1.概况
伊通河桥是长春市快速轨道交通环线工程中的一座大型桥梁，位于其南侧环线，跨越伊通河。伊通河在桥位处的河道上口宽约140米，桥位北侧紧邻卫星路跨越伊通河的卫星桥，桥址范围水系发达。
根据长春市的整体规划，快速轨道交通环线将作为长春市未来城市交通的大动脉，因此在本桥设计中，为配合长春市的整体发展态势，体现长春市建设的战略目标，将该桥建成一座功能与景观相融合的标志性建筑。
伊通河桥为一座双线轻轨桥梁，主桥采用独塔双索面无背索斜拉桥，跨径布置为31m+44m+130m，引桥采用三跨预应力混凝土连续梁结构，跨径布置为30m+32m+30m。（图1）
图1 伊通河桥全景
桥址处地震基本烈度为Ⅶ度，工程场地的类别为Ⅱ类，地基土自上而下依次分为杂填土层、淤泥质粉质粘土层、粗砂层、泥岩（强风化）层、泥岩（中等风化）层、泥岩（微风化）层，不存在不良地质构造。
长春市的气候类型属温带大陆性半湿润季风气候。一月平均气温-16.3℃，七月平均气温23℃。年平均降水522～615毫米，最大积雪厚度达22厘米，最大冰冻层厚度达1.65～1.8米。春季多西北风，风速最大可达30m/s。
2.主桥结构
伊通河桥主桥结构形式为独塔无背索斜拉桥，塔梁固结。跨径布置为31米+44米+130米（图2）。31米+44米为主塔范围，130米为主跨范围。轻铁线位在伊通河桥址处位于现状卫星桥南侧10米左右（卫星桥为5跨30米简支桥梁结构），本桥主墩基础布置于相邻卫星桥桥台南侧，主跨130米跨越伊通河主河槽，连接墩墩位及引桥墩位与卫星桥墩位保持一致，不影响伊通河的正常使用功能。
图2 桥型布置图（单位：cm）
2.1基础
由于本桥主墩墩位紧邻现状卫星路卫星桥桥台，基础可布置的范围有限，且在施工过程中必须保证主墩基坑的开挖不能影响到相邻老桥的正常使用，因此根据现场的实际条件及工程地质条件，并考虑到了采用大型机械进行施工的可操作性，主墩基础采用了大直径的单圆形沉井基础（图3）。
图3沉井构造图（单位：cm）
沉井直径为20米，深度为17米，共分为3节施工，第一节高6米，第二节、第三节高均为5.5米，封底混凝土为5米厚的素混凝土，顶盖厚为3.5米，沉井底层位于微风化泥岩层内（极限承载力qpk=7000KPa）。沉井井壁厚度100～120cm，在第一节沉井井壁内侧距离刃脚根部0.8米处设置高度为1.5米的凹槽，以增加沉井井壁与封底混凝土的抗剪截面，加强封底混凝土与井壁的连接。为了降低沉井顶盖的弯矩以及封底混凝土的应力值，并且有效增强沉井的整体刚度，在沉井内设置了十字型内隔墙，内隔墙壁厚为100cm，在与沉井顶盖结合的部位加厚至220cm，沉井内隔墙下端与沉井封底接触的部分做成楔形，且与沉井井壁相同设置凹槽。在各节沉井连接处设有接缝短钢筋，并在相联处的上下节井壁分别留有凹、凸槽，以加强各节沉井之间的连接并承受水平剪力。沉井基础较好的克服了施工现场空间条件的制约，取得了较好的效果。
2.2主塔
区别于常规无背索斜拉桥，本桥主塔尤具特色。无背索斜拉桥的桥塔需要平衡牵索力产生的强大倾覆力矩，常规的无背索斜拉桥桥塔是依靠桥塔牵索段的自重来实现的，为此桥塔的各段截面必须与斜索力相对应，桥塔越倾斜，塔身自重的工作效率越高。同时，为尽量降低桥塔承受的水平力，常规无背索斜拉桥会尽量加大斜索的仰角，这样对主梁同等支撑效果时塔身承受的水平力更小。这就意味着，为加大斜索的仰角，必须提高塔高和限制塔身斜度，而限制塔身斜度意味着配重效率的降低。由于这样的矛盾，常规无背索斜拉桥会选择一个体态比较臃肿的桥塔，高度上也无法顾及塔高与跨径的比例是否协调，丧失了结构先天的力度美和协调感。
而本桥主塔的构造方式则完全突破了常规处理的瓶颈（图4），在本桥中，主塔由水平方向的配重塔臂和倾斜的牵索塔臂两部分组成。配重塔臂将常规无背索斜拉桥中浪费到牵索区的工程材料转移到配重效率更高的配重塔臂上，不但加大了与主墩的矢矩，同时兼具了行车系，最重要的是，解除了牵索塔臂对自重的依赖，为设计更协调、更美观的桥梁提供了基本前提。
图4主塔轴侧图
最终，按照建筑美学的完美比例（图5），确定本桥牵索塔臂全高65米，轨顶以上部分60米（小于跨径的1/2），迎索面斜度为3.1：5，背索面斜度为2：5，由两片塔身组成，壁厚为1.5米，位于主梁的两侧。牵索塔臂通过四道翼形横撑连接，在轨顶以上8米开始，牵索塔臂过渡到配重塔臂，两片塔壁通过主塔大横梁及连续配重舱（兼具行车系）连接为整体。
图5主塔构造图（单位：cm）
牵索塔臂与配重塔臂汇集于主墩，通过两个塔壁内的预应力钢束紧密连接为锐利和充满力量感的强大整体（图6）。桥塔采用的44孔大吨位钢绞线群锚更是开创了我国预应力应用水平的先河。
图6主塔钢束布置图（单位：cm）
2.3主梁
主梁采用预应力混凝土拉杆（撑梁）大悬臂箱梁结构（图7），在保证轻轨线界及接线柱与斜索安全距离的前提下，确定主梁全宽为11.6米，桥梁中心两侧各5米范围内设双向1.5％横坡，以满足排水的需要。主梁截面为单箱单室，正常段梁高为2.325米，在距离塔根部大横梁30米范围内梁高按二次抛物线由2.325米渐变到4.325米，以提供足够的截面来抵抗塔梁固结范围较大的弯矩和轴力。主梁上斜索间距为6.5米，每道斜索间设置两道拉杆（撑梁），即3.25米一道。拉杆（撑梁）表示了同一构件在不同受载工况下的受力状态，未施加斜索力前为撑梁，施加斜索力后为拉杆。拉杆（撑梁）为T形截面，全高为50cm，翼缘宽40cm，腹板宽20cm，在设置拉杆（撑梁）相应位置处，主梁箱室内设置横隔板。横隔板厚度为20cm，横隔板不通到顶板，防止主梁局部应力的耦合。
撑梁内设置横向预应力拉杆，拉杆在斜索安装前张拉完毕，在使用阶段将斜索力传递到主梁箱室的腹板。钢筋混凝土撑梁保证翼板在斜索力加载前的安全，当张拉钢束完毕时，钢束对结构的压力由撑杆及贯穿箱室的隔板承担，此时对钢束孔道灌浆。当施加斜索力时，储存在撑杆内的压力释放，形成预应力拉杆将斜索力传递到主箱室腹板的受力模式。
图7主梁断面构造图（单位：cm）
2.4斜索
全桥共设置18对斜索（图8），为扇形空间索面， 尾索角度为20.06°，塔侧张拉。斜索在主梁上的锚固位置在横桥向为距离桥梁中心±5.4米处，竖向为距离主梁顶面0.975米处，主梁在索锚点处设有撑梁及横隔板。斜索在主塔范围内锚固于塔壁内侧距离主塔背索面0.8米处，锚于这里的好处是利用索锚点位于主塔截面形心外侧，其偏心距可以抵消部分斜索拉力产生的负弯矩。斜索采用平行钢丝索，斜索最终张拉控制应力在0.4fpk左右，根据计算最终索力的不同共采用八种规格型号，分别为：PES5-199，PES5-187，PES5-163,PES5-151，PES5-139，PES5-91，PES5-73，PES5-55，锚具采用与之配套的冷铸墩头锚。
图8 斜索
3.主桥技术特点和创新点
3.1长春市轻轨伊通河桥采用全预应力钢筋混凝土桥塔、全预应力钢筋混凝土撑拉杆组合箱梁的双索面独斜塔无背索斜拉桥，造型新颖独特，体现了经济性、功能性和景观性的高度统一，结构体系先进，在国内属首创。
3.2由于长春市处于严寒地区，且根据长春市轻轨工程的工期安排，无法满足轻轨整体式道床的使用要求，因此本工程不得不采用荷载很重的碎石道床。而碎石道床的双线轻轨桥梁，二期恒载和活载集度远远大于一般公路桥梁，且双线轻轨桥宽窄，跨径大，主梁刚度小，对主梁成形状态的控制提出了很高的要求。
3.3桥梁二期恒载和活载集度大决定了斜索张拉力随施工阶段的变化大，提高了桥塔和主梁预应力的配置难度。
3.4提出了全新的“牵索塔臂和配重塔臂组合式无背索斜拉桥桥塔”构造方式，改变了传统桥塔牵索区对自重的依赖，避免了传统无背索斜拉桥所必须的钢结构主梁，使得比例更加协调优美、造价更经济的无背索斜拉桥得以实施。
3.5全桥主体结构采用全预应力钢筋混凝土结构，受到混凝土容许应力幅度很小的限制，在设计中需要对结构受载历程精确分析。
3.6全预应力钢筋混凝土结构存在收缩、徐变，它们会影响成桥线型。而轨道交通对于线型的要求要远远高于一般公路桥梁，如成型状态与目标状态存在差异，需要通过增加或减少碎石道床的厚度来达到轨道平顺的目的，这样一来改变了二期恒载的集度，又会反过来影响桥梁的成桥线型。为此设计对结构收缩、徐变的分析把握需要非常精确。
3.7主梁的细部构造和受载历程复杂，主梁截面是否能够协同工作需要更丰富和更先进的技术手段来分析处理。
3.8桥塔为高标号大体积混凝土结构，配重塔臂的刚度随浇筑阶段不断改变，常规的施工方式难以完成桥塔的建设。项目组创造性的提出“主动支撑”概念，研究了具体的施工工艺，不仅有效的解决了桥塔随施工过程中由于支架变形引起的内应力被后浇段固化的问题，同时还可以主动调整结构的预存应力。
3.9配重塔臂和牵索塔臂通过单束张拉力达到830.4吨、水平竖直各配置19930吨的强大预应力联系为有机的整体，其中需要解决超大预应力钢束孔道成型技术、超高预应力管道灌浆技术、超大群锚密集锚固锚下构造技术等技术难题。
4.有关资料
设计单位：天津市市政工程设计研究院
施工单位：中铁十三局集团第六工程有限公司
建设单位：长春市轨道交通有限公司
混凝土用量：9200
钢材用量：690t
造 价：3000万
建成日期：2006年10月
