悬索桥桥塔的作用、结构形式及材料分类

1、悬索桥桥塔的作用、结构形式及材料分类 一、作用二、结构形式三、悬索桥与斜拉桥的桥塔比较四、材料分类五、钢桥塔与混凝土桥塔比较六、特例：倒V形及菱形桥塔目录作用 支承主缆，分担大缆所受的竖向力，在风力和地震力作用下，对总体稳定提供保证。结构形式横桥向（1）刚构式：形式：悬索两个平面，两根立柱支撑-单层(横梁)；为使整个桥塔在横向能承受悬索和桥面系上全部横向风荷载的刚性，在塔定和桥下设强大的横系梁-多层横梁（塔高时）。特点：单层(横梁)或多层(横梁)的门架式，这种形式在外观上明快简洁，它既能适应钢桥塔，又能用于混凝土桥塔。； ( 2 )桁架式形式：在两根塔柱之间，为增强桥塔横向刚度，除了有水平的横

2、梁之外还具有若干组交叉的斜杆，形成桁架式结构。优点：桥塔在横向采用这种结构形式，无论在塔顶水平变位、用钢数量(经济性)及塔架内力(功能性)等方面均较有利。在风力和地震力引起桥轴垂直方向的塔顶水平位移最小。结构形式缺点：由于交叉斜杆的施工对混凝土桥塔有较大的困难，因而这种形式一般只能适用于钢桥塔。 ( 3 )混合式 形式：由以上的刚构式与桁架式可以组成混合式出塔架。这种形式一般在桥面以上不设交叉斜杆，特点：在景观上可以保留刚构式的明快简洁，而在桥面以下设置少量交叉斜杆以改善塔架的功能(内力)性和经济(耗钢)性。由于具有交叉斜杆的关系，此种形式也只宜用于钢桥塔结构形式结构形式结构形式结构形式顺桥向

3、(1)刚性塔（矮而胖）：指塔顶水平变位量相对较小的桥塔。 适用：多塔(桥塔数量为3个或3个以上)，特别中间的桥塔。 作用：通过提高桥塔的纵向刚度来控制其塔顶的纵向变位，从而减小梁内的应力。(2)柔性塔（高而细）：指塔顶水平变位量相对较大的桥塔，也就是相对于刚性塔而言的。 适用：大跨度三跨(双塔)形式中，桥塔几乎全是做成柔性的。一般是塔柱下端作成固接的单柱形式。 (3)摆柱塔 适用：摇柱塔为下端做成铰接的单柱形式。它一般只用于跨度较小的悬索桥。很少用。悬索桥与斜拉桥的桥塔比较1、桥塔的高度(以桥面以上的桥塔高度为准)来说 悬索桥塔高(19111)L，斜拉桥塔高(1415)L，L主孔跨度，悬索桥的

4、桥塔高度大致仅为斜拉桥的一半。2、塔架(桥塔在桥梁横向的布置形式)的形状来说 斜拉桥丰富： （1）斜单索面与双索面、平面索与立体索等。 （2）简单独柱式、双柱式、单层或多层门式构架，和较复杂的H形、A形、倒V形以及倒Y形等塔架。 悬索桥简单：绝大部分为单层或多层门式构架，另有一部分在两根塔柱之间具有交叉的桁式斜杆，但这种形式仅限于钢桥塔。3、构造上来说 悬索桥桥塔只需考虑在塔顶上布置主缆的鞍座，而斜拉桥的则必须考虑在塔柱上设有量多且细节复杂的斜拉索的锚固构造。材料分类圬工桥塔、钢筋混凝土桥塔和钢桥塔。1）圬工桥塔由条石或混凝土做成， 石料抗拉强度太低，在跨径较大的吊桥上已不再采用石桥塔，仅在古

5、老的吊桥中还能看见。 混凝土桥塔为了保证悬索在荷载作用下和温度变化时产生的合力偏心不超过核心范围，常把塔柱尺寸设计得较大。为了节约材料，往往在两塔柱中距处仅满足车道宽，人行道采用外绕形式，我国所建吊桥多数采用这种处理方法。 材料分类2 ）钢筋混凝土桥塔多采用框架式塔柱截面形式：单室或双室空心矩形截面，常见D形截面或削角的矩形截面特点：1、钢筋混凝土桥塔的塔柱主要是承压构件，采用混凝土是经济的。 2、近年来釆用了滑模浇注混凝土的施工方法，高塔柱的施工变得非常方便。 3、钢筋混凝土桥塔外形简洁美观，维修养护费用低。实例：英国 恒比尔河桥上 首次采用了钢筋混凝土的桥塔，打破了以前特大跨径吊桥的桥塔全

6、部采用钢桥塔的惯例。材料分类3）钢桥塔：刚构式或桁架式、混合式特点：桁架式桥塔在横向地震力或风荷载作用下，塔顶水平变形最小，用钢量也最小，但考虑与景观协调时，外观不如刚构式桥塔简洁美观，可根据当地条件选用。采用桁架式桥塔为多。桥塔截面：早期：铆接结构特点：1）钢板和角钢联结成多格式的塔柱，尺寸11.2m。 2）截面变化由底到顶逐步减少外侧格室的尺寸（取消）。近年：栓接和焊接技术特点：带有加劲大钢板组成大格室 钢桥塔与混凝土桥塔比较1、60年代以前，全部 钢材 美国为代表。实例：30年代乔治华盛顿桥、旧金山奥克兰海湾大桥、旧金山金门大桥，1957年 麦金纳克湖口大桥 1964年维拉扎诺海峡 钢桥

7、塔。2、高结构物 混凝土浇注技术，特别模板技术，60年前后 欧洲实例：（1）1959年，法国 608m 坦卡维尔桥 混凝土 （2）1970年，丹麦 600m 小贝尔特桥 混凝土桥塔 （3）1981年 英国 恒伯尔桥 混凝土 （4）90年代 中国香港青马大桥(1377m)，中国江阴长江大桥(1385m)，瑞典高海岸桥(1210m)、丹麦大贝尔特东桥(1624m)等混凝土桥塔。钢桥塔与混凝土桥塔比较3、日本：钢实例：（1）南备赞大桥(1100m)、北备赞大桥(990m) （2）90年代第一大跨度(1990m)的明石海峡大桥、来岛第一(600m)、第二(1020m)及第三(1030m)等 全部采用钢

8、桥塔。原因：1、是钢材生产大国。 2、地震频繁出现的地区，钢结构轻于混凝土结构，因而在发生地震时因结构物自重产生的惯性力也较小，采用钢桥塔对抵抗大地震是有效的措施之一。 3、日本的高度工业化，在钢桥塔的制造和安装架设方面可以采用优质的栓焊技术及利用大型浮吊整体施工，从而在一定程度上可加快工期与减少劳力。方针政策：1、悬索桥和斜拉桥的桥塔，和一般大跨度桥梁的上部结构而言，也是优先采用与发展钢结构。 2、桥梁连水中桥墩都采用钢结构，如关西新机场连络桥的海中桥墩与横跨东京湾道路的海中桥墩等。特例：倒V形及菱形桥塔特点：1、桥塔形状作成如单索面斜拉桥中出现的倒V形及菱形， 2、两座悬索桥的跨度均较小，但是种新的花色。实例：1、日本大阪的此花大桥(原名北港大桥) 此花大桥为150m+300m+150m三跨连续钢箱梁自锚式单主缆悬索桥，全桥仅设置一个采用斜吊索的索面，因此采用倒V形的钢桥