斯罗博达桥的加固设计与施工

谨以本文纪念科索沃战争20周年，并献给参与过科索沃战争后塞尔维亚桥梁重建工作的桥梁工程师们，尤其是塞尔维亚的桥梁重建中做出过贡献的中国工程师们。

作者：王应良，职业桥梁工程师，工学博士，英国皇家特许工程师(CEng 584540)，曾参与过科索沃战争后塞尔维亚的桥梁重建工作。

1 概述
该桥建于1976年至1981年之间，是当时最大跨度单索面双塔斜拉桥。 1999年4月4日，Sloboda桥在科索沃战争中被北约被两枚战斧导弹严重损坏。这种国家象征的破坏对当地居民来说是一次巨大的情感冲击，其次是非常可以理解的苦涩。BCEOM受欧洲重建机构委托进行结构损坏调查。通过计算逐步处理局部拆除过程，与调查结果相关，明确了每种构件的加固潜力。这项原始研究是一个不可分割的组成部分。斜拉桥计算中的虚拟的倒拆法在这个桥中变成现实。

1999年4月4日由于北约的袭击桥梁遭到部分破坏，北约飞机炸毁后的本桥如图1和图2所示。自从2000年完全根据原来的设计开始修复，2005 年10月11日修复后开通，修复后的本桥如图3所示。

图1 北约炸毁后的斯罗博达桥

白色：未有损伤的部分，灰色为部分损伤结构；黑色为全部损伤结构和重新修建部分
图2 炸毁后的斯罗博达桥的参与部分

图3 修复后的斯罗博达桥

2 原桥简介
斯罗博达桥1981年建成，位于前南斯拉夫(今塞尔维亚)的诺维萨德市，跨越多瑙河，这座桥建成时是当时最大跨度的钢箱梁斜拉桥。桥梁总长1312 m，从诺维萨德岸开始 (左侧)，本桥包括：
a) 近岸侧的预应力混凝土连续梁桥长301 m。
b) 连续结合梁引桥460 = 240 m。
c) 正桥为斜拉桥，孔跨布置为260 351 2 60 = 591 m。
d) 右岸侧的结合梁引桥360 = 180 m。
主桥为斜拉桥，孔跨布置为260 351 2 60 = 591 m，结构总体布置如图4所示。斜拉索为单索面稀索体系。 本桥钢箱梁承载6车道公路，主桥的主梁采用倒梯形钢箱梁，节段长度16.0 m。主梁高3.80 m，桥面宽度27.60 m。结构体系为塔梁固结，塔墩铰接体系。
斜拉索在主梁上锚固点之间距离为：30 30 60 54 48 48 51 48 48 54 60 30 30m

图4斯罗博达桥主桥总体布置

主梁采用倒梯形截面，箱梁下翼缘宽13.0m，梯形箱梁的上口宽16.0m，两侧挑臂各宽5.74m。箱梁高3.8m。桥梁总宽27.68m，桥梁横向布置为0.24m(人行道栏杆) 1.5m(人行道) 0.6m(防撞栏杆) 3X3.25m(行车道) 0.6m(中间带) 2.3m(中间拉索布置区) 0.6m(中间带) 3X3.25m(行车道) 0.6m(防撞栏杆) 1.5m(人行道) 0.24m(人行道栏杆)=27.8m。
为了便于制造和架设，主梁采用单箱三室结构，中间箱子的宽度为4.0m，顶板和底板都采用板式纵向加劲肋。腹板上面单侧布置纵向T型加劲肋，斜拉索锚固在中间的箱子内，外侧的两个腹板采用斜腹板。斜腹板和水平线的夹角为68.45°。为了便于钢箱梁的制造，钢箱梁在工厂分块制造成为板单元，然后用高强螺栓拼接成整体的钢箱梁梁段。但是所有的；梁段之间的纵向接头都采用焊接。横隔板间距3.0m，行车道部分的纵向加劲肋的间距为600mm，加劲肋宽上口宽300mm，下口宽100mm，高 250mm，壁厚 8mm。人行道部分的纵向加劲肋采用板式加劲肋。桥面板的最大厚度25mm，最小厚度11mm。底板的最大厚度40mm，最小厚度12mm。腹板的最大厚度40mm，最小厚度10mm。

图5 主梁横截面

桥塔采用独柱钢桥塔，基础采用混凝土桩基，桩基直径120到150cm。桥塔高度58.7m。桥塔横向宽度保持不变为2070mm，纵向宽度由塔顶的3100mm线性变化为塔底的3600mm。桥塔钢板的厚度为30~70mm，桥塔的竖向加劲肋采用T型加劲肋，竖向每隔3.1~3.5m 设置一道横隔板。

图6 主塔横截面

斜拉索采用单索面稀索体系，斜拉索采用直径7mm的钢丝，钢丝的根数从208根到312根。斜拉索采用冷铸锚，钢丝的抗拉极限强度为1600 MPa，设计最大应力为0,45倍的极限抗拉强度，大约 720 MPa。

3 斯罗博达桥的修复
自从2000年完全根据原来的设计开始修复，2005 年10月11日修复后开通。经过计算和参与寿命评估以后，修复方案如图8所示，对白色所示的未损伤的部分保留，对灰色为部分损伤结构进行加固；对黑色为全部损伤结构切除并重新修建。
本桥的加固设计由塞尔维亚 DEL ING d.o.o.咨询公司和贝尔格莱德大学土木工程完成 ，钢箱梁和钢塔的制造和架设由德国DSD公司完成。其中作者的好友A. 博雅 维奇担任总设计师，德国DSD公司的项目经理为何赛中（1983年毕业于西南交通大学桥梁工程专业，后来获得德国波鸿大学博士学位）博士。

图7 炸毁后的斯罗博达桥的修复方案

1） 加固损坏的桥梁基础

搭临时支架把桥梁支起来，逐步修复基础。

图8 加固基础

2） 切除损坏的桥塔

3） 切除损坏的主梁

图 损坏的主梁部分

加固破坏的主梁

架设新的桥塔

5）采用悬臂拼装法架设新的主梁

加固完成后的新斯罗博达桥

作者在建成后的斯罗博达桥下

鸣谢：致谢A. 博雅 维奇先生和塞尔维亚科学院院长尼古拉-哈丁院士提供部分桥梁照片。

参考文献: 王应良，高宗余 欧美桥梁设计思想，中国铁道出版社，2008，北京

作者简介：王应良 工学博士，教授级高工，英国特许工程师(CEng 584540)。在12个国家设计和咨询大型桥梁30多座，包含了公路桥，铁路桥和公铁合建桥。主要研究方向为：钢桥，钢-砼结合梁桥，桥梁总体设计。2012年后以第1作者或通讯作者在德国，英国，瑞士，中国等发表钢桥，钢-砼结合梁桥领域的论文14篇。其中SCI收录7篇，EI收录12篇。获得2016年度《英国桥梁工程学报》优秀论文奖。