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长沙市洪山大桥(无背索斜塔斜拉桥)总体设计和关键技术研究长沙市洪山大桥是一座无背索斜塔斜拉桥，位于长沙市湘江之上，是城市交通网络中的重要节点。该桥在设计和建设过程中采用了多项创新技术和设计理念，展现了现代桥梁工程的先进水平。
总体设计：洪山大桥主桥采用单索面无背索斜塔斜拉桥结构形式，主塔为钢筋混凝土结构，桥塔向一侧倾斜，形成独特的建筑美学效果。桥梁主跨布置合理，适应了湘江复杂的水文地质条件。桥面宽度满足双向六车道通行需求，并设置了非机动车道和人行道，充分体现了以人为本的设计理念。
关键技术研究：1.无背索斜塔技术：通过优化斜塔受力体系，解决了传统斜拉桥中背索带来的复杂受力问题，简化了结构形式，提高了施工效率。2.有限元分析与风振控制：利用先进的有限元分析方法对桥梁进行静力和动力性能评估，确保结构安全可靠。同时，针对斜塔斜拉桥易受风荷载影响的特点，采取了有效的气动措施，降低风致振动风险。3.施工工艺创新：采用挂篮悬臂浇筑法完成主梁施工，结合智能张拉技术，保证了施工精度和质量。4.耐久性设计：通过对材料的选择和防护措施的改进，提升了桥梁在恶劣环境下的耐久性能。
洪山大桥不仅是一座功能完善的交通枢纽，更以其独特的造型成为长沙的城市地标之一，体现了工程技术与艺术美学的完美结合。
二、地质情况和其他自然条件
北岸主塔塔基地质情况简述如下： 桥址处基岩埋置较浅，大部分地段基岩棵露，岩性为中元古界冷家溪群板岩，板岩各层 特征自上而下分别为：①强风化板岩，褐黄色，岩性为粉砂质板岩和泥质板岩，岩质软，风化 强烈，节理、裂隙极为发育，岩石破碎，采芯率低，层厚为1.8～6.9m，层顶标高为27.46~ 31.83m，容许承载力[a]=500KPa。②弱风化板岩，黄灰色、灰黄色、灰色，岩性为粉砂岩质 板岩及泥质板岩，岩性脆，节理裂隙发育，钻进速度较慢，层厚为2.5～11.0m，层顶标高为 19.51～25.66mm，容许承载力[o。］=1200KPa。③微风化板岩，青灰色、灰色，岩性为粉砂 质板岩及泥质板岩，岩石较新鲜、竖硬，板理发育。钻进速度慢，岩芯多呈块状，柱状及碎块 状，层顶埋深为13.5～22.0m，顶板标高为12.8～19.93m，地质勘察该层未揭穿，容许承载 力[og]=2700KPa 桥址处百年一退20m高10min平均最大风速为28m/s，主导风向为西北向。长沙地震
三、主要技术标准和分跨
1.道路等级：城市快速路 2.设计荷载：六车道汽20级，挂车—120；人群荷载3.5kN/m²，并以一辆3000kN 特重车作验算荷载。 3.桥宽及路幅组成 全桥宽：33.2m 路幅组成：2×[0.5m防撞栏+0.5安全带+2×3.75+3.5行车道+0.5安全带+2.1 护栏和锚索区+4.0/2人行观光道]=33.2m 4.设计车速：60km/h 5.桥上纵坡：0.2464%，桥面横坡：1.5% 6.主桥分跨：227m（主跨和塔区）+30.305m（辅助孔）=257.305m 7.计算跨径：206m
1.索塔和基础 索塔采用预应力混凝土箱形结构。截面外轮廊尺寸为12m（顾桥向）×8.2m（横桥向） 塔的水平倾角为58*，塔高（桥面以上）135m。对于无背索斜塔斜拉桥，塔的自重设计是关键 问题之一，为了确保索塔处于良好的受力状态，我们按照以下原则确定塔的自重；即当梁上 作用全部恒载和一半活载时，塔处于轴心受压状态，如图2所示。 由几何及平衡关系（拉索平行布置情形），可以得到：
图1洪山桥总体布图（cm
1洪山桥总体布量图（cm
2.主 主梁为钢混叠合结构，桥中央设一条 4.4m（高）×7.0m（宽）的矩形闭口钢箱梁 （箱壁厚28mm），顺桥向每隔4m设一道 长12.9m的箱形钢挑梁，形成脊骨梁结 构体系。钢结构部分的母材为16Mng 钢，钢挑梁上布210mm厚混凝土桥面板， 桥面板与钢挑梁间用中22mm、间距为 120mm的大头剪力钉连接。 无背索斜拉桥相对于常规斜拉桥来 说，拉索吊点所能提供的刚度较小，因而 在活载作用下，主梁内力变幅相对较大， 普通钢筋混凝土结构难以承受这种大的 内力变幅，易开裂，因而洪山桥的混凝土 桥面板置于主梁接近中和轴的位置，从总 体受力来看，桥面板只承受轴力，而钢箱 梁承担了轴力、弯矩和扭转。为防止钢箱 梁内出现过大的应力变幅而导致疲劳破
图2斜塔自重计算图示
图3塔根过人孔（mm
坏，洪山桥与西班牙Alamillo桥一样，梁高定为4.4m。 钢箱梁的截面尺寸由扭转控制设计，包括扭转第一类稳定和横桥向扭转刚度。对于钢 箱梁承压板的局部稳定问题，由于我国公路桥规未能作出计算规定，我们分别用《日本本州 四国连络桥上部结构设计标准及解说》（1989年）和《美国公路桥梁设计规范》（1994年）作了 计算，二者结果基本一致。 3.斜拉索 洪山桥为单索面结构，横桥向两排索间距为6m，顺桥向梁上索间跨为12m，共13对26 根索，索的水平倾角均为25，平行布置，索长65.9～289.8m，斜拉索采用7高强度低松驰 镀锌高强钢丝，抗拉标准强度1670MPa，斜拉索采用2417和28347两种规格，匹配相应冷
图4施【中的主塔基础
墩头锚锚具，斜拉索采用预制成品索，总用量约
图5 主梁横断面（mm
图6斜拉家在塔、梁上的锚固（cm）
洪山桥是斜塔单边索斜拉桥，与常规斜拉桥的受力特点明显不同，因而斜拉索在塔和梁 上的锚固方式（特别是塔上）值得认真斟酌。 经过多次分析计算，最后将拉索锚固在塔的中和轴上，这是与普通斜拉桥的区别之一， 如果将拉索锚固在前箱壁上，锚固点集中力在塔箱截面上产生一个很大的附加力偶，由此产 生的塔内弯矩可占总弯矩的30%以上，造成塔在长期荷载作用下受力不良。因而将锚固点 置于中和轴是十分必要的。 拉索的最大应力变幅4为90MPa.较小.因而拉索的疲劳不控制设计。
南宁-中国东盟国际商务区11号道路青秀路工程施工组织设计五、模态特性分析计算结果
llo桥与洪山桥的动力模态物
为确保洪山桥建设的安全，在大桥初步设计完成后，对下列三个问题作了专门的试验研 究： （1）全桥1：30相似模型试验。试验主要目的是考察大桥在施工和营运阶段整体受力 性能，包括应力、变形、稳定和桥面板有效分布宽度等。 （2）塔梁固结块1：6节段模型试验。试验的主要目的是考察拉索水平分力传至塔根部 后的分布规律，并考察钢箱的弯曲扭转受力特性是否与设计相符。 （3）节段和全桥模型风洞试验。确定各截面的气动参数，涡激共振风速，抖振最大振幅 顺振失稳临界风速，并给出最大风致内力结果
洪山大桥已于1999年12月30日破土动工，由铁道部大桥局五处负责施工。按计划大 桥将于2001年底建成，洪山大桥的建设将为我国的桥梁事业发展作出贡献。