第一章吊桥概述

1、第一章第一章 悬索桥结构概述悬索桥结构概述 一、悬索桥的历史与发展一、悬索桥的历史与发展 悬索桥是悬索桥是跨越能力最大跨越能力最大的桥型之一，的桥型之一，其雏形三千多年前已在我国出现。其雏形三千多年前已在我国出现。 十九世纪末，悬索桥跨径突破十九世纪末，悬索桥跨径突破300300米，米，当时的遇到的问题是活载挠度过大，曾通当时的遇到的问题是活载挠度过大，曾通过增大过增大加劲梁刚度加劲梁刚度来解决这一问题，主梁来解决这一问题，主梁高跨比用到高跨比用到1/401/40左右。左右。18881888年挠度理论诞生，年挠度理论诞生，使人们对悬索桥结构的力学特性有了新的使人们对悬索桥结构的力学特性有了新的

2、认识。认识。 1 8 8 3 1 8 8 3 年 ， 第 一 座 现 代 悬 索 桥 ， 美 国年 ， 第 一 座 现 代 悬 索 桥 ， 美 国BrooklynBrooklyn桥，主跨桥，主跨486m486m 1931 1931年，第一座突破千米的悬索桥年，第一座突破千米的悬索桥主跨主跨10061006米的美国纽约华盛顿桥米的美国纽约华盛顿桥 19371937年，主跨年，主跨12801280米的悬索桥，美国旧金米的悬索桥，美国旧金山金门大桥山金门大桥 19401940年，美国华盛顿州年，美国华盛顿州 塔科马悬索桥风毁塔科马悬索桥风毁 1966 1966年，英国年，英国SevernSevern

3、桥，首创流线形箱梁桥桥，首创流线形箱梁桥面和混凝土桥塔，主跨面和混凝土桥塔，主跨988988米的新型悬索桥米的新型悬索桥 19731973年，日本第一座现代悬索桥年，日本第一座现代悬索桥, , 主跨主跨712712米的关门大桥米的关门大桥 19881988年，日本南备赞悬索桥，主跨年，日本南备赞悬索桥，主跨11001100米，米，采用新型的预制平行钢丝索股代替传统的采用新型的预制平行钢丝索股代替传统的“空中空中纺缆法纺缆法”编制主缆编制主缆 进入二十世纪后进入二十世纪后, ,由于材料由于材料( (高强钢丝高强钢丝) )、施工方法、施工方法（ASAS法和法和PWSPWS法）和计算理论的发展，使悬

4、索桥进入了法）和计算理论的发展，使悬索桥进入了一个朝低高度主梁、高强度材料和大跨径方向发展的阶一个朝低高度主梁、高强度材料和大跨径方向发展的阶段，期间建成了主跨段，期间建成了主跨10661066米的米的George Washington George Washington 桥桥(1931(1931年年) )；主跨；主跨12801280米的金门大桥米的金门大桥(1937(1937年年) )等。这些桥等。这些桥加劲梁以桁架为主，梁的高跨比在加劲梁以桁架为主，梁的高跨比在1/1501/150左右。二战后，左右。二战后，悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国采用了抗风性能悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国

5、采用了抗风性能好的薄壁箱形截面加劲梁，其代表是好的薄壁箱形截面加劲梁，其代表是988988米的米的SevernSevern桥桥(1966(1966年年) )，此后这种桥型在美国、日本、挪威、丹麦等，此后这种桥型在美国、日本、挪威、丹麦等国家都得到广泛应用。现代悬索桥跨径仍在不断增大，国家都得到广泛应用。现代悬索桥跨径仍在不断增大，我国建成的超大跨悬索桥有中国江阴长江大桥我国建成的超大跨悬索桥有中国江阴长江大桥( (主跨为主跨为13851385米米) )，丹麦大贝尔特大桥，丹麦大贝尔特大桥( (主跨主跨16241624米米) )和日本明石海和日本明石海峡桥主跨峡桥主跨19901990米。米。 我

6、国相继建成了汕头海湾大桥、西陵长江我国相继建成了汕头海湾大桥、西陵长江大桥大桥( (主跨主跨900900米米) )、广东虎门大桥、广东虎门大桥( (主跨主跨888888米米) )、香港青马桥香港青马桥( (主跨主跨13771377米米) )和江阴长江大桥（主和江阴长江大桥（主跨跨1385m1385m）。其中，主跨）。其中，主跨452452米的汕头海湾大米的汕头海湾大桥采用预应力砼加劲梁，在世界同类桥中跨径桥采用预应力砼加劲梁，在世界同类桥中跨径排名第一。这些桥的建成，不仅填补了我国现排名第一。这些桥的建成，不仅填补了我国现代悬索桥的空白，而且使我国跨入了掌握现代代悬索桥的空白，而且使我国跨入了

7、掌握现代大跨悬索桥设计、分析、修建技术的先进行列。大跨悬索桥设计、分析、修建技术的先进行列。 1997 1997年，丹麦大海带桥年，丹麦大海带桥, , 主跨主跨16241624米悬索桥米悬索桥 19971997年，中国香港青马大桥年，中国香港青马大桥, , 主跨主跨13771377米米, , 是当时最大跨度公铁二用悬索桥是当时最大跨度公铁二用悬索桥 19981998年，日本明石海峡大桥，主跨年，日本明石海峡大桥，主跨19911991米，米，是世界最大跨度悬索桥是世界最大跨度悬索桥 19991999年，中国江阴长江大桥，主跨年，中国江阴长江大桥，主跨13851385米，米，中国第一座超千米悬索桥

8、中国第一座超千米悬索桥世界大跨径悬索桥一览表世界大跨径悬索桥一览表排 名桥 名主 跨（米）国 家修建完成年代1明石海峡大桥1991日 本19982大贝尔特东桥1624丹 麦19983恒伯尔桥1410英 国19814江阴长江大桥1385中 国19995青马大桥1377中 国19976费雷泽诺桥1298美 国19647金门大桥1280美 国19378Hoega Kusten桥1210瑞 典19979梅克金海峡桥1158美 国195710南备赞濑户大桥1100日 本1988 纵观悬索桥的发展过程，可以看到：纵观悬索桥的发展过程，可以看到： 跨径跨径越来越大，越来越大，3300m3300m的悬索桥已在

9、规划的悬索桥已在规划中梁高与跨径之比越来越小，从中梁高与跨径之比越来越小，从 。主缆安全系数随跨径增大而降低主缆安全系数随跨径增大而降低, ,已接近已接近2.02.0。 结构形式结构形式多样化，按锚固形式分：地锚多样化，按锚固形式分：地锚（隧（隧道锚和重力式锚）、自锚道锚和重力式锚）、自锚按主缆形式分：平行主缆、空间主缆、单缆按主缆形式分：平行主缆、空间主缆、单缆按主塔形式分：单塔、双塔、多塔（多跨）按主塔形式分：单塔、双塔、多塔（多跨） 结构整体刚度结构整体刚度变小，使结构非线性问题、变小，使结构非线性问题、静力稳定问题、抗风抗震问题更加突出，设计、静力稳定问题、抗风抗震问题更加突出，设计、

10、施工难度加大，要精心设计施工。施工难度加大，要精心设计施工。 40040ll 世界悬索桥世界悬索桥现状现状 美国流派悬索桥美国流派悬索桥（出现较早，技术成熟）（出现较早，技术成熟） （1 1）主缆采用）主缆采用ASAS法架设。法架设。 （2 2）加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双）加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双层桥面，并在桥塔处设有伸缩缝。层桥面，并在桥塔处设有伸缩缝。 （3 3）桥塔采用铆接或者栓接钢结构。）桥塔采用铆接或者栓接钢结构。 （4 4）吊索采用竖直的）吊索采用竖直的4 4股骑跨式。股骑跨式。 （5 5）索夹分为左右两半，在其上下采用水）索夹分为左右两半，在其上下采用水平高强螺栓紧

11、固。平高强螺栓紧固。 （6 6）鞍座采用大型铸钢件。）鞍座采用大型铸钢件。 （7 7）桥面板采用）桥面板采用RCRC构件。构件。 AS AS法：法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每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（可达定数量后（可达400400500500根）编扎成一根索股。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；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需劳动力也较多。架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多。 PSPS法：法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而避免了

12、钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输加快主缆的施工进度，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。目前多采用设备和拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用6161、9191、12751275左右钢丝，最重可达左右钢丝，最重可达4040吨。吨。 英国流派悬索桥英国流派悬索桥（出现较晚）（出现较晚） （1 1）采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。）采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。 （2 2）早期采用铰接斜吊索，经塞文桥、博）早期采用铰接斜吊索，经塞文桥、博斯普鲁斯一桥以及恒伯尔桥的实践之后，在博斯普鲁斯一桥以及恒伯尔桥的实践之后，在博斯普鲁斯二桥中改回为竖直吊索。斯

13、普鲁斯二桥中改回为竖直吊索。 （3 3）桥塔采用焊接钢结构或钢筋混凝土结构。）桥塔采用焊接钢结构或钢筋混凝土结构。 （4 4）索夹分为上下两半，在其两侧采用垂）索夹分为上下两半，在其两侧采用垂直于主缆的高强螺栓紧固。直于主缆的高强螺栓紧固。 （5 5）钢桥面板采用沥青混合料铺装。）钢桥面板采用沥青混合料铺装。 日本流派悬索桥日本流派悬索桥（1 1）用预制平行钢丝索股架设主缆，简称）用预制平行钢丝索股架设主缆，简称PWSPWS法。法。（2 2）加劲梁主要沿袭美国流派的钢桁梁形式，）加劲梁主要沿袭美国流派的钢桁梁形式，但近年来对于非双层桥面的加劲梁也开始采用但近年来对于非双层桥面的加劲梁也开始采用

14、流线型扁平钢箱梁。流线型扁平钢箱梁。（3 3）桥塔主要采用焊接钢结构。）桥塔主要采用焊接钢结构。（4 4）吊索沿袭美国流派的竖直）吊索沿袭美国流派的竖直4 4股骑跨式。股骑跨式。（5 5）鞍座采用铸焊混合方式。）鞍座采用铸焊混合方式。（6 6）采用钢桥面板沥青混合料铺装桥面。）采用钢桥面板沥青混合料铺装桥面。（7 7）主缆索股与锚碇内钢构架用预应力工艺锚固。）主缆索股与锚碇内钢构架用预应力工艺锚固。二、典型的悬索桥二、典型的悬索桥 美国新的旧金山海湾大桥方案美国新的旧金山海湾大桥方案19361936年建成的旧金山海湾桥位于旧金山市的东北，跨越旧年建成的旧金山海湾桥位于旧金山市的东北，跨越旧金山海湾，通往奥克兰及伯克利。全桥以金山海湾，通往奥克兰及伯克利。全桥以YERBA BUENAYERBA BUENA岛作为分界，分为西桥与东桥。西桥为两联公用一个锚碇岛作为分界，分为西桥与东桥。西桥为两联公用一个锚碇的三跨悬索桥，东桥采用钢桁梁。的三跨悬索桥，东桥采用钢桁梁。新旧金山海湾桥东桥方案比选新旧金山海湾桥东桥方案比选 最后选中的方案是主跨最后选中的方案是主跨38538