钢桥悬索桥123

1、 悬索桥悬索桥 3-1 悬索桥的基本结构、结构类型悬索桥的基本结构、结构类型3-2 悬索桥的悬索桥的分类、特点及其适用性分类、特点及其适用性第一节第一节 悬索桥的结构体系悬索桥的结构体系u 悬索桥，是指以悬挂于桥塔之上的悬索桥，是指以悬挂于桥塔之上的主缆主缆（亦称悬（亦称悬索）为主要承重结构的桥梁。其缆索的形状由力的索）为主要承重结构的桥梁。其缆索的形状由力的平衡条件决定，一般为平衡条件决定，一般为抛物线抛物线。图图3.1-1 传统悬索桥立面图传统悬索桥立面图u 悬索桥的构造方式是悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在许多桥梁世纪初被发明的，现在许多桥梁使用这种结构方式。适用范围以使用这种

2、结构方式。适用范围以大跨度和特大跨度公路桥大跨度和特大跨度公路桥梁为主梁为主。u 悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由桥梁，由主缆、索塔、锚碇、吊索、桥面系主缆、索塔、锚碇、吊索、桥面系等部分组成等部分组成。 n 悬索桥的主要体系悬索桥的主要体系l 按照主缆的锚固方式分为：按照主缆的锚固方式分为：外锚式外锚式与自锚式悬索桥与自锚式悬索桥l 按照有无加劲梁分为：按照有无加劲梁分为：刚性悬索桥刚性悬索桥与柔性悬索桥与柔性悬索桥l 按照吊索平面内主缆数分为：按照吊索平面内主缆数分为：单链单链与双链悬索桥与双链悬索桥l 外锚式悬索桥外

3、锚式悬索桥与自锚式悬索桥与自锚式悬索桥 （1）外锚式悬索桥）外锚式悬索桥 传统悬索桥，主要承重结构传统悬索桥，主要承重结构主缆的锚固梁或者锚固支主缆的锚固梁或者锚固支架，置于悬索桥结构外的山体或者庞大的锚固体中，主缆的巨大架，置于悬索桥结构外的山体或者庞大的锚固体中，主缆的巨大拉力依靠两端的锚固体传递给地基，称为外锚式悬索桥。绝大多拉力依靠两端的锚固体传递给地基，称为外锚式悬索桥。绝大多数悬索桥的主缆都采用外锚的方式进行锚固。数悬索桥的主缆都采用外锚的方式进行锚固。外锚式单跨外锚式单跨双塔钢箱梁双塔钢箱梁悬索桥悬索桥（2）自锚式悬索桥）自锚式悬索桥 主缆锚固在自身加劲梁端部，依靠桥梁自身结构来

4、平衡主缆锚固在自身加劲梁端部，依靠桥梁自身结构来平衡主缆强大的拉力。主缆强大的拉力。 特点特点：不需要在悬索桥体外开挖土方修建庞大的锚固体，：不需要在悬索桥体外开挖土方修建庞大的锚固体，并且使加劲梁获得预压应力。并且使加劲梁获得预压应力。 广东佛山平胜大桥广东佛山平胜大桥自锚式自锚式独塔单跨四索面自锚式悬索桥独塔单跨四索面自锚式悬索桥 自锚式悬索桥：对地基要求相对降低，不再局限于地基较差、自锚式悬索桥：对地基要求相对降低，不再局限于地基较差、锚碇修建困难的地区；适用跨径为锚碇修建困难的地区；适用跨径为100400m。目前我国所建造。目前我国所建造自锚式悬索桥跨径多数不足自锚式悬索桥跨径多数不足

5、200m。世界上第一座采用钢筋砼加劲梁的世界上第一座采用钢筋砼加劲梁的自锚式悬索桥，两端锚固在主梁上。自锚式悬索桥，两端锚固在主梁上。 金湾悬索桥总长金湾悬索桥总长198m，其中主桥长，其中主桥长108m，引桥长引桥长90m，总造价，总造价498万元。万元。 u 主跨主跨157m，桥梁横向，桥梁横向设置为双主梁结构，中间设置为双主梁结构，中间用钢横撑联结，桥梁全宽用钢横撑联结，桥梁全宽38.6m。天津富民桥天津富民桥自锚式悬索桥自锚式悬索桥l 刚性悬索桥与柔性悬索桥刚性悬索桥与柔性悬索桥 区别在于区别在于有无加劲梁。有无加劲梁。（1）刚性悬索桥）刚性悬索桥 其行车道往往由具有其行车道往往由具有

6、较大刚性的加劲梁较大刚性的加劲梁和桥道系组成，和桥道系组成，加劲梁除了提供桥面，同时还改善桥梁的刚度。加劲梁除了提供桥面，同时还改善桥梁的刚度。 公路和铁路的悬索桥都必须采用刚性悬索桥。公路和铁路的悬索桥都必须采用刚性悬索桥。（2）柔性悬索桥）柔性悬索桥 其行车道没有加劲梁，只设桥道梁和桥面。结构刚度很小，其行车道没有加劲梁，只设桥道梁和桥面。结构刚度很小，桥面会随着主缆的变形而产生较大的挠度。桥面会随着主缆的变形而产生较大的挠度。l 单链悬索桥与双链悬索桥单链悬索桥与双链悬索桥 （1）单链悬索桥是指一个吊索平面内只设一根主缆。）单链悬索桥是指一个吊索平面内只设一根主缆。 （2）双链悬索桥是指

7、在一个吊索平面内设有）双链悬索桥是指在一个吊索平面内设有两根线形两根线形不同的主缆不同的主缆，又称为复式主缆悬索桥。，又称为复式主缆悬索桥。重庆北碚朝阳大桥重庆北碚朝阳大桥双链悬索桥双链悬索桥n 双链悬索桥结构太过复双链悬索桥结构太过复杂，外观也不够简洁，所杂，外观也不够简洁，所以应用较少，尤其是大跨度以应用较少，尤其是大跨度悬索桥。悬索桥。l 悬索桥的悬索桥的主要承重构件是主要承重构件是悬索悬索，它主要，它主要承受拉力承受拉力，一般用，一般用抗拉强度高的抗拉强度高的钢材钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。l 主缆只受拉力，并且全截面受力均匀，可以充分发挥钢材主缆只

8、受拉力，并且全截面受力均匀，可以充分发挥钢材特性，受力合理，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力特性，受力合理，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到最大，跨径可以达到1000米以上。米以上。u 悬索桥的基本组成悬索桥的基本组成日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥跨径跨径1991m1、传统外锚式悬索桥、传统外锚式悬索桥p 结构受力特点：结构受力特点： 传力顺序：加劲梁传力顺序：加劲梁吊索吊索主缆主缆锚碇及桥墩锚碇及桥墩 悬索桥的优点：悬索桥的优点： 结构构造简单、轻便、易于标准化生产，便于运输；结构构造简单、轻便、易于标准化生产，便于运输； 所有结构自重均由缆索单独承担，加劲梁施工

9、时可利用主所有结构自重均由缆索单独承担，加劲梁施工时可利用主缆吊装，方便，安全；缆吊装，方便，安全； 外形优美，养护维修方便。外形优美，养护维修方便。 悬索桥的缺点：悬索桥的缺点： 主缆作为柔性结构，在可变荷载作用下，会改变几何形状，主缆作为柔性结构，在可变荷载作用下，会改变几何形状，引起桥梁产生较大的挠曲变形；引起桥梁产生较大的挠曲变形； 悬索拉力沿索长变化，等截面主缆的大部分强度无法充分悬索拉力沿索长变化，等截面主缆的大部分强度无法充分利用；利用； 动力性能较差，锚碇工程量大。动力性能较差，锚碇工程量大。2、花色悬索桥花色悬索桥 （1）上承式悬吊板桥上承式悬吊板桥 比悬索桥抗扭刚度大，稳定

10、性好，不需要锚固。比悬索桥抗扭刚度大，稳定性好，不需要锚固。目前修建的跨度均在目前修建的跨度均在50150m。 由美籍华人林同炎首创，于由美籍华人林同炎首创，于1972年在哥斯达里加建成跨年在哥斯达里加建成跨径为径为108m的科罗拉罗桥。的科罗拉罗桥。 湖南洞口淘金桥湖南洞口淘金桥 自锚上承式悬吊板桥，自锚上承式悬吊板桥，跨径为跨径为70m，桥面宽，桥面宽4.5m，1989年建成通车。年建成通车。 不设桥塔，主缆索在桥不设桥塔，主缆索在桥面下部，上部砼作为桥面，面下部，上部砼作为桥面，犹如反向的悬索桥，故又称犹如反向的悬索桥，故又称反向悬吊桥反向悬吊桥。（2）悬索拱桥）悬索拱桥 两个悬挂点更近

11、，增强了全桥的整体刚度，与一般的两个悬挂点更近，增强了全桥的整体刚度，与一般的悬索桥相比，有较大的悬索桥相比，有较大的刚度优势刚度优势。 吊索自由长度缩短，对全桥的吊索自由长度缩短，对全桥的动力特性、稳定性有利动力特性、稳定性有利。聊城徒骇河特大桥聊城徒骇河特大桥 中承式悬索拱桥，中承式悬索拱桥，全长全长194米，桥面宽米，桥面宽36米，主孔跨径达米，主孔跨径达100 米。米。 聊城徒骇河特大桥聊城徒骇河特大桥 这座大桥也是聊城市第一座特大型桥梁，大桥桥这座大桥也是聊城市第一座特大型桥梁，大桥桥体造型新颖，气势恢宏，两条体造型新颖，气势恢宏，两条25米高的拱肋如长虹卧米高的拱肋如长虹卧波，极具

12、时代气息。波，极具时代气息。n 通泰大桥通泰大桥位于张家口，是世界上跨度最大的下承式钢结构悬位于张家口，是世界上跨度最大的下承式钢结构悬索拱桥主跨索拱桥主跨190米，国外同样桥型结构的米，国外同样桥型结构的2座大桥跨度仅为座大桥跨度仅为90米。米。n 国内第一例主梁为下承式钢结构悬索拱桥。此种受力方式的国内第一例主梁为下承式钢结构悬索拱桥。此种受力方式的大桥世界上仅建成大桥世界上仅建成2座，一座在英国境内，一座在巴西境内。座，一座在英国境内，一座在巴西境内。 n 结构新颖别致，造型优美流畅，刚柔并济，极富韵律结构新颖别致，造型优美流畅，刚柔并济，极富韵律 第二节第二节 悬索桥的构造与设计悬索桥

13、的构造与设计一、悬索桥的总体设计一、悬索桥的总体设计 1、悬索桥的适用范围、悬索桥的适用范围 大跨度及特大跨度的公路桥，除了江苏苏通大桥（斜拉桥）大跨度及特大跨度的公路桥，除了江苏苏通大桥（斜拉桥）跨径为跨径为1088m以外，悬索桥是目前跨径超过以外，悬索桥是目前跨径超过1000m的唯一桥型。的唯一桥型。 若需要多跨，可以采用两套悬索桥串联。若需要多跨，可以采用两套悬索桥串联。南北备赞桥南北备赞桥二、悬索桥的二、悬索桥的优势优势 （1）与拱桥相比）与拱桥相比 悬索桥凭借柔性悬索使桥具有刚性，而拱是弯曲压杆，悬索桥凭借柔性悬索使桥具有刚性，而拱是弯曲压杆，轴压力和弯矩都会使拱桥失稳。而悬索桥受拉的主缆轴压力和弯矩都会使拱桥失稳。而悬索桥受拉的主缆不会失稳不会失稳，且拉应力均匀分布于主缆截面，可以充分利用钢材。且拉应力均匀分布于主缆截面，可以充分利用钢材。 （2）与斜拉桥相比）与斜拉桥相比 斜拉桥采用悬臂法施工，在跨中合龙，施工周期较长、斜拉桥采用悬臂法施工，在跨中合龙，施工周期较长、施工过程中