Escaleritas 高架橋位于西班牙Las Palmas de Gran Canaria，是一座連接Escaleritas和La Feria地區(qū)的城市結(jié)構(gòu)物，為此日益發(fā)展的地區(qū)提供了一個(gè)巨大的空間感。高架橋長(zhǎng)220m，分成四跨，分別為100m（斜拉跨）、42m、42m、 36m。橋面采用鋼-混凝土組合箱截面，由橋墩單一支承點(diǎn)支承，形成220m的扭轉(zhuǎn)跨徑。36m高的鋼塔連接支承橋面的前索（沿其縱軸），以兩組背索錨固在橋臺(tái)1后的固定錨塊來(lái)穩(wěn)定。橋面梁分節(jié)段用起重機(jī)提升并在臨時(shí)橋墩上進(jìn)行拼裝，拉索張拉完畢后拆除臨時(shí)橋墩。對(duì)于橋梁的總體計(jì)算，采用三維（3D）梁模型來(lái)計(jì)算施工過(guò)程，采用殼有限元模型（FEM）來(lái)進(jìn)行橋面和塔的最詳細(xì)的分析，最后描述張拉工程。
Escaleritas高架橋項(xiàng)目源于連接 Escaleritas和La Feria del Atlántico地區(qū)的需要。Las Palmas de Gran Canaria市政局和Gran Canaria島嶼議會(huì)要求投標(biāo)提供跨越分開這個(gè)地區(qū)的巨大凹陷La Ballena溝壑的必要連接。目前，這個(gè)溝壑是一個(gè)正在持續(xù)延伸的城市公園。
在已經(jīng)存在的其他基礎(chǔ)設(shè)施中，主要障礙是一條與新路的水平線形成51o傾斜角度斜交的人工隧道?；谶@個(gè)原因，在建橋開始就需要采用較大的高架橋跨徑。橋臺(tái)的位置幾近確定,因?yàn)樾侣穼⑹菧羡謨蓚?cè)現(xiàn)有街道的延續(xù)。
因此，形成主跨為不對(duì)稱的斜拉橋方案。該解決方案的跨徑布置為100、42、42和36m，優(yōu)化高架橋的橫向能見度。此外，整個(gè)高架橋具有最小統(tǒng)一高度的單一類型，結(jié)果是使橋面橫截面具有較優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性能（圖1）。
該橋在豎直線形上具有1.5%的等坡，而在其平面圖上，主跨在直線的水平線形內(nèi)，緊接著一個(gè)左轉(zhuǎn)、半徑為450m的圓曲線（圖2）。
橋面
彎橋橋面的剛度和扭轉(zhuǎn)要求證實(shí)了選用箱形截面的正確性[1][2]，在斜拉橋主跨中采用三室箱截面，而在非斜拉的常規(guī)跨中用雙室截面。
鋼箱梁寬12.5m，用S355J2G3級(jí)鋼（根據(jù)UNE EN 10025）制成，具有半徑為405m的彎底板，軸線處的最大高度為1.6m，在外腹板處的最小高度約為1.12m?；炷涟宓暮穸葹?.2m，這意味著 軸線處的總高度為1.8m，外腹板處總高為1.32m。斜拉跨的典型橫截面為三室，具有間距為1.5m的中腹板，斜拉索錨固其中。每腹板頂帶有0.6m寬的金屬翼緣板。在非斜拉跨中，箱梁成為雙室，但其他特征和斜拉跨截面一樣（圖3）。
設(shè)計(jì)包括分布間距為4m的全截面?zhèn)认蚣觿偶?。支承混凝土板懸臂的金屬腹板與側(cè)向剛架加勁件連續(xù)。拉索中的荷載通過(guò)箱梁的中腹板轉(zhuǎn)移到板中。橋面上拉索的間距為7.55m,第一根拉索距離橋臺(tái)1為10m,而第10根索離墩1為20m。
HA-40混凝土板（根據(jù)西班牙鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土規(guī)范EHE-98）設(shè)計(jì)成厚度0.2m，以最大限度地減輕橋面自重。該板借助原0.07m的預(yù)制混凝土板，在其上現(xiàn)場(chǎng)澆注，以避免需用支架。
塔
之所以選用鋼塔，是基于與橋面截面采用鋼的外表一致性。與設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)的其他斜拉高架橋的鋼塔一致[3]，本橋?qū)腻^固點(diǎn)至塔的應(yīng)力傳遞提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的解決方案。高35.63m的鋼塔，在離橋面4m處，埋入臺(tái)1的臺(tái)體中，而且向后傾斜（離開橋面）75o角（圖4）。
塔的橫截面分為三個(gè)組成部分：中間的單元包括一個(gè)彎曲的邊，其弦長(zhǎng)隨高度而變化（在2.278和0.975 m之間）；其后面的一塊直板也隨高度而變化（在2.821和1.517m之間)。這兩者間距1.2m，是主要的抗力單元。這個(gè)組成部件與兩個(gè)平行于穩(wěn)定拉 索的伸臂連續(xù)。伸臂的尺寸也隨高度而變化（從2.676至1.250m）（圖5）。因而，從前面和側(cè)立面來(lái)看都呈線形變化。兩伸臂在低端呈曲線延伸。
在塔上的拉索布置成半豎琴式，第一根索離基礎(chǔ)外15m（從斜軸線來(lái)量測(cè)），允許有足夠的豎直間隙。塔上的索距為2.25m。由于給出的橫截面尺寸較小，設(shè)計(jì)的拉索錨固在截面以外。錨固在塔和穩(wěn)定塊件上的背索為直線形。因此，背索形成雙曲拋物線，從高架橋前方來(lái)看，提供了一個(gè)巨大的空間感。
拉索體系
Escaleritas高架橋采用的拉索是普通的鋼絞錢——標(biāo)準(zhǔn)Y1860-15.7mm（面積150mm2，根據(jù)prEN10138-3），10根前索，20根穩(wěn)定索。前索和背索在塔處均有可調(diào)節(jié)的錨具，以集中控制整個(gè)張拉過(guò)程。外包的高密度聚乙烯（HDPE）防護(hù)套上具有波紋，以避免在風(fēng)雨條件下發(fā)生振動(dòng)。在靠近橋面的索節(jié)段上增設(shè)2m高的防破壞不銹鋼管。
墩和臺(tái)
基礎(chǔ)
La Ballena溝壑的基巖，從中部地區(qū)直至東側(cè)山坡為膠質(zhì)砂礫巖，西側(cè)山坡為泥質(zhì)砂巖。在此層的頂部，有極不相同性質(zhì)的填料，主要是人工填料。
因此，直接基礎(chǔ)僅可能用于臺(tái)1（在膠質(zhì)礫巖上），對(duì)其他支承，必須用深基礎(chǔ)（直徑1.8m的樁）。
墩
橋面安放在墩的單支座點(diǎn)上，以得到最大可能的側(cè)向可視性，并創(chuàng)造橋面下的透明空間。因此，三個(gè)橋墩為單圓柱形墩身，使用HA-30級(jí)鋼筋混凝土（根據(jù)EHE-98），直徑為2.0m（等截面）。柱高分別為：墩1和墩3僅12m，墩2僅11m（圖6）。
臺(tái)1
Escaleritas 高架橋的臺(tái)1是相當(dāng)不尋常的，由主臺(tái)身、背穩(wěn)定塊件和連接梁三個(gè)鋼筋混凝土構(gòu)件組成，它們是清晰的三維并在結(jié)構(gòu)上互相關(guān)聯(lián)。前墻高近14.5m，厚 1.6m，其作用如同擋土墻，其上為支承橋面。在前墻的后面，也在基礎(chǔ)的頂部，有一混凝土塊體（長(zhǎng)6.4mx寬16m），組成了塔的支承基礎(chǔ)，把豎直的作用力傳遞到基礎(chǔ)。
在臺(tái)的后部有兩個(gè)長(zhǎng)方形塊體，12m見方、高8.5m的基礎(chǔ)，兩者軸距21.8m（圖7）。這些塊體用來(lái)錨固塔的穩(wěn)定背索。為此目的，在每個(gè)錨體中設(shè)計(jì)了空室。體塊由長(zhǎng)9.8m 的系梁連接，其長(zhǎng)方形橫截面高3m、寬2.5m。此外，每個(gè)塊體通過(guò)一個(gè)梁（寬4.2m，高3m）與臺(tái)主體相連。
臺(tái)2
臺(tái) 2位于La Ballena溝壑的東側(cè)山坡。因?yàn)檫@一山坡坡度緩和，臺(tái)后需要在自然地面以上12m填土，以提供通道。采用樁基橋臺(tái)方案，以加勁土墻來(lái)穩(wěn)定填土，其作用獨(dú)立于橋面的支承。因此，臺(tái)2由兩根直徑為2m的、與墩柱具有相同特征的豎直圓柱形柱組成。柱間距15m,來(lái)固定橋面以抗扭。
施工工藝
對(duì)地面以上高度不大的結(jié)構(gòu)，最合適的方法是用起重吊車來(lái)安裝橋面。全跨設(shè)臨時(shí)鋼墩以縮短自由跨徑（圖8）。塔的安裝與橋面吊裝同時(shí)進(jìn)行，也分成節(jié)段吊裝。
在緊接著的混凝土澆注后，對(duì)金屬橋面結(jié)構(gòu)進(jìn)行第一階段張拉，以補(bǔ)償應(yīng)力。第二階段張拉影響背索和最后5根前索，在瀝青鋪筑以及路面、緣石和欄桿安裝之前進(jìn)行。在作用了所有的恒載后，最后5根索（包括前、后索）進(jìn)行最后一次的張拉。
橋面板分為兩次澆注。第一次是中間板（從跨中到橋墩），一旦組合截面形成后，澆注懸臂。在澆注懸臂的混凝土后，拆除臨時(shí)支架。此時(shí)，主跨的橋面橫截面和拉索承受全部荷載。最后，進(jìn)行必須遵循的靜動(dòng)載試驗(yàn)，得到橋梁滿足需要的性能。
結(jié)構(gòu)分析
橋面的計(jì)算模型
對(duì)影響橋面、拉索和塔內(nèi)力的總體計(jì)算，建立了一個(gè)三維梁的模型。該計(jì)算模型考慮了施工階段，因?yàn)樵谑┕み^(guò)程中靜力的圖式是不同的。也計(jì)算了通過(guò)實(shí)際混凝土澆注過(guò)程的組合截面的演變，以及由于混凝土板的徐變，內(nèi)力發(fā)生重分布。
拉索的非線性特征，主要發(fā)生在施工過(guò)程第一階段期間的較低應(yīng)力范圍中，通過(guò)割線模量的組成，并將索的有效最終外形近似為拋物線來(lái)加以考慮[4]。對(duì)整個(gè)橋面，建立殼有限元模型來(lái)分析橋面荷載的橫向分節(jié)，來(lái)補(bǔ)充縱向梁模型提供的信息（圖9）。
塔的設(shè)計(jì)
穩(wěn)定拉索便于有效控制塔的不同截面的應(yīng)力分布，如同它減少由橋面懸掛荷載引起的應(yīng)力一樣。塔對(duì)活載的響應(yīng)分析表明，塔基的彎曲力是不能省略不計(jì)的。由于這個(gè)理由，背索系統(tǒng)是這樣的設(shè)計(jì)：塔中引起的彎曲力應(yīng)稍高于由活載引起的彎曲力，以避免高壓應(yīng)力與高拉應(yīng)力的周期交替。
建立有限元模型，使用4節(jié)點(diǎn)、100mm x100mm的板單元來(lái)表示全塔，連接拉索的橫隔梁也包括其中。根據(jù)所進(jìn)行的不同分析，拉索的剛性橫向和縱向支撐完全不會(huì)出現(xiàn)任何總體失穩(wěn)的危險(xiǎn)。
張拉工程
一旦施工過(guò)程完全確定，制訂張拉過(guò)程。在這種情況下，用形成的懸鏈線索來(lái)得到錨固處的索角[5]。圖10表示每索的理論索力（從橋面縱向計(jì)算模型中得到）和從現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量得到的軸力的比較。由圖可見，在前索和背索中計(jì)算模型的精度和張拉過(guò)程的可靠性。每索的最大偏差小于10%，平均偏差小于1%。
索的最大應(yīng)力在通常0.4～0.45fu范圍內(nèi)。因此，疲勞不控制索的設(shè)計(jì)。分析預(yù)期，活載和恒載以及永久荷載的比例，在本橋索力中為0.35。
結(jié)語(yǔ)
Escaleritas高架橋闡釋了將主要道路基礎(chǔ)設(shè)施集合在城市環(huán)境中的巨大潛力。高架橋已經(jīng)成為城市的另一條路，21.5m寬即能適應(yīng)兩側(cè)為寬的路面、中間部分為人行道的雙行車道。Escaleritas高架橋的塔的合理形狀、斜拉索設(shè)計(jì)成沿橋面中軸布置，以及橋面輕置在樁上,這一切為西班牙Las Palmas de Gran Canaria市提供了耳目一新的清晰線形和現(xiàn)代化的印象（圖11）。
