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苏州市位于长江三角洲中部，有着二千五百年历史的苏州，在春秋时已是天下名都。悠久的历史、富饶的土地孕育了璀璨的历史文化，今天经济高速发展的苏州更显示出了朝气蓬勃的新貌。
2002年1月，苏州市建设局组织进行了苏州竹园大桥、马运大桥设计方案竞标，苏州市市政工程设计院参加投标的方案中有二个设计方案一举中标。竹园大桥东接劳动路，西连竹园路，北侧不远处为狮山大桥及新建成的苏州体育中心，桥梁跨越京杭大运河，是连接苏州中心城区和新区的城市桥梁，该桥的建设，将极大的改善苏州城西的交通状况，加强中心城区和新区的联系，进一步优化的苏州的投资环境。
竹园大桥主桥采用结构新颖的自锚式悬索桥结构体系，为保证设计任务的顺利完成，苏州市市政工程设计院邀请同济大学建筑设计研究院联合进行设计，并结合工程的具体情况，由有关部门牵头，邀请有关单位联合成立科研课题组，对工程中有关具体的技术难点进行专题攻关。
竹园大桥主桥采用结构新颖的三跨自锚式悬索桥体系， 主桥：三跨自锚式悬索桥 33m+90m+33m=156m ，主桥一跨过河，两侧各自与引桥相接 , 西引桥均为预制空心板梁 ,跨径组合为13m(左斜10.5 o )+13m(左斜7.5 o 、跨创业路净高 >4m)+16m(变宽14.2m～17.8m)+20m(左斜5 o )+20m(正交)+20m(正交)=102m; 东引桥：为预制空心板梁5×20m+10m=110m。 主桥基础由主墩、边墩及临时锚碇三部分组成，其中 7 # 、 8 # 为主墩； 6 # 、 9 # 为边墩；临时锚碇设在与主桥相邻的引桥桥墩之间，主要承受钢梁合龙前的主缆水平拉力。 6 # ~9 # 墩均采用群桩基础。临时锚碇采用地下连续墙和抗拔桩的组合结构体系。 下部结构均采用钻孔灌注桩基础，柱式墩，重力式桥台。桥梁全长： 378m(k0+240<斜10.5度>～k0+618) (桥台尾～桥台尾)。
2 自锚式悬索桥国内外现状、水平和发展趋势：
1915 年德国工程师在科隆的莱茵河上建造了第一座大型自锚式悬索桥科隆 - 迪兹桥，在二十世纪三十年代，美国和德国修建了许多自锚式悬索桥， 1954 年，德国工程师杜伊斯堡完成了一座 230 米的大跨度自锚式悬索桥；日本的北港桥跨度 300 米建于 1990 年，为斜吊杆自锚式悬索桥； 2000 年建成的韩国永宗桥跨度也为 300 米，造型尺寸与北港桥相似；最近美国旧金山奥克兰海湾大桥重建计划中将有二座自锚式悬索桥，其中包括一座独特的独塔自锚式悬索桥和一座常见的三跨双塔自锚式悬索桥。近年来，国内外的工程师对自锚式悬索桥的关注和研究，充分说明这种桥型在中等跨径上是一种经济美观很有竞争力的桥型方案。从二十世纪八十年代开始起，世界上开始设计建造小跨度的悬索桥，此类悬索桥为避免庞大的锚碇基础，并能在各种地质条件（包括软土地基基础）下修建，均采用自锚式结构，自锚式悬索桥桥型在国内刚刚起步，已建成的有常州广化桥（刚性索自锚式悬索桥）及广西桂林丽君桥（柔性索自锚式悬索桥），丽君桥最大跨径为 72 米，而正在建设中的竹园大桥无论在跨度（中跨 90 米），还是在宽度（全宽 37 米）上均超过丽君桥。
3 主桥上部结构设计构造
竹园大桥主桥上部结构采用三跨自锚式悬索桥，桥梁全宽 37.0 米。主梁采用钢－砼叠合梁，标准梁高 2.45 米，主塔为钢筋砼结构，塔高 26.0 米，采用线型流畅的半弓形主塔，造型新颖、别致。主梁纵向为全飘浮体系，塔梁分离。横桥向在塔内侧设横向限位装置。
桥梁纵向设 R=2500 米的竖曲线，竖曲线基本覆盖了主桥全长，两侧接 3% 的纵坡，桥面横坡为双向坡坡度 2% 。
叠合梁上设 90mm 的沥青铺装。
3.1 主梁
竹园大桥主梁为三跨连续结构，除边跨端锚段采用砼截面形式外，其余均为叠合截面，全桥叠合梁梁高 2.45 米，宽 37.0 米，由二根箱形钢主梁和钢横梁、小纵梁组成的钢构架与 0.25 米厚的砼桥面板形成整体叠合截面。
叠合梁全桥共分 29 个节段，包括中跨标准节段、塔处 6 # 段、边跨节段及端锚处过渡节段。钢梁采用全焊结构。
钢箱梁在吊杆位置锚固处，设两道横隔板，与吊杆（井字形）锚箱联成整体，两道横隔板与钢横梁对应布置。砼端锚梁与边跨叠合梁通过 1 # 节段过渡，采用钢梁端部的端板，通过端板两侧面的抗剪栓钉及预应力钢筋作用，将砼梁与叠合梁牢固连接。砼端锚架采用分体式砼箱形截面（与叠合梁截面形式对应）双箱之间由强大端横梁联成整体。
与钢构架结合成一体的钢筋砼桥面板。桥面板分预制板和现浇缝部分，现浇接缝砼通过钢梁顶面的抗剪栓钉、预制板的外伸钢筋及接缝纵横向钢筋联结成整体。
3.2 主塔
竹大桥主塔采用扁平的半弓形环状双塔，双塔间不设横梁，为钢筋砼结构。塔直立部分作为主体受力构件，主要承担主缆传递过来竖向力及不平衡水平力。弯曲弧形部分作为辅助构件，承担索塔侧向稳定，二部分在塔顶、底部联成整体。
主塔全高约 26 米，桥面以上高约 15 米。直立部分及弧形部分均为实体矩形截面，主梁搁置在伸出的牛腿上。牛腿顶面以上塔身作等截面布置，直立部分为 1.0 × 2.2 米，弧形部分为 0.75 × 0.8 米，至塔顶附近，二者合二为一；牛腿顶面以下，直立部分为双向变截面，纵向由 2.2 米增至 3.0 米，横向由 1.0 米过渡至塔底为 4.85 米，弧形部为单侧变截面，纵向尺寸保持 0.8 米不变，横向尺寸由切点位置 0.75 米过渡至塔底。
3.3 主缆
竹园大桥主缆共 2 根，主缆横向间距 29.5 米，矢跨比约为 1/8 ，总索力约为 3000 吨 / 根，设计采用每根主缆由 19 股平行钢丝成品索（不带外护套）编制而成，每股成品索由 61 丝φ 7 的钢丝组成，每股成品索的破断荷载为 3920KN 。标准强度σ b =1670MPa ，安全系数 K=2.5 。
主缆采用冷铸锚锚固体系，冷铸锚头现场铸造，在主缆散索鞍后，主缆呈辐射形散开，每根主缆分成 19 股，分别锚固在端锚梁上。
3.4 吊杆
全桥吊杆共 27 对，中跨吊杆间距 5.0 米，边跨 4.5 米。吊杆采用单根成品钢丝索，冷铸锚锚固体系。
吊杆与索夹采用耳板销接，下端与梁体为冷铸锚锚固，张拉端设在钢箱内。
边跨靠边墩的第一根吊杆为刚性杆，刚性杆与索夹采用销接，与主梁采用球垫铰连接，以适应主缆的变形。刚性杆材料采用 40CrNiMoA 合金钢。
吊杆防腐方案采用：吊杆外套不锈钢管；与钢梁结合处加防水罩；钢梁预埋管内注防腐油脂；下锚头加保护罩并注防腐油脂。
3.5 索鞍
索鞍由鞍体、索鞍底座上平板及盖板等组成。全桥共 4 个索鞍。鞍体采用 ZG310-570 铸钢整体铸造，底部设 3mm 不锈钢板，不锈钢板与鞍体间采用焊接连接。底座上平板为 Q345qD 钢板，厚 125mm ，纵向开槽，槽深 25mm ，上铺 7mm 厚四氟乙烯板，以保证鞍体在施工阶段可纵向移动，底座上平板与主塔顶预埋钢板采用高强螺栓连接。成桥后，鞍体应与底座上平板采用高强螺栓予以固定。
在架设主缆时，鞍体在纵桥向设置预偏量，在随后的施工过程中，根据施工控制要求，可对索鞍进行限量顶推。成桥后，索鞍内主缆切线交点应与主塔中心线吻合。
成桥后，索鞍上应设置保护罩，以避免索鞍长期处于暴露状态。
3.6 索夹
竹园桥索夹采用两个铸钢半圆构件，采用高强螺栓对接（左右对接），由于吊杆力大小及索夹处主缆倾斜角度的不同，索夹的长度及对接所需螺栓数量也不同，全桥共有 27 对索夹， 5 种类型。
3.7 散索套
散索套的作用是将主缆由一根整体索股分散成 19 股单束，构造与索夹基本相同。
4 临时锚碇设计构造
临时锚碇是施工期间的临时抗拉力结构，位于靠主桥侧的引桥桥墩之间，采用地下连续墙和抗拔钻孔桩组合的结构形式。
抗拔桩应先于连续墙施工，桩头与连续墙连接部位的处理方式同桩与承台的连接。连续墙施工完成后，待墙体混凝土强度达到设计强度的 60% 后，方可开挖后侧张拉仓内的土方。连续墙施工前后，墙前侧土体严禁开挖。埋于墙体及土体内的临时锚杆预留管道必须顺直，管道连接处内壁平坦、光滑。
在上部结构的钢梁全部合龙，主缆自锚后，可解除临时锚杆。在钢梁自锚前，锚杆拉力应根据施工控制的要求进行调整。在临时锚碇顶面按设计要求设置水平位移观测点，以观测临时锚碇的工作状况。
5 主桥科研目的及立项
根据竹园大桥的实际情况，我们拟定了三个课题组织力量进行技术攻关，下面将课题的简单情况进行介绍，具体研究成果将另行撰文论述。
5.1 悬索桥索塔合理结构研究
半弓形环状塔形，线形流畅，突破了传统中小跨径悬索桥的门式塔型。但由于索塔外侧增加了相对柔性的弧形结构，使得整个结构的受力变得极为复杂，在复杂应力作用下，可能出现砼开裂现象。
由于该塔型在国内外属首例，没有相应成功的经验借鉴，有必要对该塔立项进行研究，研究根据索塔的模型设计，进行计算机三维仿真分析，对索塔进行在各种荷载工况下的空间受力及稳定性研究，根据计算分析结果对索塔构造进行优化。
5.2 悬索桥新型索夹、索鞍的研究
小跨度自锚式悬索桥与大跨度悬索桥除了受力性质有根本区别外，在结构上也有区别，其中主缆的构造有本质的不同，大跨度悬索桥主缆采用现场编索法组成平行钢索，这种形式的主缆需复杂的编丝机及附属的锚道索，因此主缆施工周期长，价格昂贵，小跨度悬索桥无法采用，因此自锚式悬索桥常采用工厂生产的带 PE护套的成品索，其优点是可免去大跨度悬索桥现场编索的一套复杂工艺设备，从而大大降低了主缆的造价，运输安装均很方便，而且与斜拉索一样带PE防护套，提高了主缆防腐性能。索的结构形式变更后索夹及索鞍结构也必须作相应调整，索夹及索鞍是悬索桥两个关键构造，索夹保证桥面横梁上的荷载通过吊杆传递到主缆上去，索鞍保证主缆的垂直荷载传递到塔上去。已建成的桂林丽君桥因跨度小，桥面窄，荷载轻，采用的施工方法是满堂支架断航施工，情况与竹园大桥不同，虽然已在索夹索鞍设计构造方面作了一些探索，但其索夹索鞍的结构体量仍较大。主缆采用单根带PE护套的成品索，直径已是目前国内最大的，而竹园大桥主缆索力为丽君桥的2～3倍，再采用单根成品索加大尺寸，主缆加工、运输、安装都会很困难，且没有现成的工厂产品，因此竹园大桥设计采用多根成品索组合成悬索桥主缆，由于目前国内尚未研制生产过多根成品索主缆的索夹和索鞍，因此需重新设计试制新型的索夹索鞍。
5.3 主缆梁端锚固特点研究
自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥，它不需要庞大的锚碇，而是把主缆锚固到加劲梁的两端，锚固端需要承受强大的锚固力，而加劲梁可供锚固用的断面较小，因此需要对锚固结点进行研究，使其能满足各种工况下的空间受力要求，构造不至于太复杂，且有良好的施工可操作性。
为了避免大跨度悬索桥现场编索的复杂工艺设备，竹园大桥主缆首次采用了多根带 PE防腐套的成品索，其梁端锚固形式也将和其它悬索桥不同。另外，由施工过程决定了需要临时地锚，临时地锚与永久锚的连接处理也是端锚设计中需要考虑的问题。为确保主缆梁端锚固结点安全可靠、经济合理，需要对主缆梁端锚固结点作专项研究。
6 结语
自锚式悬索桥在国内的发展才刚刚起步，苏州竹园大桥是目前我国正在设计建设中跨度最大的自锚式悬索桥。随着社会经济的发展，人们对桥梁建设的要求已不仅仅满足于跨越及交通的功能上，而要求设计师能构思出更新颖更别致的桥梁造型，竹园大桥采用的这种造型新颖别致的自锚式悬索桥，在桥梁的美学、结构等领域均作了有益的探索和实践。 | 
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