１．概況
北京五環(huán)路石景山南站高架橋，全長1180m，主橋采用四跨連續(xù)獨塔預應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大陸性季風氣候。年平均氣溫10～12℃左右。全年無霜期180～200天。年平均降水量600mm?；撅L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。橋址場地沒有不良地質現象，處于地震基本烈度8度區(qū)內。
本橋采用為六車道高速公路標準，設計速度100km/h。大橋以49º的斜交度跨過石景山南站咽喉區(qū)，現有電氣化鐵路7股道，遠期規(guī)劃為11股道，鐵路線間距小，行車密度大。為了減小施工對橋下鐵路交通的影響，大橋采單鉸平轉轉體法施工，轉體梁部長度168m，轉體重量14000t，創(chuàng)造了曲線橋梁單鉸轉體重量的新世界記錄。
圖1 北京五環(huán)路斜拉橋效果
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主橋為45m+65m+95m+40m=245m四跨連續(xù)獨塔單索面的預應力混凝土部分斜拉橋（圖2），采用塔、梁、墩固結體系，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預應力混凝土箱梁結構，頂板寬28.76m、底板寬17.0m、梁高2.5m。箱梁內頂、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整到箱梁中線處，將內、中、外腹板厚度分別定為50cm，35cm，35cm，75cm（圖3）。在斜拉索錨固點處頂板、腹板局部加厚（圖4）。
圖3 主梁一般橫截面(單位：mm)
圖4 主梁斜拉索錨固點處截面(單位：mm)
?、?nbsp;主塔
本橋為單索面斜拉橋，為了加強順橋向剛度、改善景觀效果，采用了順橋向的倒“Y”字形結構（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。主塔下部為實體段，橫橋向厚度為2.0m，為了加強主塔的橫向剛度，塔的下部順橋向采用變寬度（由交叉點的3.27m變?yōu)楦康?.0m）的結構形式，并在內部設置有寬翼緣熱軋T型鋼；主塔中部順橋向寬度為5.1m、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，順橋向寬度為5.7m、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)向預應力。
圖5 主塔輪廓
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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。為了方便橋梁的轉體施工，將主墩根部3.0m部分連成邊長為12m的正方形實體段，轉體完成后與承臺固結，形成塔梁墩固結的斜拉橋體系。
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全橋共設斜拉索六組，每組斜拉索由2根PES（FD）7-451低應力新型索體的雙層PE熱擠聚乙烯拉索構成（1670Mpa高強低松弛鍍鋅鋼絲）。為了以后斜拉索更換的需要，在主梁、主塔上預留了臨時斜拉索的張拉錨固構造。
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，其直徑和設計索力是目前國內最大的，為此在錨具的設計、冷鑄料的配方、制索工藝、超張拉及靜載試驗等方面均作了深入的研究。
⑸轉體結構及主墩基礎
轉動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，轉動時所需的牽引力較小，后者摩阻力力矩大，轉動時所需的牽引力較大。一般說來，單鉸體系需要的施工機具、場地比環(huán)道支承體系的要少，因而經濟性較好、技術難度大，目前世界上還沒有萬噸級轉體法施工的曲線橋梁。根據橋位所處的地理條件，研究提出了轉體施工方案和相應的結構設計方案(圖6、圖7、圖8)。
圖6 轉體立面布置
主墩承臺厚5m，其中轉體施工階段厚4m，余下1m在轉體施工完成后現澆。承臺下共有18根φ1.5m的鉆孔灌注樁，承臺主體部分邊長為15.2m，樁的中心距為4.2m、樁長為30m。為了放置轉體施工牽引索反力座，承臺兩側各增加長4m、寬4.4m、厚4m的平臺，并與承臺共同受力。
圖7 轉體系統(tǒng)總布置(單位：cm)
圖8 轉體部分主梁布置(單位：cm)
圖9 轉體準備就緒
?。常饕夹g特點和創(chuàng)新點
本橋單鉸轉體重量達14000t，國內外還沒有萬噸以上轉體法施工曲線斜拉橋的先例。
?、呸D體法施工的預應力混凝土單索面曲線斜拉橋，單鉸轉體重量達14000噸的轉體結構設計與重心控制技術；
⑵斜拉索設計索力1250t，主梁、主塔上每一錨點2束達2500t集中力的斜拉索施工與錨固點局部應力處理技術；
為了有利于轉體施工、降低工程造價、便于維修養(yǎng)護，斜拉索采用稀索體系，每一錨固點處兩束斜拉索合計2500t的集中力，索力居國內第一位，設計中沒有使用常規(guī)的模型試驗法，轉而采用先進的計算機仿真技術和新型7-7φ5低回縮量（〈1mm）鋼絞線群錨預應力體系，提出了全新的斜拉索錨點構造設計和局部應力處理技術，克服了使用高強精扎螺紋鋼筋作為預應力筋帶來的預應力鋼筋間距較小、有效預應力不好控制及普通鋼筋無法布置的缺點，提高了工程可靠性、降低了工程造價。
?、?nbsp;14000噸轉體球鉸設計與施工技術。
轉體總重量14000噸，上、下盤混凝土均為C50，球鉸結構由鋼面板、四氟塊、混凝土組成，球鉸的直徑由混凝土壓應力和上下面板間圓形聚四氟乙烯滑板的壓應力控制，聚四氟乙烯滑板的設計應力達89MPa，創(chuàng)全國之最(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、國家優(yōu)質工程銀質獎。
?。矗嘘P資料
橋 名：北京五環(huán)路斜拉橋
橋 型：獨塔曲線PC斜拉橋
跨 徑：95m
橋 址：北京市
設計單位：中鐵工程設計咨詢集團有限公司
施工單位：中鐵大橋局集團第一工程有限公司
混凝土用量：11310 m3
鋼材 用量：2389.3 t
造價：1.3億元
建成 日期：2003年10月
