缆索承重桥梁各种体系的比较

苏通大桥和香港昂船洲大桥的建成使斜拉桥的跨度突破了千米，提高了斜拉桥对悬索桥的竞争力，迫使悬索桥向更大跨度方向退让。
德国Leonhardt教授曾分析过斜拉桥的极限跨度，预计可达到1800m[1]。日本学者Nagai经过研究，认为斜拉桥跨径的合理范围应在1400m以内，跨度过大时拉索的垂度效应以及梁内轴力的二阶效应将使结构性能弱化，从而影响斜拉桥的经济性[2]。可以预期，斜拉桥将在200～1400m的跨度范围内对其他桥型具有竞争优势。根据丹麦Gimsing教授的研究，超过1400m的斜拉桥可采用部分地锚式斜拉桥，利用较小的锚碇减小因梁中轴力过大而造成的不利影响，从而进一步提升斜拉桥的经济跨越能力和对悬索桥的竞争力。
悬索桥的极限跨度一般认为可达到5000～6000m，但从实际航运要求看，3500m已能满足未来最大50万吨巨型海轮的航行要求[3]。根据直布罗陀海峡方案征集的结果看，在水深160m修建超深水塔墩基础的情况下，3500m将是多塔悬索桥主跨的经济跨度。然而面对技术日益成熟的隧道方案，深水基础的巨大难度和造价，将使大跨度悬索桥的竞争力居于下风。5 U8 s2 u2 d5 {" Q- s2 A/ x
由于难以克服深水锚碇基础的技术困难，上世纪修建的许多悬索桥如英国Severn桥，为了将锚碇放在岸上而被迫增加了跨度。然而，因交通需要而稍后增建的Severn二桥改用了跨度较小的斜拉桥，不仅能满足通航要求，而且经济性能更好。随着斜拉桥跨越能力的提高，COWI公司设计的智利Chacao桥已用更经济的多塔斜拉桥代替原来的多塔悬索桥方案[4]。规划中的德国—丹麦之间的费马恩海峡桥，为提高和隧道方案的竞争力，也放弃了一孔2000m的悬索桥方案，而选用四塔三跨780m的桁架叠合梁斜拉桥方案，以避免悬索桥的深水锚碇[5]。
在本世纪内，我国将面临建设跨越渤海湾、琼州海峡、台湾海峡等工程的世界性难题，合理选择桥型并解决好各种桥型建造中的关键问题，不仅关系到桥隧之争的成败，更关系到我国桥梁技术水平的提高[6,7]。本文将通过各种缆索承重体系在经济性、可施工性等方面的比较，得出各种体系的适用跨径，并探讨在不同跨径范围内结构体系的合理选择。

斜拉桥与悬索桥基本体系的比较
基本体系是指双塔三跨布置的缆索体系桥梁，主要由四种受力构件——索、梁、塔和锚碇构成。在相同安全度的前提下，评判体系优劣的指标主要有：力学与经济性能、耐久性、桥跨布置的灵活性、可施工性以及结构的刚度等。其中，各种体系的耐久性、桥跨布置的灵活性和可施工性同样也可以体现在经济性能之中，而结构的刚度则体现了体系的力学性能。在施工可以实现且结构的耐久性和刚度能够满足使用要求的情况下，选择何种桥梁体系则由其经济性能的优劣决定。