2.1吊桥构造及设计ppt课件

1、悬索桥 悬索桥的构造与设计悬索桥的实例介绍主 要 内 容 悬索桥的组成 悬索桥的形式 悬索桥的各部分构造 悬索桥的设计第一部分第一部分 悬索桥的构造与设计悬索桥的构造与设计一、一、 悬索桥的组成悬索桥的组成组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构成如下图所示。成桥时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方法决定。成桥后结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。v 主缆是结构体系中的主要承重构件；通过塔顶索鞍悬挂主缆是结构体系中的主要承重构件；通过塔顶索鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承重构件。在主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承重构件

2、。v 主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件；支承主缆主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件；支承主缆的重要构件。的重要构件。v 加劲梁是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的主要构加劲梁是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的主要构件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形，主要承受弯曲内力。形，主要承受弯曲内力。v 吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带。是连系加劲梁和主缆的纽带。v 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。锚碇是锚固主缆的结构，它将主

3、缆中的拉力传递给地基。 悬索桥各部分的作用悬索桥各部分的作用v 地锚式与自锚式悬索桥地锚式与自锚式悬索桥v 地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。v 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁轴向压自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁轴向压力接受；竖直分力较小由端支点承受。适宜：跨力接受；竖直分力较小由端支点承受。适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。度不大、软土地基、城市桥等。v 双链式悬索桥小跨度悬索桥）双链式悬索桥小跨度悬索桥）v 双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非均布活载以及半跨活载时结

4、构的受力及变形特性较好，均布活载以及半跨活载时结构的受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构件截面尺寸和单件重量；缺点：分散构件受力可减小构件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散，安装及养护维修不利。构件增多分散，安装及养护维修不利。二、悬索桥的形式二、悬索桥的形式v 地锚式悬索桥的孔跨布置形式地锚式悬索桥的孔跨布置形式( (力学体系力学体系) )v 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆的垂度较小对荷载变形有利，架设主缆时索鞍预偏量较的垂度较小对荷载变形有利，架设主缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移大；

5、梁端用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制。不受限制。13851385米江阴大桥。米江阴大桥。v 三跨：最常见。三跨：最常见。v 两跨：（单边跨一岸建筑高度小和曲线边跨时。两跨：（单边跨一岸建筑高度小和曲线边跨时。13771377米青马大桥。米青马大桥。v 多跨：因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度多跨：因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位及偏大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位及加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。故中加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。故中塔必须加大刚度塔必须加大刚度4 4柱立体桥塔

6、或者减小主缆垂跨比。柱立体桥塔或者减小主缆垂跨比。悬索桥的形式续）悬索桥的形式续）单塔悬索桥单塔悬索桥空间主缆悬索桥空间主缆悬索桥三、悬索桥的构造三、悬索桥的构造 主缆主缆 资料资料有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。劳强度高、徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。 类型类型 钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索等，等， 适于适于600米以下；米以下； 平行丝股主缆：采用空中绕线法平行丝股主缆：采用空中绕线法AS法或者预制丝

7、股法或者预制丝股法法PS法），法）， 适于适于400米以上，是现代悬索桥主缆的主米以上，是现代悬索桥主缆的主流结构类型。流结构类型。 大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工方大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工方便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设计便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。 结构形式结构形式双面平行主缆绝大多数）；双面平行主缆绝大多数）；单面主缆；空间主缆；单面主缆；空间主缆； 复式主缆双链吊桥：复式主缆双链吊桥： 朝阳大桥）。朝阳大桥）。 截面形状六角形）截面形状六角形

8、）尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工风和保持真圆度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。之初的钢丝定位较难。平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直径大。直径较竖向直径大。方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操作时也较容易形成圆形截面。活，紧缆机操作时也较容易形成圆形截面。悬索桥的构造悬索桥的构造主缆主缆方阵式主缆

9、断面方阵式主缆断面施工中的主缆断面施工中的主缆断面l主缆编制方法主缆编制方法lASAS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后可钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后可达达400400500500根编扎成一根索股。钢束股数较少，便根编扎成一根索股。钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多。需劳动力也较多。lPSPS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大

10、吨位的起重运输设备和拽拉设的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用备来搬运钢丝束股。目前多采用6161、9191、12751275左右左右钢丝，最重可达钢丝，最重可达4040吨。吨。悬索桥的构造悬索桥的构造主缆主缆ASAS法法示意图示意图主缆断面主缆断面ASAS法示意图法示意图l主缆的防护不可更换的主要受力构件，必主缆的防护不可更换的主要受力构件，必须防腐）须防腐）l锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、温度变化引起伸缩而导致因主缆线形变化、温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损的密封部粗糙表

11、面的油漆开裂和索夹上受损的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。l防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手工满刮腻子，再缠绕钢丝树脂类，然后手工满刮腻子，再缠绕钢丝退火镀锌退火镀锌4钢丝），最后作外涂装。钢丝），最后作外涂装。l l改良措施：改良措施：l以以S 形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝，使形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝，使主缆表面光滑、丝丝相扣，油漆不易开裂、主缆表面光滑、丝丝相扣，油漆不易开裂、水不能渗入。水不能渗入。l开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气用开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气

12、用管道输送，通过入口索夹输入主缆，经出口管道输送，通过入口索夹输入主缆，经出口索夹排出主缆出入口索夹间距索夹排出主缆出入口索夹间距140米左米左右），一般可维持相对湿度在右），一般可维持相对湿度在40以下。以下。悬索桥的构造悬索桥的构造主缆主缆悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造吊索吊杆）吊索吊杆）吊索布置形式：竖直；倾斜提高整体振动时的结构阻尼值）。资料：刚性吊杆少量小跨：圆钢或钢管）； 柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索多采用）。钢丝绳索绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭绞而成。股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。 注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。平行

13、钢丝索PWS）：多根57镀锌钢丝外加PE套管。索夹索夹作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不接。依靠摩擦力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。致滑动。构造：构造：六边形中小跨）：少用；六边形中小跨）：少用；圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强螺圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强螺栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩擦阻力，栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩擦阻力，两半圆构件之间留有一定空隙，以保证螺栓拉力，空隙两半圆构件之间留有一定空隙，以保证

14、螺栓拉力，空隙内填防腐料；索夹半圆内表面加工后不能磨光。内填防腐料；索夹半圆内表面加工后不能磨光。 骑跨式：索夹上半部有骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽；各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造索夹索夹悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造索夹索夹吊索与索夹的联结方式钢丝绳）4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹分左右两半。双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板吊板连接，下端

15、用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两半。吊索与主缆连接吊索与主缆连接4股骑跨式股骑跨式吊索与主缆连接吊索与主缆连接双股销铰式双股销铰式索箍索箍索夹索夹图为香港青马桥图为香港青马桥 桥塔桥塔资料：圬工古老、小跨简易）；钢筋砼框架式；实心矩形资料：圬工古老、小跨简易）；钢筋砼框架式；实心矩形或者箱形最高或者箱形最高155米；钢框架式、桁架式；箱形、多格米；钢框架式、桁架式；箱形、多格箱形、箱形、H形）。形）。桥塔纵向结构形式：桥塔纵向结构形式：摇柱塔摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，适于摇柱塔摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，适于小跨。小跨。柔性塔：一般为下端固定式，塔顶

16、水平变位量相对较大，适于柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，适于大跨。大跨。刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形，多用于多形，多用于多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减小跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减小加劲梁内的应力。加劲梁内的应力。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造塔塔悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造塔塔 桥塔横向结构形式：桥塔横向结构形式：刚构式框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。刚构式框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时桁架式：若干组交叉的

17、斜杆与水平横梁组成桁架，施工时稍显困难。稍显困难。混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性能。能。 塔柱横向可竖直或者稍带倾斜斜柱式或转折点塔柱横向可竖直或者稍带倾斜斜柱式或转折点折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。 现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。虎门大桥主塔虎门大桥主塔锚碇用于地锚式悬索桥）锚碇用于地锚式悬索桥）基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚块、锚块基础。基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚块、锚块基础。基本分类：重力式锚

18、碇、隧道式锚碇、岩锚。基本分类：重力式锚碇、隧道式锚碇、岩锚。重力式锚碇：重力式锚碇：依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力包括侧壁的或者嵌固阻力来抵抗。地基之间的摩阻力包括侧壁的或者嵌固阻力来抵抗。 前锚式：主缆采用前锚式：主缆采用PS法施工时的缆索锚固方式，支承定法施工时的缆索锚固方式，支承定位钢构架与传力钢构架的结合。位钢构架与传力钢构架的结合。 后锚式：主缆采用后锚式：主缆采用AS法施工时的缆索锚固方式，铸钢索靴法施工时的缆索锚固方式，铸钢索靴与眼杆的结合。与眼杆的结合。 现代预应力锚拉工艺：近期已经陆续

19、取代前两者。现代预应力锚拉工艺：近期已经陆续取代前两者。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造锚碇锚碇悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造锚碇锚碇隧道式锚碇岩洞式）：隧道式锚碇岩洞式）：主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁与主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁与拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。岩锚岩孔锚）：岩锚岩孔锚）：各索股先分散在各个岩孔内每股一个孔），最后再进入锚各索股先分散在各个岩孔内每股一个孔），最后再进入锚固室。主缆经散索鞍转向并在散索室分散后，每根钢丝索锚固室。主缆经散索鞍转向并在散索室分散后，每根钢丝索锚

20、拉在钢杆上，钢杆再锚拉在浇注在传力块体内的锚板上，各拉在钢杆上，钢杆再锚拉在浇注在传力块体内的锚板上，各钢杆与插放在各钻孔内的后张力筋连接，力筋最后在锚固室钢杆与插放在各钻孔内的后张力筋连接，力筋最后在锚固室内张拉后防腐。内张拉后防腐。重力式锚碇外观图重力式锚碇外观图青马大桥锚碇青马大桥锚碇索靴索靴 特殊锚碇特殊锚碇多跨悬索桥的共用锚墩多跨悬索桥的共用锚墩三角形空腹构架式重力锚三角形空腹构架式重力锚平板式重力锚平板式重力锚软土层中的深基础重力锚软土层中的深基础重力锚悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造锚碇锚碇三角形空腹构架式重力锚三角形空腹构架式重力锚 钢桁架的横截面：钢桁架的横截面：双层公路桥面

21、钢桁架梁双层公路桥面钢桁架梁公铁两用的双层桥面钢桁架梁公铁两用的双层桥面钢桁架梁单层桥面钢桁架梁单层桥面钢桁架梁流线型闭合式桁架箱梁流线型闭合式桁架箱梁香港青马大桥香港青马大桥 钢桁架加劲梁的特点：钢桁架加劲梁的特点： 通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造加劲梁加劲梁 钢箱梁的特点钢箱梁的特点采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的薄钢板组成，能充分采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的薄钢板组成，能充分发挥薄钢板比厚钢板力学性能好的优点，利于焊接，

22、同发挥薄钢板比厚钢板力学性能好的优点，利于焊接，同时，正交异性板具有很高的承载力，截面设计更为经济时，正交异性板具有很高的承载力，截面设计更为经济合理。合理。 为提高梁体抗失稳能力，纵向每隔一定间距设置框架横联为提高梁体抗失稳能力，纵向每隔一定间距设置框架横联或横向联结系，相邻两横联之间可加设横向加劲肋，支或横向联结系，相邻两横联之间可加设横向加劲肋，支座处横联更应加强；为保证翼缘板及腹板屈曲稳定，受座处横联更应加强；为保证翼缘板及腹板屈曲稳定，受压区架设纵向加劲肋压区架设纵向加劲肋(多为闭口纵肋：抗扭刚度大；屈多为闭口纵肋：抗扭刚度大；屈曲稳定好；外侧贴角焊缝长度减少一半曲稳定好；外侧贴角焊

23、缝长度减少一半)，连续贯通的，连续贯通的纵肋可作为翼缘板截面的一部分予以计算。纵肋可作为翼缘板截面的一部分予以计算。 悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造加劲梁加劲梁钢箱梁内部构造钢箱梁内部构造 钢箱梁的横截面：钢箱梁的横截面：扁平棱形钢箱梁扁平棱形钢箱梁增设抗风分流板的扁平棱形钢箱梁增设抗风分流板的扁平棱形钢箱梁流线型钢箱梁流线型钢箱梁增设抗风分流板的流线型钢箱梁增设抗风分流板的流线型钢箱梁悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造加劲梁加劲梁1500米以上的悬索桥尽可能采用开槽分离箱，及其它导流稳定措施才能满足要求。加劲梁宽达加劲梁宽达60.4m60.4m，由，由3 3个纵向的钢箱、钢箱梁之间的钢桥面板

24、和钢横梁个纵向的钢箱、钢箱梁之间的钢桥面板和钢横梁等三部分组成。钢横梁的立面作成倒梯形，中间部分高约等三部分组成。钢横梁的立面作成倒梯形，中间部分高约5m5m。横梁间距。横梁间距30m30m，纵向箱梁净跨径，纵向箱梁净跨径26m26m。主跨的宽跨比为。主跨的宽跨比为1/54.61/54.6。能够经受高于。能够经受高于216 216 Km/hKm/h的大风；公路平台能够承受大于的大风；公路平台能够承受大于140,000140,000辆辆/ /天的交通量；双线铁路天的交通量；双线铁路允许通过列车允许通过列车200200辆辆/ /天。天。 （33003300米方案钢箱加劲梁横截面米方案钢箱加劲梁横截

25、面MessinaMessina海峡大桥海峡大桥箱型加劲梁截面构造箱型加劲梁截面构造 混凝土加劲梁的横截面：混凝土加劲梁的横截面：预应力混凝土箱梁预应力混凝土箱梁 在总用钢量上稍有减少，抗风、变形刚度较好，在总用钢量上稍有减少，抗风、变形刚度较好，流线型梁体外形美观、养护容易；但总造价偏高，施流线型梁体外形美观、养护容易；但总造价偏高，施工架设胶南、工期长，抗震性及适应性较差，吊索及工架设胶南、工期长，抗震性及适应性较差，吊索及索夹工作量加大。索夹工作量加大。 汕头海湾大桥：单箱三室预应力混凝土箱梁汕头海湾大桥：单箱三室预应力混凝土箱梁预应力混凝土板梁预应力混凝土板梁悬索桥各部分构造悬索桥各部分

26、构造加劲梁加劲梁汕头海湾大桥汕头海湾大桥（452452米砼箱加劲梁横截面米砼箱加劲梁横截面 加劲梁的桥面构件：加劲梁的桥面构件：钢筋混凝土桥面板钢筋混凝土桥面板钢桥面板钢桥面板桥面板上的铺装层桥面板上的铺装层 要求：高温稳定性、低温抗裂性、常温抗疲劳性、防要求：高温稳定性、低温抗裂性、常温抗疲劳性、防水性。水性。 多以热铺改性沥青混凝土浇注式或摊铺式为主，多以热铺改性沥青混凝土浇注式或摊铺式为主，其上为磨耗层，其下为与钢桥面板之间的粘结层与防其上为磨耗层，其下为与钢桥面板之间的粘结层与防水层。水层。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造加劲梁加劲梁桥面铺装层的几种常见铺装方法桥面铺装层的几种常见铺装

27、方法: 1单层浇注式混凝土欧洲）单层浇注式混凝土欧洲） 2下层浇注式沥青混凝土，上层为密级配摊铺式沥青下层浇注式沥青混凝土，上层为密级配摊铺式沥青混凝土或者混凝土或者SMA）（日本）（日本） 3上、下层分别采用不同粒径石料的上、下层分别采用不同粒径石料的SMA中国）中国） 4单层环氧沥青混凝土美国）单层环氧沥青混凝土美国） 重点是确定铺装层结构形式和厚度。重点是确定铺装层结构形式和厚度。 一般：单层一般：单层3.55cm，双层，双层6.58cm。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造加劲梁加劲梁索鞍鞍座支承主缆的支承件或配件索鞍鞍座支承主缆的支承件或配件 类型：类型：塔顶主索鞍；塔顶主索鞍；支架副索

28、鞍：边跨靠近岸端的墩架或钢排架的顶部，改支架副索鞍：边跨靠近岸端的墩架或钢排架的顶部，改变主缆在竖平面内的倾角。也可不设。变主缆在竖平面内的倾角。也可不设。展束锚固索鞍：多设置在桥台上，使构成主缆的许多钢展束锚固索鞍：多设置在桥台上，使构成主缆的许多钢丝束股在水平向及竖直向分散开的支撑鞍座，并导引丝束股在水平向及竖直向分散开的支撑鞍座，并导引各索股入锚固部分。各索股入锚固部分。悬索桥各部分构造悬索桥各部分构造索鞍索鞍香港青马桥主索鞍香港青马桥主索鞍江阴主索鞍江阴主索鞍展束锚固索鞍展束锚固索鞍（散索鞍）（散索鞍）悬索桥的设计悬索桥的设计 悬索桥的总体设计悬索桥的总体设计 适用范围适用范围 100

29、0米以上几乎是唯一可选桥型；米以上几乎是唯一可选桥型；3001000米之间采用砼加劲梁米之间采用砼加劲梁也可与斜拉桥竞争。也可与斜拉桥竞争。 与其它大跨度桥梁的比较选择与其它大跨度桥梁的比较选择拱桥：主拱是压弯构件，过大的轴力和弯距会使其失稳，材料强度很难拱桥：主拱是压弯构件，过大的轴力和弯距会使其失稳，材料强度很难发挥；拱质量中心较高，不利于抗震；施工抗风难。发挥；拱质量中心较高，不利于抗震；施工抗风难。斜拉桥：受压弯的加劲梁在跨度很大时恒载压力巨大，截面尺寸势必加斜拉桥：受压弯的加劲梁在跨度很大时恒载压力巨大，截面尺寸势必加大；跨度较大时刚度较好；施工抗风难。大；跨度较大时刚度较好；施工抗

30、风难。 主缆主缆 主缆设计主要内容如下主缆设计主要内容如下 几何线形的确定：几何线形的确定： 主缆中心线控制点理论高程计算；主缆中心线控制点理论高程计算； 矢跨比的选择矢跨比的选择1:91:11）；）； m时时,全桥刚度全桥刚度,主缆拉力主缆拉力。 截面及预制平行钢丝束布置；空隙率约为截面及预制平行钢丝束布置；空隙率约为0.170.21左右，左右，备由着色观察钢丝和标准长度钢丝各一根，沿索长全使用长备由着色观察钢丝和标准长度钢丝各一根，沿索长全使用长度内不能有接头，度内不能有接头，2米左右布置定型强力胶带。米左右布置定型强力胶带。 主缆无应力长度的计算：主缆成桥态长度；一、二期恒载作主缆无应力

31、长度的计算：主缆成桥态长度；一、二期恒载作用下的弹性伸长；自由悬挂状态的伸长；无应力长度。用下的弹性伸长；自由悬挂状态的伸长；无应力长度。悬索桥的设计悬索桥的设计主缆主缆 吊索及索夹吊索及索夹 吊索：现代吊索索力计算时应考虑加劲梁的荷载分配效应。设计拉吊索：现代吊索索力计算时应考虑加劲梁的荷载分配效应。设计拉力的荷载组合为：恒载活载温度效应制造误差架设误差力的荷载组合为：恒载活载温度效应制造误差架设误差弯曲二次应力。安全系数取值在弯曲二次应力。安全系数取值在3.14.5 之间。吊杆间距影响桥面构之间。吊杆间距影响桥面构造以及桥面系材料用量，一般为造以及桥面系材料用量，一般为58米，最大可达米，

32、最大可达25米以上。米以上。 索夹：索夹： 螺栓预应力损失在螺栓预应力损失在3050。 截面尺寸的设计：截面尺寸的设计：a.直径的确定；直径的确定；b.应力验算：环向拉应力；圆周应力验算：环向拉应力；圆周向弯曲应力；顺桥向弯曲应力；主缆直径平面的平均压力。向弯曲应力；顺桥向弯曲应力；主缆直径平面的平均压力。 螺栓的预应力损失：主缆受力变细、镀锌层蠕动、钢丝变位；螺螺栓的预应力损失：主缆受力变细、镀锌层蠕动、钢丝变位；螺栓时效；索夹变形；温差等。栓时效；索夹变形；温差等。 抗滑安全度：定期紧固螺栓；考虑了螺栓预应力损失后安全系数抗滑安全度：定期紧固螺栓；考虑了螺栓预应力损失后安全系数不应低于不应

33、低于3。悬索桥的设计悬索桥的设计吊索吊索 加劲梁加劲梁扁平钢箱梁：扁平钢箱梁： 设计计算内容：设计计算内容： 钢桥面板第一结构体系：梁体系；第二结构体系：桥钢桥面板第一结构体系：梁体系；第二结构体系：桥面体系，按正交异性板理论计算；第三结构体系：桥面面体系，按正交异性板理论计算；第三结构体系：桥面板是支承在加劲肋上的连续各向同性板，作用在肋间的板是支承在加劲肋上的连续各向同性板，作用在肋间的局部荷载由板传给加劲肋，此项计算可略。）局部荷载由板传给加劲肋，此项计算可略。） 箱形截面的应力设计计算：弯曲正应力和剪力对称荷箱形截面的应力设计计算：弯曲正应力和剪力对称荷载）；扭转应力偏心荷载、纯扭转、

34、约束扭转）。载）；扭转应力偏心荷载、纯扭转、约束扭转）。悬索桥的设计悬索桥的设计加劲梁加劲梁 加劲梁加劲梁砼箱梁：不多使用，适于砼箱梁：不多使用，适于400800米。应为流线型全封米。应为流线型全封闭式整体箱形截面，抗扭刚度大，抗风性能良好；较大的闭式整体箱形截面，抗扭刚度大，抗风性能良好；较大的自重为主缆提供强大的初应力刚度，活载弯距与挠度也减自重为主缆提供强大的初应力刚度，活载弯距与挠度也减小。其构造类同于斜拉桥。小。其构造类同于斜拉桥。 汕头海湾大桥主跨汕头海湾大桥主跨452米）。米）。结合梁：混凝土桥面板与钢梁共同工作，梁的截面中性轴结合梁：混凝土桥面板与钢梁共同工作，梁的截面中性轴较

35、高，混凝土受到的应力较小包括负弯距所致的拉伸应较高，混凝土受到的应力较小包括负弯距所致的拉伸应力）。力）。 重庆朝阳大桥主跨重庆朝阳大桥主跨186米）米） 。悬索桥的设计悬索桥的设计加劲梁加劲梁 加劲梁的风洞试验节段模型风洞试验）加劲梁的风洞试验节段模型风洞试验） 目的：进一步改善加劲梁的基本截面，提高其气动稳定目的：进一步改善加劲梁的基本截面，提高其气动稳定性能。性能。 改进措施：混凝土桥面板与钢梁共同工作横截面两侧增改进措施：混凝土桥面板与钢梁共同工作横截面两侧增设分流板；增设导风尖角或改变导风尖角的角度；在横设分流板；增设导风尖角或改变导风尖角的角度；在横截面的四角增设导风附件，如翼板、

36、转折器等；在桥面截面的四角增设导风附件，如翼板、转折器等；在桥面上布置一定的格栅形透风孔。上布置一定的格栅形透风孔。悬索桥的设计悬索桥的设计加劲梁加劲梁 桥塔：多为底部固定的柔性框架、钢桁架塔柱。桥塔：多为底部固定的柔性框架、钢桁架塔柱。 设计步骤为：设计步骤为： 计算作用于塔的外力塔顶竖直反力及加劲梁反力及计算作用于塔的外力塔顶竖直反力及加劲梁反力及其位移塔顶水平位移及加劲梁反力点的位移）；其位移塔顶水平位移及加劲梁反力点的位移）； 拟定截面。以刚度为大致标准拟定各构件截面及尺寸；拟定截面。以刚度为大致标准拟定各构件截面及尺寸； 塔顶及塔基的加劲；塔顶及塔基的加劲； 应力及屈曲验算：顺桥向及

37、横桥向容许应力）；应力及屈曲验算：顺桥向及横桥向容许应力）； 验算腹杆及横系梁截面，多为横桥向控制；验算腹杆及横系梁截面，多为横桥向控制； 承载力验算。承载力验算。悬索桥的设计悬索桥的设计桥塔桥塔 鞍座鞍座塔顶主索鞍：塔顶主索鞍： 索鞍鞍槽曲面的半径为主缆直径的索鞍鞍槽曲面的半径为主缆直径的8倍以上日规）；倍以上日规）； 索槽形状按绳股排列形状设计，内设衬垫以增大主缆与索槽形状按绳股排列形状设计，内设衬垫以增大主缆与鞍座摩擦力；鞍座摩擦力； 大跨度悬索桥主鞍座辊轴在架梁过程中有用，成桥后固大跨度悬索桥主鞍座辊轴在架梁过程中有用，成桥后固定于塔顶；柔性塔柱的主索鞍下可不设辊轴。定于塔顶；柔性塔柱的主索鞍下可不设辊轴。悬索桥的设计悬索桥的设计鞍座鞍座 锚碇锚碇主缆与锚块的连接：主缆与锚块的连接： 绳股由一连串锚杆传至锚块后部的锚梁上。绳股由一连串锚杆传至锚块后部的锚梁上。 用可以调节长度索靴与螺杆间的螺杆代替前文的锚杆。用可以调节长度索靴与螺杆间的螺杆代替前文的锚杆。 利用后张法预应力钢筋或钢丝束，将主缆绳股力传至锚块。利用后张法预应力钢筋或钢丝束，将主缆绳股力传至锚块。 在混凝土端面处，通过座板使螺杆与预应力筋连接来传力。在混凝土端面处，通过座板使螺杆与预应力筋连接来传力。 主缆采用预制平行丝