１．概況
北京五環(huán)路石景山南站高架橋，全長(zhǎng)1180m，主橋采用四跨連續(xù)獨(dú)塔預(yù)應(yīng)力混凝土曲線斜拉橋（圖１），全橋位于16000m豎曲線、1900m平曲線上，橋面超高橫坡為2%，橋下鐵路凈高不小于9.0m。
北京屬中緯度暖溫帶，具有典型的暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候。年平均氣溫10～12℃左右。全年無(wú)霜期180～200天。年平均降水量600mm。基本風(fēng)壓W0=600Pa。地表土層厚約1～4m，土層下為厚約50m砂卵石層，再下為泥巖和礫巖。橋址場(chǎng)地沒(méi)有不良地質(zhì)現(xiàn)象，處于地震基本烈度8度區(qū)內(nèi)。
本橋采用為六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)速度100km/h。大橋以49º的斜交度跨過(guò)石景山南站咽喉區(qū)，現(xiàn)有電氣化鐵路7股道，遠(yuǎn)期規(guī)劃為11股道，鐵路線間距小，行車密度大。為了減小施工對(duì)橋下鐵路交通的影響，大橋采單鉸平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)體法施工，轉(zhuǎn)體梁部長(zhǎng)度168m，轉(zhuǎn)體重量14000t，創(chuàng)造了曲線橋梁?jiǎn)毋q轉(zhuǎn)體重量的新世界記錄。
圖1 北京五環(huán)路斜拉橋效果
?。玻鳂蚪Y(jié)構(gòu)
主橋?yàn)?5m+65m+95m+40m=245m四跨連續(xù)獨(dú)塔單索面的預(yù)應(yīng)力混凝土部分斜拉橋（圖2），采用塔、梁、墩固結(jié)體系，索塔高度與中跨的比例為0.389。
圖2 橋型布置（單位：cm）
?、?nbsp;主梁
采用單箱三室大懸臂C50預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁結(jié)構(gòu)，頂板寬28.76m、底板寬17.0m、梁高2.5m。箱梁內(nèi)頂、底板厚26cm，懸臂板根部厚60cm，端部厚20cm。為了將曲線箱梁的重心盡量調(diào)整到箱梁中線處，將內(nèi)、中、外腹板厚度分別定為50cm，35cm，35cm，75cm（圖3）。在斜拉索錨固點(diǎn)處頂板、腹板局部加厚（圖4）。
圖3 主梁一般橫截面(單位：mm)
圖4 主梁斜拉索錨固點(diǎn)處截面(單位：mm)
⑵ 主塔
本橋?yàn)閱嗡髅嫘崩瓨?，為了加?qiáng)順橋向剛度、改善景觀效果，采用了順橋向的倒“Y”字形結(jié)構(gòu)（圖5）。采用C50混凝土，頂部高19m，倒“Y”字交叉部高度為6m，下部高度為14m。主塔下部為實(shí)體段，橫橋向厚度為2.0m，為了加強(qiáng)主塔的橫向剛度，塔的下部順橋向采用變寬度（由交叉點(diǎn)的3.27m變?yōu)楦康?.0m）的結(jié)構(gòu)形式，并在內(nèi)部設(shè)置有寬翼緣熱軋T型鋼；主塔中部順橋向?qū)挾葹?.1m、橫橋向厚度為2.0m；主塔上部為斜拉索錨固區(qū)，采用箱形截面，順橋向?qū)挾葹?.7m、橫橋向厚度為2.4m。主塔頂部的斜拉索錨固區(qū)布置有環(huán)向預(yù)應(yīng)力。
圖5 主塔輪廓
⑶主墩
主墩采用下部中心距10.0m、上部中心距為8m的C50混凝土雙薄壁墩，墩高10 m、寬12 m、厚2.0m。為了方便橋梁的轉(zhuǎn)體施工，將主墩根部3.0m部分連成邊長(zhǎng)為12m的正方形實(shí)體段，轉(zhuǎn)體完成后與承臺(tái)固結(jié)，形成塔梁墩固結(jié)的斜拉橋體系。
?、刃崩?br />
全橋共設(shè)斜拉索六組，每組斜拉索由2根PES（FD）7-451低應(yīng)力新型索體的雙層PE熱擠聚乙烯拉索構(gòu)成（1670Mpa高強(qiáng)低松弛鍍鋅鋼絲）。為了以后斜拉索更換的需要，在主梁、主塔上預(yù)留了臨時(shí)斜拉索的張拉錨固構(gòu)造。
PES（FD）7-451拉索是由451根 ø7鋼絲組成的大節(jié)距扭攪平行鋼絲索體，其直徑和設(shè)計(jì)索力是目前國(guó)內(nèi)最大的，為此在錨具的設(shè)計(jì)、冷鑄料的配方、制索工藝、超張拉及靜載試驗(yàn)等方面均作了深入的研究。
⑸轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)及主墩基礎(chǔ)
轉(zhuǎn)動(dòng)體系主要有中心球鉸支撐和環(huán)道支撐兩種，前者摩阻力力矩小，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的牽引力較小，后者摩阻力力矩大，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的牽引力較大。一般說(shuō)來(lái)，單鉸體系需要的施工機(jī)具、場(chǎng)地比環(huán)道支承體系的要少，因而經(jīng)濟(jì)性較好、技術(shù)難度大，目前世界上還沒(méi)有萬(wàn)噸級(jí)轉(zhuǎn)體法施工的曲線橋梁。根據(jù)橋位所處的地理?xiàng)l件，研究提出了轉(zhuǎn)體施工方案和相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案(圖6、圖7、圖8)。
圖6 轉(zhuǎn)體立面布置
主墩承臺(tái)厚5m，其中轉(zhuǎn)體施工階段厚4m，余下1m在轉(zhuǎn)體施工完成后現(xiàn)澆。承臺(tái)下共有18根φ1.5m的鉆孔灌注樁，承臺(tái)主體部分邊長(zhǎng)為15.2m，樁的中心距為4.2m、樁長(zhǎng)為30m。為了放置轉(zhuǎn)體施工牽引索反力座，承臺(tái)兩側(cè)各增加長(zhǎng)4m、寬4.4m、厚4m的平臺(tái)，并與承臺(tái)共同受力。
圖7 轉(zhuǎn)體系統(tǒng)總布置(單位：cm)
圖8 轉(zhuǎn)體部分主梁布置(單位：cm)
圖9 轉(zhuǎn)體準(zhǔn)備就緒
?。常饕夹g(shù)特點(diǎn)和創(chuàng)新點(diǎn)
本橋單鉸轉(zhuǎn)體重量達(dá)14000t，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有萬(wàn)噸以上轉(zhuǎn)體法施工曲線斜拉橋的先例。
?、呸D(zhuǎn)體法施工的預(yù)應(yīng)力混凝土單索面曲線斜拉橋，單鉸轉(zhuǎn)體重量達(dá)14000噸的轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與重心控制技術(shù)；
?、菩崩髟O(shè)計(jì)索力1250t，主梁、主塔上每一錨點(diǎn)2束達(dá)2500t集中力的斜拉索施工與錨固點(diǎn)局部應(yīng)力處理技術(shù)；
為了有利于轉(zhuǎn)體施工、降低工程造價(jià)、便于維修養(yǎng)護(hù)，斜拉索采用稀索體系，每一錨固點(diǎn)處兩束斜拉索合計(jì)2500t的集中力，索力居國(guó)內(nèi)第一位，設(shè)計(jì)中沒(méi)有使用常規(guī)的模型試驗(yàn)法，轉(zhuǎn)而采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和新型7-7φ5低回縮量（〈1mm）鋼絞線群錨預(yù)應(yīng)力體系，提出了全新的斜拉索錨點(diǎn)構(gòu)造設(shè)計(jì)和局部應(yīng)力處理技術(shù)，克服了使用高強(qiáng)精扎螺紋鋼筋作為預(yù)應(yīng)力筋帶來(lái)的預(yù)應(yīng)力鋼筋間距較小、有效預(yù)應(yīng)力不好控制及普通鋼筋無(wú)法布置的缺點(diǎn)，提高了工程可靠性、降低了工程造價(jià)。
?、?nbsp;14000噸轉(zhuǎn)體球鉸設(shè)計(jì)與施工技術(shù)。
轉(zhuǎn)體總重量14000噸，上、下盤(pán)混凝土均為C50，球鉸結(jié)構(gòu)由鋼面板、四氟塊、混凝土組成，球鉸的直徑由混凝土壓應(yīng)力和上下面板間圓形聚四氟乙烯滑板的壓應(yīng)力控制，聚四氟乙烯滑板的設(shè)計(jì)應(yīng)力達(dá)89MPa，創(chuàng)全國(guó)之最(圖10)。
圖10 球鉸
北京五環(huán)路斜拉橋獲詹天佑土木工程大獎(jiǎng)、國(guó)家優(yōu)質(zhì)工程銀質(zhì)獎(jiǎng)。
?。矗嘘P(guān)資料
橋 名：北京五環(huán)路斜拉橋
橋 型：獨(dú)塔曲線PC斜拉橋
跨 徑：95m
橋 址：北京市
設(shè)計(jì)單位：中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團(tuán)第一工程有限公司
混凝土用量：11310 m3
鋼材 用量：2389.3 t
造價(jià)：1.3億元
建成 日期：2003年10月
