进入21世纪后，中国的矮塔斜拉桥建设取得了显著的进展。2000年至今，中国已建成百余座矮塔斜拉桥，在数量和桥梁结构形式上均有较大发展。中国的矮塔斜拉桥发展呈现出跨径逐渐增大、主梁多元化、主梁轻薄化、索塔连接构造多元化等四个趋向。同时，中国的矮塔斜拉桥技术已经走在世界的前列，从最初的引进国外技术到现阶段的自主创新，中国的矮塔斜拉桥建设取得了令人瞩目的成就


二、结构特点

在结构性能上，斜拉索仅仅分担部分荷载，还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。矮塔斜拉桥的塔高较矮，通常取主跨的1/8~1/12，这一比例远低于常规斜拉桥的1/4~1/5.这种设计使得桥梁整体结构紧凑，同时也减少了材料的使用和成本。
主梁是矮塔斜拉桥的主要承重构件，其刚度较大。梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍，高跨比一般为1/40~1/20。主梁无索区段较一般斜拉桥要长，又较明显的塔旁无索区段，不设置端锚索。这种设计使得主梁的承载能力能够充分发挥。
矮塔斜拉桥的拉索布置密集且多成扇形，通常布置在边跨、中跨跨中1/3附近。这种布置方式可以充分利用矮塔的高度，提高拉索的利用效率。矮塔斜拉桥的拉索较小，为主梁提供较大的轴向力，并且拉索可能密集地从塔顶鞍座上通过，锚固于主梁。拉索对主梁起加劲、调整受力的作用，使得桥梁整体受力更为合理。


三、受力特点


矮塔斜拉桥的受力特点主要体现为主梁与斜拉索之间的高度协同和同效受力分配。其结构设计中，主梁作为主要承重构件，承担着桥梁上部结构的大部分荷载。与此同时，斜拉索通过其特有的布置方式和与主梁、塔的连接方式，为主梁提供了重要的加劲和调整受力的作用。由于塔高较矮，矮塔斜拉桥的塔身刚度相对较大，使得斜拉索能够更有效地将荷载传递给主梁，从而提高了整个桥梁的承载能力和稳定性。
在受力过程中，斜拉索的恒载索力占总索力的比重较大，且应力变幅较小，这降低了斜拉索的疲劳风险，并使得斜拉索的设计更为经济合理。同时，斜拉索的水平分立为主梁提供了轴力，而竖直分力则承担了部分竖向荷载，进一步增强了主梁的承载能力。
此外，矮塔斜拉桥的主梁无索区段较长，这种设计使得主梁能够更有效地发挥其承载能力，并减少了不必要的材料和结构冗余。而斜拉索的布置则尽可能地密集，通过塔顶鞍座直接锚固于主梁，使得拉索的利用效率更高，同时也降低了施工难度和成本。