13与斜拉桥悬索桥nxpowerlite复本

1、第13、14章 斜拉桥与悬索桥简介缆索承重桥斜拉桥悬索桥吊拉组合桥13.1 概述13.1.1 缆索承重桥梁 缆索承重桥梁是指以缆索作为主要承重构件的桥梁。 基本组成： 斜拉桥：索塔、拉索、主梁、桥墩、基础 悬索桥：索塔、主缆、吊杆（索）、加劲梁、锚碇、 主索鞍、散索鞍悬索桥受力特点悬索桥13.1.2 悬索桥发展概述 悬索桥即吊桥。主要承重结构为受拉的主缆，采用高强度钢丝制成，悬索桥是所有桥梁体系中跨越能力最大的，是目前世界上跨径在600m以上桥梁的主要桥型。 国外，1998年竣工的日本明石海峡大桥，主跨达1990m，正在建设中的意大利墨西拿跨海大桥，跨径达到3300m。 国内，有代表性的悬索桥

2、：湖北西陵长江大桥（900m，1996年），虎门大桥（888m，1997年），香港青马大桥（1377m，1997年），江阴长江大桥（1385m，1999年），武汉阳逻长江公路大桥（1280m，2007年），江苏润扬长江大桥（1490m，2005年），舟山西堠门大桥（1652m，2009年）等。 13.1.3 悬索桥的基本类型（1）按主缆的锚固形式分类 悬索桥按主缆锚固形式分为地锚式和自锚式两大类。绝大多数，特别是大跨度悬索桥，都采用地锚方式锚固主缆。（2）按孔跨布置形式分类 按孔跨布置形式分为单跨悬索桥、三跨悬索桥、四跨悬索桥、五跨悬索桥，其中单跨、三跨悬索桥最常用。13.2 地锚式悬索桥13

3、.2.1 总体布置 悬索桥分为柔性悬索桥和刚性悬索桥两种，两者的区别在于加劲梁刚度的大小。 柔性悬索桥 行车道仅设桥道梁及桥面，活载由桥面经吊杆传给主缆，主缆便随移动的活载而改变形状，桥道梁及桥面只起分布集中荷载和调整主缆变形的作用，桥面也随主缆的变形而产生较大的挠度。柔性悬索桥由于刚度小，桥面挠度随活载增加而加大，所以仅用于荷载小的人行桥、施工便桥、临时急需的军用桥、没有活载的管道桥，以及荷载等级低的公路桥中。刚性悬索桥 有单链和双链两种结构形式。 单链悬索桥是指一个吊杆平面内仅设一根主缆，在半跨有活载作用下会产生S形变形。 双链悬索桥是指在吊杆平面内设有两根主缆。下链的形式是根据桥面半跨有

4、活载时，用适合该荷载的力多边形来定出。半跨活载由该半跨的下链全部承受，而下链此时的形状恰好符合于承受荷载后的索的变形，下链不再产生变形，这样悬索桥就不会发生S形变形。悬索桥加劲梁布置 主要采用单跨简支式，少数采用三跨式和多跨式。 主缆横向按双主缆（或四主缆）布置，吊杆竖向布置；近年也出现单索布置形式，例如，日本的北港大桥仅设一根主缆，将吊杆横向斜放。13.2.2 主要尺寸 悬索桥主要尺寸包括：跨径、矢高、塔高、吊杆间距、锚索倾角、加劲梁的图式及梁高、主缆横向间距等。 (1)跨径 悬索桥跨越能力大，跨径往往不受通航净空要求所控制。 (2)主缆矢高及塔高 中跨主缆矢高f，常以矢跨比 f/l 来表示

5、。桥塔高度由桥面标高加上跨中吊杆高度和矢高来确定。 (3)吊杆间距 吊杆间距与加劲梁局部受力、桥面构造和桥面材料用量有关，应进行经济比较。100m400m的悬索桥，吊杆间距5m8m；跨径增大，吊杆间距也增大，有时可达20m左右。 (4)锚索倾角 悬索桥锚索（边跨主缆）倾角的确定原则是使主缆在中跨与边跨内的水平拉力相等或接近。锚索的倾角与中跨主缆在桥塔处的水平倾角应相等或接近锚索倾角常采用3040，受地形限制时两角之差宜控制在10以内。 (5)加劲梁梁高 悬索桥加劲梁梁高，主要根据刚度条件和材料用量最少来确定。跨径较小的悬索桥，加劲梁梁高均在L/40L/60；大跨径悬索桥的加劲梁常在L/80L/

6、120。 (6)主缆间距 主缆横向间距或加劲梁的横向尺寸，由桥面净空、横向刚度和稳定条件决定。一般悬索桥主缆横向间距不应小于l/30；大跨径悬索桥的主缆间距可小于l/30，甚至取l/40左右。 13.2.3 构造细节 (1) 主缆 悬索桥主缆构成有3种形式：平行钢丝、平行钢丝索股和钢丝绳。 主缆在温度变化和荷载作用下，有伸长或缩短，要求主缆在塔顶处有水平移动：在中、小跨径的悬索桥中，采用刚性桥塔，塔顶设活动的索鞍；采用摆柱式桥塔，主缆在塔顶固定，塔脚设铰，塔柱以微小的摆动来满足主缆水平移动的要求；采用柔性桥塔，主缆与塔顶固结（通过主缆鞍），塔脚亦与墩身（或基础）固结。 主缆与锚碇的联结。 构造

7、细节 (2)吊索 常用的直吊索由圆钢（或钢管）、扭转式钢绳、平行钢丝组成。现代悬索桥中常采用预制平行钢丝束吊杆，设置冷铸锚。 吊索和主缆的联结采用刚性索夹，索夹紧箍主缆，即使主缆受拉时直径变小也不致滑动。索夹的下端伸出吊耳，通过销栓把吊杆与吊耳相连。 (3) 桥塔 大跨径悬索桥中，由于塔柱高而细，常采用上、下固结的柔性塔；对于中小跨径悬索桥，由于塔矮胖常采用下端固结的刚性桥塔。 (4)加劲梁与支座 1)加劲梁构造 悬索桥的加劲梁可做成钢板梁、钢桁梁和钢箱梁以及混凝土箱、板梁。 2)加劲梁支座 简支加劲梁的支座与一般简支梁相同，即一端设固定支座，另一端设活动支座；加劲梁是连续梁时，固定支座通常布

8、置一个在中间桥塔上，这样可使梁体伸缩变形分散在加劲梁的两端，并使变形缝构造容易处理。 加劲梁的支座必须设置能抵抗负支反力的构造，加劲梁的支座常采用有摇轴式支座和连杆式支座。加劲梁滑动横向支承(5) 索鞍构造(6) 锚碇 第14章 斜拉桥斜拉桥的受力特点斜张桥14.1 概述定义：由梁、索、塔三类构件组成，是一种桥面体系以加劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主，支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥梁。斜拉桥的发展阶段：稀索布置主梁为弹性支承连续梁中密索主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大轴力密索布置主梁主要承受强大的轴力，同时是受弯构件14.2 概述定义：由梁、索、塔三类构件组成，是一种桥面体系以加

9、劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主，支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥梁。14.1.1 斜拉桥的发展稀索布置主梁为弹性支承连续梁中密索主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大轴力密索布置主梁主要承受强大的轴力，同时是受弯构件斜拉桥分类按主梁所用材料分 混凝土斜拉桥、钢斜拉桥、钢混凝土结合梁（叠合梁）斜拉桥、钢混凝土混合梁斜拉桥 按索塔数量分独塔（单塔）斜拉桥、双塔斜拉桥、多塔斜拉桥14.1.2 斜拉桥的特点斜拉桥利用主梁、斜拉索、索塔三者的不同组合，形成不同的结构体系以适应不同的地形和地质条件。斜拉桥是索塔上用若干斜拉索支承起主梁以跨越较大障碍的。 与悬索桥相比，斜拉桥不需要笨重的锚锭装置，抗风

10、性能又优于悬索桥。调整斜拉索的拉力可以调整主梁内力，使主梁的内力分布更均匀合理。便于采用悬臂法施工和架设，且安全可靠。斜拉桥是一种高次超静定的组合体系结构。14.2 总体布置和结构体系14.2.1 总体布置 包含：索塔布置、跨径布置、斜拉索及主梁的布置、塔高与跨径的关系1）索塔布置 斜拉桥跨越能力大，可减少水中墩及深水基础，可采用独塔、双塔或多塔布置方案。2）跨径布置 与索塔布置相配合，现代斜拉桥最典型的跨径布置有两种：双塔三跨式和独塔双跨式。在特殊情况下也可布置成：独塔单跨式、双塔单跨式及多塔多跨式等。 双塔三跨式 双塔三跨式是斜拉桥最常见的跨径布置方式。一般双塔三跨式斜拉桥边跨与主跨的跨比

11、可取0.250.50， 0.4更经济。当边主跨比小于0.5时，边跨应设置端锚索以平衡两跨间的索力差，控制塔顶变位。 独塔双跨式 也是一种常用的斜拉桥跨径布置方式。主孔跨径一般比双塔三跨式的小；可布置成两跨跨径相等或不等的形式。两跨对称布置，无端锚索，不能有效约束塔顶变移，在受力与变形方面不能充分发挥斜拉桥的优势，因此，独塔双跨式不对称布置较合理，实践中采用较多。 单跨式单跨式斜拉桥一般只需一个桥塔。塔后斜拉索只能采用地锚形式，梁体内的水平轴力由相应的下部结构来承受。 多塔多跨式多塔多跨式是指由3塔或更多塔和4跨或更多跨构成的斜拉桥。 辅助墩及外边孔 斜拉桥在边孔设置辅助墩，应根据边孔高度、通航

12、要求、施工安全、全桥刚度以及经济和使用条件等具体情况而定。在边孔高度不大或不影响通航时，在边孔设置辅助墩，可改善结构的受力状态，增加施工期的安全。当辅助墩受压时，减少边孔主梁弯矩，而受拉时则减少中跨主梁的弯矩和挠度，从而大大提高了全桥刚度。 辅助墩的位置由跨中挠度影响线确定，同时考虑索距及施工要求。 (3) 索塔的有效高度 索塔的有效高度应从桥面以上算起，但不包括由于建筑造型或观光等需要的塔顶高度。 它直接影响主梁受力、斜拉索用量等，与斜拉桥的主跨跨径、索面形式、索距和水平倾角有关。索塔有效高度小，斜拉索的水平倾角就小，则斜拉索的垂直分力对主梁的支承作用就小，会导致斜拉索的钢材用量增加。 对于

13、双塔三跨式斜拉桥，索塔有效高度与斜拉桥主跨跨径比值宜取0.180.45；独塔双跨式斜拉桥宜选用0.300.45。一般宜选用高限值；特大跨径斜拉桥，单通过提高索塔高度来取得全桥刚度是不经济的，宜采用加强端锚索及地锚的方式14.2.2 斜拉索布置 (1)斜拉索在空间内的布置形式（索面位置）根据塔、梁、索之间的联结及支承方式，桥面宽度，以及索塔和主梁的不同形式，斜拉索索面在空间可布置成单索面和双索面，而双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面。 (2)斜拉索在索面内的布置形式（索面形状） 斜拉索在索面内的布置应根据设计总体构思、受力情况及美学要求等因素确定，常选用以下3种基本形式：辐射形、竖琴形及扇形。

14、(3)斜拉索索距 斜拉索索距是指索面内相邻两根斜拉索的间距。索面内斜拉索根数多则索距小，斜拉索根数少则索距大。 索距的选择与主梁内力、斜拉索张拉力、锚固构造、施工能力、施工方法、材料规格及经济等因素有关。 混凝土主梁，索距宜采用4m12m；钢主梁时索距宜取8m24m。(4)斜拉索倾角 斜拉索的倾角是指斜拉索与梁轴线之间的夹角。斜拉索的倾角与斜拉索受力情况有关。边索的倾角，无论是双塔三跨式或独塔两跨式斜拉桥，宜控制在2545，竖琴形布置较多取2630，扇形布置倾角在2130，以25最为普遍。14.2.3 斜拉桥的主梁布置（1）主梁为连续体系 1）塔梁固结、塔墩分离2）塔墩固结、塔梁分离3）主梁、

15、索塔、桥墩三者互为固结4）梁体连续的延伸 14.2.3 斜拉桥的主梁布置（2）主梁为非连续体系 在双塔三跨式斜拉桥的主跨中央部分，带有一个简支挂孔或剪力铰，全桥的主梁布置为非连续体系，这时，主梁成为单臂梁或T形刚构体系 14.2.3 斜拉桥的主梁布置（3）主梁的高跨比 斜拉桥的主梁高度一般沿跨长不变。主梁高h与主跨的比值称为主梁的高跨比，早期稀索布置的斜拉桥，主梁的高跨比为1/501/100；现在的密索布置的斜拉桥，主梁的高跨比一般为1/1001/150，较多在1/100左右。 公路斜拉桥设计规范规定，斜拉桥梁高与主跨的比值一般为1/501/100，对于密索体系大跨径斜拉桥，比值可小于1/20

16、0，而单索面斜拉桥梁高与主跨比值应按抗扭刚度确定。14.2.4 斜拉桥的结构体系（1）由梁、索、塔、墩的不同结合构成的结构体系 1）塔墩固结、塔梁分离飘浮体系 2）塔墩固结、塔梁分离，在塔墩处主梁下设置竖向支承半飘浮体系（支承体系） 3）塔梁固结、塔墩分离塔梁固结体系 4）主梁、索塔、桥墩三者互为固结刚构体系 14.2.4 斜拉桥的结构体系（2）按斜拉索的锚拉体系 1）自锚式斜拉桥 自锚式斜拉桥的塔前后侧斜拉索分散锚固在主梁梁体上或主梁端支点处，斜拉索的水平分力由主梁的轴力来平衡。自锚体系中，端锚索或边索是最重要的，其索力最大。在双塔三跨式或独塔双跨式斜拉桥中广泛采用。 （2）按斜拉索的锚拉体

17、系 2）地锚式斜拉桥 单跨式斜拉桥一般采用地锚式。在地锚体系中，塔前斜拉索的水平分力必须由相应的下部结构即地锚来承担。 3）部分地锚式斜拉桥 某些双塔三跨式、独塔两跨式斜拉桥，由于某种原因边跨相对于主跨很小时，可以将边跨部分斜拉索锚固于梁上，而部分斜拉索布置成地锚式，将部分斜拉索不平衡水平分力直接由边跨梁体传递给桥台。14.2.4 斜拉桥的结构体系（3）按照塔的高度不同而形成的结构体系 矮塔部分斜拉桥。因塔高降低使塔身刚度迅速提高，拉索因水平倾角减小而减弱对主梁的支撑作用，但增大主梁水平压力，这相当于拉索对主梁施加了一个较大的体外预应力。矮塔部分斜拉桥由于拉索不能提供足够的支撑刚度，故要求主梁

18、的刚度较大。因拉索只提供部分刚度，又称“部分斜拉桥”，其受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间。14.2.4 斜拉桥的结构体系14.2.4 斜拉桥的结构体系14.2.4 斜拉桥的结构体系（3）按照塔的高度不同而形成的结构体系 矮塔部分斜拉桥具有以下的特点：塔较矮。常规斜拉桥的高度与跨度之比为1/41/5，而部分斜拉桥为1/81/12。梁的无索区较长，没有端锚索。边跨与主跨的比值较大，一般大于0.5。梁高较大，高跨比为1/301/40,甚至做成变高度梁。拉索对竖向恒活载的分担率小于30%，受力以梁为主，索为辅。由于梁的刚度大，活载作用下斜拉索的应力变幅较小，可按体外预应力索设计。14.2.4 斜拉桥的结构体系（4）协作体系斜拉桥主跨较大非对称布置的独塔斜拉桥，远离索塔的主梁由于斜拉索倾角很小，支撑效率降低，在活载作用下将产生很大的弯矩，可与连续梁、连续刚构、T构、拱桥和悬索桥等协作，做成协作体系。协作体系是两种桥型的相互协作，取长补短，可以起到增大跨径、便于布索、改善边跨受力和控制主梁挠度等作用，适应于某些特殊困难条件下的桥位的需要。 14.3 斜拉桥构造14.3.1 斜拉索1）钢丝索 平行钢丝股索；平行钢丝索； 半平行钢丝索 2）钢绞线索 平行钢绞线索 ；