大跨度桥梁的技术发展动态和勘察设计新概念(193页)

1、Haibo Liu PhD. SWJTU1大跨度桥梁的技术发展动态和勘察设计新概念主讲-西南交通大学2Haibo Liu PhD. SWJTU讲座内容概述梁桥拱桥悬索桥斜拉桥跨海湾桥梁其他桥型桥梁结构设计理论的发展21世纪桥梁展望3Haibo Liu PhD. SWJTU1、概述对大跨度的定义公路桥梁与铁路桥梁历史发展与特点公铁两用桥结合各类桥型介绍技术发展趋势和设计特点桥涵分类多孔跨径总长L(m)单孔跨径LK(m)桥长（铁路）特大桥L1000LK 150L500大桥100L100040LK150100L500中桥30L 10020LK 4020L 100小桥8L305LK 20L30涵洞LK

2、 54Haibo Liu PhD. SWJTU钢桥跨度的发展5Haibo Liu PhD. SWJTU2、梁桥预应力混凝土梁桥自20世纪70年代起，大跨连续梁应用更为普遍，出现了连续刚构桥型，T型刚构桥逐步淘汰预应力技术介于先张法和后张法之间的预应力张拉技术真空管道压浆与钢筋防腐体外预应力，无粘结预应力高强轻质混凝土预制分段施工技术大跨度连续梁（刚构）存在的问题（长期下挠，开裂）6Haibo Liu PhD. SWJTUChillon Viaduct in Switzerland 1969 104m7Haibo Liu PhD. SWJTUFelsenau bridge in Switzerl

3、and 1975 144m8Haibo Liu PhD. SWJTUGateway Bridge in Australia 1986 260m9Haibo Liu PhD. SWJTU国外的几座连续刚构公路桥挪威Raftsundet桥，1998，298m，主跨的224m梁段内使用细骨料轻质混凝土挪威Stolmasundet桥，1998，301m，主跨的184m梁段内使用细骨料轻质混凝土英国Skye桥，1995，250m10Haibo Liu PhD. SWJTU葡萄牙铁路连续刚构桥So Joo Bridge1991年，主跨250m，双线铁路11Haibo Liu PhD. SWJTU虎门大桥辅

4、航道桥，1997年，主跨270m广东洛溪大桥，1988年，主跨180m国内的几座连续刚构公路桥黄石长江大桥，1995年，主跨245m云南元江大桥，2003年，主跨265m12Haibo Liu PhD. SWJTU南昆铁路清水河桥，1996年，主跨128m南昆铁路板其二号桥，1996年，主跨72m国内的几座连续刚构铁路桥攀钢二期工程金沙江铁路大桥，1995年，主跨168m宁波大榭岛跨海大桥，170m，铁路单线，公铁两用桥，2001年13Haibo Liu PhD. SWJTU预应力混凝土梁桥排名NameLocation CountryYearSpanStolmasundetAustevollN

5、orway1998301RaftsundetLofotenNorway1998298Sundoya Mosjen Norway2003298虎门副航道桥 Pearl RiverChina1997270元江大桥 云南 China2003265GatewayBrisbaneAustralia1986260VaroddKristiansandNorway1994260下白石大桥福建福宁China2003260泸州二桥LuzhouChina2000252 SchottwienSemmeringAustria1989250*重庆石板坡连续刚构桥，在建，主跨330m，跨中一部分梁段为钢梁14Haibo L

6、iu PhD. SWJTU介于先张法和后张法之间的预应力张拉技术由乌克兰的工程师发明新的预应力工艺是在浇捣砼尚未凝固的时候施加预应力，砼在压力的情况下固结。这种施加预应力需要用特殊的可滑动的模板及能把压力传给砼的装置在同样配筋率情况下，可提高梁的承载力25-34%、柱的承载力75%。抗裂度不变。已在重达30吨的桥梁构件中使用。 15Haibo Liu PhD. SWJTU真空管道压浆与钢筋防腐常规后张预应力靠碱性混凝土防腐，一旦碱性环境破坏，预应力就会腐蚀过去几十年大量采用的化冻食盐带来结构混凝土严重的耐久性与腐蚀问题，英国曾在199296年期间暂时禁止后张混凝土的应用 。常规管道压浆的普遍问

7、题：不密实真空管道压浆可基本解决密实度问题，但对管道材料有特殊要求钢筋涂层材料：环氧树脂、锌、油脂、腊和塑料等新型预应力材料：（玻璃或碳）纤维增强塑料(FRP)，具有高强、耐久和抗腐蚀的特性，重量轻，高强度和无磁性性能（ACI 440.4R-04 - Prestressing Concrete Structures with FRP Tendons，2004） 16Haibo Liu PhD. SWJTU瑞士Bois de Rosset Viaduct,1990特点减小截面尺寸；提高混凝土浇筑质量；无须预留孔道，减少孔道压浆等工序；施工方便迅速，钢束便于更换；钢束线形容易调整，减小预应力损失；

8、但其对力筋防护和结构构造等的要求较高，抗腐蚀、耐疲劳性能有待提高。体外预应力德国Ruderting桥，1994德国Trockau桥加固，199817Haibo Liu PhD. SWJTU苏通大桥辅航道桥268m连续刚构体外索布置18Haibo Liu PhD. SWJTU混合结构（法国南部的Sylans高架桥，1989）从传统的单一材料，发展到不同材料的横向结合、纵向结合以及竖向结合（替代腹板），充分发挥钢和混凝土两种材料的优点体外预应力19Haibo Liu PhD. SWJTU混合结构（德国的Valley Bridge Altwipfergrund，体外预应力，115m，2001 ）混凝

9、土钢波纹板20Haibo Liu PhD. SWJTU大跨混凝土梁桥的长期挠度问题近10多年来，我国相当多的大跨梁桥在通车25年后出现持续下挠和跨中底板开裂的现象（黄石长江大桥：32cm；虎门大桥辅航道桥：20cm）。预拱度法：传统设计方法，按总弯矩包络图配筋（对预应力及其附加力进行估算），在悬臂施工状态，占主体荷载的恒载弯矩大于预加力产生的反向弯矩，这就导致成桥后跨中挠度的持续发展。零弯矩法：建议的方法（有成功设计的例子），从施工顺序出发，先以悬臂梁为基本图式，通过预应力手段取得了力学上平衡，由此不设预拱度，使施工的立模安装标高与成桥标高能够保持一致。这样不但极大的简化了工程控制，而且实践证

10、明它对控制长期挠度的效果也十分理想。其他因素：材料，徐变系数？21Haibo Liu PhD. SWJTU采用吊机的悬臂拼装法佛开高速公路九江大桥，预应力混凝土连续梁，分跨50100216010050m，国内排名第二，1996年建成，悬臂拼装施工，右图为节段预制现场悬拼特点：进度快；制梁质量好；混凝土收缩徐变小；线形容易控制；适合于多跨施工22Haibo Liu PhD. SWJTU架桥机架梁（移动支架法）1996年7月，石长线湘江铁路桥62+796+62米23Haibo Liu PhD. SWJTU架桥机（Lunching Gantry）逐跨架设24Haibo Liu PhD. SWJTU2

11、、梁桥（续）钢桁梁桥20世纪70年代后，不再建造钢悬臂桁梁桥型式材料：高强钢（屈服点500700MPa） ，厚板（40100mm），厚板焊接构造：栓焊连接，桁梁桥整体节点制造：计算机辅助制造(CAM)，计算机一体化制造(CIM) ，无余量切割，反变形焊接，激光装配等 钢板梁和箱梁桥材料：高性能钢构造：正交异性板，全焊结构应用：国内钢桁梁桥多用于大跨度铁路桥，钢板梁桥多用于中小跨度铁路桥，箱梁现多用于大跨公路悬索桥和斜拉桥的加劲梁（包括钢拱桥）设计：同一设计，混合设计，混杂设计25Haibo Liu PhD. SWJTU历史上的几座钢悬臂桁梁桥美国Commodore Barry桥，501m，19

12、74日本Minato桥，510m，1974加拿大Quebec桥，548.8m，1917英国Forth桥，521m，1890，现代桥梁的标志26Haibo Liu PhD. SWJTU钢悬臂桁梁桥排名NameLocation CountryYearSpanPont de QubecQubecCanada1917549Firth of ForthEdinburghUK1890521MinatoOsakaJapan1974510Commodore BarryChester, PAUSA1974501Greater New Orleans-1New Orleans, LAUSA1958480Great

13、er New Orleans-2New Orleans LAUSA1988480HowrahCalcuttaIndia1943457Veterans MemorialGramercy, LAUSA1995445TransbaySan Francisco, CAUSA1936427Baton RougeBaton Rouge, LAUSA196837627Haibo Liu PhD. SWJTU国外的几座连续钢桁梁桥日本Yoshima 桥，245m，公铁两用，1988日本Ikitsuki-Ohashi桥，400m，1991美国Francis Scott Key 桥，366m，1977美国Asto

14、ria桥，375m，196628Haibo Liu PhD. SWJTU国内的几座连续钢桁梁桥（公铁两用）钱塘江桥，1665.84m，1937，1947武汉长江大桥，128m，1957芜湖长江大桥，312m，2000九江长江大桥，216m，1992南京长江大桥，168m，196829Haibo Liu PhD. SWJTU钢连续桁梁桥排名NameLocation CountryYearSpanIkitsuki OhashiNagasakiJapan1991400AstoriaOregonUSA1967375Francis Scott KeyBaltimore HarborUSA1977366

15、Oshima OhashiYamaguchiJapan1976325Wuhu changjiangAnhuiChina2000312TenmonAmakusaJapan1966300KuronosetoKagashimaJapan1974300RavenswoodRavenswoodUSA1980275CentralCincinnatiUSA1995259Braga MemorialSomerset, MassUSA196625630Haibo Liu PhD. SWJTU整体节点传统主桁节点主桁整体节点，长东黄河二桥，钢桁梁，跨度为3108m996m，1999年5月竣工31Haibo Liu

16、 PhD. SWJTU高性能钢桥梁用钢的历史，表现出一条低碳钢低合金钢高强度钢高性能钢的发展轨迹。高强度钢（High Strength Steel, HSS）在材料韧性和可焊性等方面往往不尽人意高性能钢（High Performance Steel, HPS）是一种综合优化了材料力学性能、便于加工制造、适于低温和腐蚀环境、具备较高性价比的桥梁结构用钢。进展：美、日、欧洲从20世纪90年代起，开始研究和应用HPS。97年日本“超级钢材”项目，98年中国“新一代钢铁材料重大基础研究 ” HPS材料特征：化学成分碳、磷、硫含量有显著的减少，增加有利于防腐蚀和耐候稀有元素；力学性能对合金元素进行优化组

17、合，并采用Q&T或热力控制处理（TMCP）技术，生产出同时保持高强度、高韧性和可焊性好的细晶粒结构钢；抗腐蚀和耐候性能通常无需油漆；疲劳性能有待更多试验 32Haibo Liu PhD. SWJTU正交异性板法国诺曼第大桥箱梁透视图虎门大桥箱梁断面图33Haibo Liu PhD. SWJTU按承重结构所用材料划分的设计方法同一设计：承重结构采用的钢材通常为同一型号，这是常见情况 混合设计（Mixed Design）：承重结构采用的钢材等级不同，如日本1988年建成的与岛公铁两用连续钢桁梁桥，其在支点附件的上下弦杆采用HT780钢，临近的部分弦杆采用HT690钢，其余杆件则采用强度更低的钢材；

18、正在建造的重庆朝天门大桥，其主桁结构分别采用Q420qD和Q370qD，钢桥面板、桥面系和联结系则采用Q345qD 混杂设计（Hybrid Design） ：在一根杆件或一片主梁上采用不同型号的钢材，目的是节省材料和减轻自重，前提是不同钢材之间的焊接不存在困难。 34Haibo Liu PhD. SWJTU国外的几座钢箱梁桥德国Cologne-Deutz莱茵河桥，184.5m，1947德国Bonn-South 莱茵河桥，230m，1972巴西Rio-Niteroi桥，300m，1972，带挂孔日本Namihayai桥，250m，199435Haibo Liu PhD. SWJTU单线铁路桥，钢

19、斜腿刚构，主跨176m，1982国内的几座钢箱梁桥石家庄南二环钢箱结合梁公路桥，最大跨度96m，199936Haibo Liu PhD. SWJTU钢箱梁桥排名NameLocation CountryYearSpanRio-Niteroi Rio de JaneiroBrazil1973300Neckartalbruecke-1WeitingenGermany1978263Sava-1BelgradeYugoslavia1956261Ponte de Vitoria-3Espirito SantoBrazil1989260ZoobrueckeCologneGermany1966259Sava-

20、2(Gazelle) BelgradeYugoslavia1970250KaitaHiroshimaJapan1991250Namihaya(Shirinashi)OsakaJapan1994250Auckland HarbourAucklandNew Zealand1969244Trans Tokyo BayTokyoJapan199724037Haibo Liu PhD. SWJTU3、拱桥在20世纪30年代，国外钢拱桥的跨度就超过500m我国的大跨度拱桥以钢筋混凝土为主，在90年代，兴起钢管混凝土拱桥，目前正热衷于钢拱桥钢拱桥多采用两铰拱，混凝土拱桥多采用无铰拱，外部超静定次数少拱桥向大

21、跨度发展，重点在无支架施工方法上设计方面：钢管混凝土拱桥设计理论，钢拱桥极限承载力分析38Haibo Liu PhD. SWJTU历史上著名的钢拱桥世界上第一座钢拱桥，位于美国密西西比圣路易斯，建于1867-1874年，主跨158.80m双层桥面，上层为公路，下层为双线铁路（使用至1974年）美国鬼门（Hell Gate）桥四线铁路桥，主跨298m1916年建成 39Haibo Liu PhD. SWJTU历史上著名的钢拱桥美国新河谷桥，1977，518.2m澳大利亚悉尼港大桥，1932，503m美国贝永桥，1931，503.6m美国弗里芒特桥，1973，382.6m40Haibo Liu P

22、hD. SWJTU韩国傍花大桥，主跨 540m，2000年美国罗斯福湖桥，主跨330m，1990年日本Kishiwada桥，主跨255m，1993日本Shin-Hamadera 桥，主跨254m，199141Haibo Liu PhD. SWJTU厦门钟宅湾大桥，主跨208m，2004上海卢浦大桥，主跨550m，2003中国近年来修建的钢拱桥中承式钢箱提篮拱桥 云南小湾大桥，主跨130m，2002上海卢浦大桥，主跨550m，200342Haibo Liu PhD. SWJTU新型的系杆钢拱桥重庆菜园坝大桥，主跨420m，在建广州新光大桥，主跨428m，在建美国Alsea海湾钢拱桥，主跨137.

23、16m，199143Haibo Liu PhD. SWJTU重庆朝天门大桥，在建，552m宜万铁路万州长江大桥，主跨360m的单拱连续钢桁梁，02年12月开工，2005年6月合龙44Haibo Liu PhD. SWJTU钢拱桥排名NumberBridge NameSpan Length (m)CountryYear1Chongqing Chaotianmen552ChinaUC2LuPu550China20033Banghwa540Korea20004New River Gorge518USA19775Bayonne504USA19316Sydney Harbour503Australia1

24、9327Fremont Bridge (Tied Arch)383USA19738Port Mann Bridge (Tied Arch)366Canada19649宜万铁路万州长江大桥360中国200510Thatcher Bridge344Panama196245Haibo Liu PhD. SWJTU历史上著名的混凝土拱桥三座桥均在瑞士，由著名建筑师 Robert Maillard设计Salgina桥，三铰拱，主跨90m，1930Aarburg桥，1911Tavanasa桥，三铰拱，主跨51m，1906，1927年损毁，28年重建46Haibo Liu PhD. SWJTU历史上著名的混

25、凝土拱桥（续）西班牙Elsa铁路桥跨度210m1942年建成劲性骨架法施工瑞典Sando桥跨度264m1943年建成拱架法施工47Haibo Liu PhD. SWJTU国外的几座钢筋混凝土拱桥巴西Ponte da Amizade桥，主跨303m，1960-65南非Bloukrans桥，主跨272m，1983葡萄牙Arrabida桥，主跨270m，1963澳大利亚Gladesville桥，主跨305m，196448Haibo Liu PhD. SWJTU克罗地亚Krk桥钢筋混凝土拱桥，主跨244390m, 1980建成49Haibo Liu PhD. SWJTU国内的几座钢筋混凝土拱桥宜宾小南

26、门大桥，中承式混凝土提篮拱桥，跨度240m， 1990年建成，时称“亚洲第一大中承式钢混拱桥”劲性骨架法施工2001年11月7日4：30分左右桥面突然垮塌宜宾马鸣溪大桥上承式混凝土拱桥，主跨150m， 1979年建成缆索吊装施工2004下半年开始加固50Haibo Liu PhD. SWJTU国内的几座钢筋混凝土拱桥（续）北京永定河7号桥铁路钢筋混凝土中承式拱桥，跨度150m1972年建成，拱架法施工涪陵乌江大桥跨度200m1988年建成转体法施工51Haibo Liu PhD. SWJTU国内的几座钢筋混凝土拱桥（续）贵州剑河桥，桁架拱，主跨150m，85年建成贵州江界河桥，组合桁架拱，主跨

27、330m，悬臂施工，1995广西邕宁邕江大桥，钢筋混凝土拱，主跨312m，劲性骨架法，1996年建成52Haibo Liu PhD. SWJTU万州长江大桥世界上跨度最大的钢筋混凝土拱桥，主跨420m采用劲性骨架（含钢管混凝土）和缆索吊装方法施工1997年建成1:10全桥模型试验53Haibo Liu PhD. SWJTU四川旺苍东河大桥，跨度115m，1990，第一座钢管混凝土系杆拱桥钢管混凝土拱桥柳州市文惠大桥，跨度3180m，1994，第一座中承式钢管混凝土拱桥54Haibo Liu PhD. SWJTU广州丫髻沙珠江大桥，跨度360m，2000年贵州水柏铁路北盘江铁路大桥，轨底到峡谷底

28、深达280m，跨度236m，转体，2001年武汉江汉三桥，跨度280m，2001年钢管混凝土拱桥（续）宜宾戎州大桥，跨度260m，缆索，2004年55Haibo Liu PhD. SWJTU巫山长江大桥跨度460m，缆索吊装，2005年56Haibo Liu PhD. SWJTU钢筋混凝土拱桥排名NumberBridge NameSpan Length (m)CountryYear1巫山长江大桥*460China20052万州长江大桥420China19963Krk-II Bridge390Croatia19804丫髻沙大桥*360China19975江界河大桥*330China19956广西

29、邕宁邕江大桥*312China19967Gladesville Bridge305Australia19648Amizade Bridge303Brazil19659Bloukrans Bridge272South Africa198310Arrabida Bridge270Portugal1963* 钢管混凝土拱桥*桁架拱桥57Haibo Liu PhD. SWJTU拱桥的施工方法有支（拱）架施工无支架施工悬臂施工分段缆索吊装转体法劲性骨架法上述方法的综合运用无支架施工要点：一是增加拉索，使拱圈能够悬拼；二是及早让部分材料成圈（拱），使其具有承受随后增加的材料重量的能力。58Haibo Li

30、u PhD. SWJTU施工图片Krk桥缆索吊装与悬臂施工悉尼港大桥悬臂施工59Haibo Liu PhD. SWJTU南非Bloukrans大桥悬臂施工卢浦大桥悬臂施工施工图片（续）傍花大桥悬臂施工60Haibo Liu PhD. SWJTU宜宾戎州大桥缆索吊装施工广州丫髻沙大桥转体施工宜昌黄柏河大桥转体施工混凝土拱圈预制分段吊装钢管混凝土拱桥施工61Haibo Liu PhD. SWJTU西班牙Esla铁路桥劲性骨架施工，1942年62Haibo Liu PhD. SWJTU万州长江大桥施工63Haibo Liu PhD. SWJTU4、悬索桥最早的大跨度桥型，保持桥梁跨度记录的桥型与其他

31、桥型相比，悬索桥的优势：材料用量和加劲梁截面型式，不随跨度增加而有大的改变构件设计，承重结构在尺寸方面不受限制大缆受力形式，受拉，可充分发挥材料能力施工，大缆是现成的悬吊式脚手架不足：刚度较小，容易振动64Haibo Liu PhD. SWJTU布鲁克林，486.5m，1883曼哈顿，448m，1909华盛顿，1067m，1931旧金山金门，1280m，1937维拉扎诺，1298m，1964坦卡维尔，608m，1959福思，1006m，19644.25，1013m，1966恒比尔，1410明石，1991大贝尔特，1624江阴，1385西堠门1650润扬，1490跨度超过400m的部分悬索桥麦金

32、纳克，1158m，1957塞文，988m，1966小贝尔特，600m，1970阳逻128065Haibo Liu PhD. SWJTU各国悬索桥的主要特点美国：钢主塔；直吊索；非连续的桁架式加劲梁；钢筋混凝土桥面板；铸钢鞍座和眼杆锚拉杆；空中送丝法（AS法）欧洲：混凝土主塔，全焊梭状扁平钢箱加劲梁；直吊索和斜吊索； AS法日本：钢主塔；直吊索；桁式加劲梁（双层桥面）；预制平行丝股法（PS法）中国：混凝土索塔；（倾向于采用）扁平钢箱梁；垂直吊索； PS法 66Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国Brooklyn大桥主跨486m，1883年67Haibo Liu PhD. SWJTU

33、桥例：美国Brooklyn大桥68Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国George Washington大桥主跨1066.8m，1931年69Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国San Francisco Bay大桥主跨704.5m，1936年70Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国旧金山金门大桥主跨1080.16m，1937年71Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国Tacoma大桥853.4m，1940年7月开通，11月7日风毁853.4m，1950年10月开通853.4m，预计2007年初开通72Haibo Liu PhD. SWJT

34、U桥例：美国麦金纳克大桥73Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：美国维拉扎诺大桥主跨1298.45m，1964年74Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：英国福思大桥主跨1005.8m，1964年75Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：英国塞文大桥主跨987.55m，1966年76Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：英国恒比尔大桥主跨1410m，1981年77Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：丹麦大贝尔特大桥主跨1624m，1998年78Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：丹麦大贝尔特大桥79Haibo Liu PhD. SWJTU因

35、島大橋，770m，1983大鸣门大橋，878m，1985桥例：日本本四联络线上的悬索桥下津井大橋，940m，1988北备赞大橋，990m，1988南备赞大橋，1100m，198880Haibo Liu PhD. SWJTU日本明石海峡大桥主跨1990m，1998年81Haibo Liu PhD. SWJTU重庆鹅公岩大桥，560m，2001西陵长江大桥，900m，1996厦门海沧大桥，648m，1999桥例：中国的几座悬索桥汕头海湾大桥，452m，199582Haibo Liu PhD. SWJTU桥例：中国的几座悬索桥宜昌长江大桥，960m，2001虎门大桥，888m，199783Haibo

36、 Liu PhD. SWJTU香港青马大桥青马大桥，1377m，199784Haibo Liu PhD. SWJTU江阴长江大桥1385m，199985Haibo Liu PhD. SWJTU润扬长江大桥长江北航道南航道悬索桥斜拉桥世业洲扬州镇江1490m，200586Haibo Liu PhD. SWJTU武汉阳逻长江大桥主跨1280m，钢箱加劲梁，在建87Haibo Liu PhD. SWJTU舟山西堠门大桥舟山连岛工程中的一座大桥，主跨1650m，钢箱加劲梁，在建88Haibo Liu PhD. SWJTU5、斜拉桥19世纪出现雏形，20世纪中期出现现代意义上的斜拉桥，后期得到迅猛发展（

37、全世界约有400余座，我国占大约1/4）。斜拉桥发展的原因和条件结构造型新颖（直线感和柔细感）新材料的应用（高强钢丝，特别是斜拉索卷材）设计理论和计算技术的进步施工技术的进步经济效益（在400800m跨度内具有很强竞争力）总体趋势：稀索密索，混凝土斜拉桥，造型多样化技术问题：斜拉索的防腐，抗风抗震89Haibo Liu PhD. SWJTU斜拉桥雏形1784年，德国Loscher设计的木斜拉桥1817年，英国的Dryburgh桥，1838重建1817年，英国的Kings Meadow桥90Haibo Liu PhD. SWJTU斜拉桥雏形1868年捷克的Franz Joseph桥1908年法国

38、的Cassagne桥1925年法国的Lezardrieux桥91Haibo Liu PhD. SWJTU斜拉桥雏形法国Cassagne 钢斜拉桥，主跨156m，190809新加坡Cavenaph桥，1867年92Haibo Liu PhD. SWJTU瑞典Stromsund钢斜拉桥，主跨182.6m，第一座，1955年德国Theodor-Heuse钢斜拉桥，主跨260m，德国第一座，1957年早期斜拉桥德国Severins独塔钢斜拉桥，主跨302m，195993Haibo Liu PhD. SWJTU中外斜拉桥跨度统计苏通昂船洲南京三桥仁川94Haibo Liu PhD. SWJTU各类斜拉桥

39、的跨度发展95Haibo Liu PhD. SWJTU钢斜拉桥跨度排名桥名桥位 国家年份跨度苏通大桥江苏南通中国20091088昂船洲大桥 蓝巴勒海峡 香港20081018多多罗大桥Onomichi-Imabari日本1999890诺曼第大桥*Le Havre法国1995856第二仁川桥Incheon 韩国2008800南京三桥南京中国2005648南京二桥南京中国2000628白沙洲* 武汉 中国2000618青州闽江*福州中国1996605杨浦大桥*上海 中国1993602*结合梁；*混合梁96Haibo Liu PhD. SWJTU混凝土斜拉桥跨度排名桥名桥位 国家年份跨度Skarnsu

40、ndetTrondheim Fjord挪威1991530荆沙长江大桥 湖北中国2002500鄂黄大桥湖北中国2001480大佛寺重庆中国2000450长江二桥重庆中国1996444Barrios de Luna西班牙1983440铜陵大桥安徽中国1995432Helgeland 挪威1991425郧阳湖北中国1994414Elorn法国199440097Haibo Liu PhD. SWJTU钢斜拉桥 法国纳泽尔桥，主跨404m，1975德国Knie桥，独塔，主跨320m，1969泰国拉玛九世桥，主跨450m，1987德国Oberkassel桥，主跨257.75m，197698Haibo Li

41、u PhD. SWJTU钢斜拉桥（日本）横滨港桥，主跨460m，1988名港西大桥，主跨405m，1984名港西大桥，主跨405m，1984鹤见翼大桥，主跨510m，1994生口大桥，主跨490m，199199Haibo Liu PhD. SWJTU日本多多罗大桥主跨890m，1999100Haibo Liu PhD. SWJTU南京长江二桥主跨628m，2001101Haibo Liu PhD. SWJTU南京长江三桥主跨648m，钢桥塔，预计2005年10月通车102Haibo Liu PhD. SWJTU苏通长江大桥主跨1088m，在建103Haibo Liu PhD. SWJTU香港昂

42、船洲大桥中标方案主跨1018m，在建104Haibo Liu PhD. SWJTU第二仁川大桥主跨800m，在建105Haibo Liu PhD. SWJTU武汉天兴洲公铁两用长江大桥是国内继武汉、南京、九江、芜湖长江大桥之后的第五座公铁两用长江大桥，也是国内最大的公铁两用大桥大桥设计为主跨504米双塔双索面斜拉桥，公路桥面以上塔高123米。正桥长4657米，公路6车道、铁路4线（设计时速200km），桥面全宽27米工程2004年动工，工期4年半，估算工程总投资约110亿元。106Haibo Liu PhD. SWJTU结合梁斜拉桥杨浦大桥，主跨602m， 1993年南浦大桥，主跨423m，

43、1991年加拿大AlexFraser大桥，主跨465m， 1986年福建青州闽江大桥，主跨605m， 2000年107Haibo Liu PhD. SWJTUArthur Ravenel桥 主跨471m，结合梁，2006108Haibo Liu PhD. SWJTU香港汲水门大桥，公铁两用，主跨430m，1997年舟山桃夭门大桥，主跨580m，2003年白沙洲大桥，主跨618m，2001年混合梁斜拉桥徐浦大桥，主跨590m，1996年天津海河大桥，主跨340m，2004年109Haibo Liu PhD. SWJTU法国诺曼第大桥主跨856m， 1995年110Haibo Liu PhD. S

44、WJTU混凝土斜拉桥济南黄河大桥，主跨220m，1982宁波招宝山大桥，主跨258m，2000广东西江金马大桥，主跨283283m，2002武汉长江二桥，主跨400m，1995重庆石门大桥，主跨200230m，1988111Haibo Liu PhD. SWJTU铜陵长江大桥，主跨432m，1995马桑溪大桥，主跨360m，2001海南世纪大桥，主跨340m，2003112Haibo Liu PhD. SWJTU巴东长江大桥，主跨388m，2004大佛寺大桥，主跨450m，2001宜宾中坝大桥，独塔，主跨252m，2003巴东长江大桥，主跨388m，2004荆州长江大桥，主跨500m，2002

45、，国内之最113Haibo Liu PhD. SWJTU马拉开波桥委内瑞拉，主跨235m，1962，1981年换索114Haibo Liu PhD. SWJTU法国布鲁东桥，主跨320m，1977美国东亨丁顿桥，独塔，主跨274.3m，1985西班牙卢纳桥，主跨440m，1983美国达姆岬桥，主跨396.3m，1989115Haibo Liu PhD. SWJTU挪威Helgeland桥主跨425m，1991116Haibo Liu PhD. SWJTU挪威Skarnsundet桥主跨530m，桥宽13m，倒三角箱形，截面1991117Haibo Liu PhD. SWJTU多塔斜拉桥宜昌夷陵

46、长江大桥，三塔，主跨348m，2001岳阳洞庭湖大桥，三塔，主跨310m，2001香港汀九大桥，三塔，主跨448475m，1997118Haibo Liu PhD. SWJTU希腊Rion-Antirion桥四塔，主跨560m，2004119Haibo Liu PhD. SWJTU120Haibo Liu PhD. SWJTU法国米约高架桥七塔，主跨342m，大桥桥面离地270m，塔顶离地343m， 2004121Haibo Liu PhD. SWJTU122Haibo Liu PhD. SWJTU横截面布置：双腹板带风咀扁平钢箱倒V形桥塔桥墩上90m分开成两个柔性墩桥塔截面布置立面布置123

47、Haibo Liu PhD. SWJTU施工图片设置辅助墩，带导梁顶推施工钢桥塔吊装就位124Haibo Liu PhD. SWJTU钢绞线斜拉索的防护125Haibo Liu PhD. SWJTU钢绞线斜拉索的锚具126Haibo Liu PhD. SWJTU6、跨海湾大桥跨海湾桥梁工程的特点工程量大跨海湾大桥超长。自然条件复杂，安全风险大 施工受风、海潮、雾、雷暴、寒潮等影响，地质条件比较复杂，海底冲刷也比较大。质量要求高在海洋环境中，对大桥的工程质量，特别是在强度、耐久性、防腐方面的要求非常高。对生态环境的影响投入的大型船舶、吊机设备多预制装配为主，减少海上作业量国内外跨海湾大桥中国杭州

48、湾大桥，东海大桥美国Pontchartrain湖桥，加拿大Confederation桥日本东京湾海上通道127Haibo Liu PhD. SWJTU加拿大Confederation桥，12.9km，通航孔250m，典型跨长60m，1997美国Pontchartrain湖桥，38.42km，跨长24.38m，1956，1969东海大桥，约31km，已全线贯通跨海湾大桥实例杭州湾大桥，36km，在建128Haibo Liu PhD. SWJTU日本东京湾海上通道 1995人工岛人工岛跨海桥，长4.4km跨海桥，钢梁，主跨240m海底隧道长9.5km129Haibo Liu PhD. SWJTU东

49、海大桥简介西起上海南汇区芦潮港镇，跨越杭州湾北部海域，直达浙江省嵊泗县小洋山岛，全长31.1公里，是上海国际航运中心集装箱深水港的配套工程。地理位置130Haibo Liu PhD. SWJTU桥梁概况东海大桥工程位于杭州湾北部的东海海域，大桥全长约31公里。其中陆上段（芦潮港新老大堤之间）约2.3公里，跨海段（芦潮港至小洋山之间）约25公里，港桥连接段约3.6公里。大桥宽度为31.5米，设计为6车道。大桥海上段设有主通航孔一个，副通航孔三个。大桥海上段的非通航孔全长约24公里。设计行车时速80公里，年通过能力500万标准箱以上。 按照桥孔跨度，非通航孔又划分为50米跨，60米跨，70米跨三种

50、不同的跨度。其中50米跨共10孔，长500米，60米跨共178孔，长10,6 37米，（其中59米跨43孔）70米跨共146孔，长10,220米。共需预制安装长60-70米、重1600-2200吨的箱梁670片。主航道桥，结合斜拉桥，主跨420m131Haibo Liu PhD. SWJTU70m跨混凝土箱梁预制132Haibo Liu PhD. SWJTU安装箱梁内模133Haibo Liu PhD. SWJTU绑扎钢筋134Haibo Liu PhD. SWJTU绑扎钢筋135Haibo Liu PhD. SWJTU136Haibo Liu PhD. SWJTU137Haibo Liu P

51、hD. SWJTU预应力张拉完成138Haibo Liu PhD. SWJTU混凝土箱梁的吊运139Haibo Liu PhD. SWJTU140Haibo Liu PhD. SWJTU运梁码头141Haibo Liu PhD. SWJTU桥墩预制142Haibo Liu PhD. SWJTU143Haibo Liu PhD. SWJTU桥墩吊运144Haibo Liu PhD. SWJTU145Haibo Liu PhD. SWJTU146Haibo Liu PhD. SWJTU147Haibo Liu PhD. SWJTU箱梁架设148Haibo Liu PhD. SWJTU149Haib

52、o Liu PhD. SWJTU起重能力达2500吨的“小天鹅”号大型浮吊150Haibo Liu PhD. SWJTU151Haibo Liu PhD. SWJTU152Haibo Liu PhD. SWJTU153Haibo Liu PhD. SWJTU154Haibo Liu PhD. SWJTU7、其他桥型随着桥梁结构创新和桥梁美学日益受到重视，新的或改进的桥型层出不穷。具备生命力的桥型具备合理的结构受力、良好的经济效益和简洁的美学处理。独缆悬索桥，自锚式悬索桥斜拉拱桥组合体系新型鞍式斜拉体系与部分（矮塔）斜拉桥人行桥充分体现桥梁构思的桥155Haibo Liu PhD. SWJTU旧

53、金山奥克兰海湾桥西东1936年建成1989年地震中损伤独塔自锚式悬索桥，替代东侧的桁架桥，2002年动工，由于经济原因，工程延误，预计2012年完工signature span 156Haibo Liu PhD. SWJTU施工图片157Haibo Liu PhD. SWJTU韩国Yeongjong大桥空间缆自锚式悬索桥，分跨125-300-125m ，2000158Haibo Liu PhD. SWJTU日本大阪konohana（此花） 大桥独缆自锚式悬索桥，分跨120-300-120m ，1987159Haibo Liu PhD. SWJTU160Haibo Liu PhD. SWJTU马

54、来西亚Seri Saujana 桥斜拉拱桥组合体系，主跨300m，2002161Haibo Liu PhD. SWJTU马来西亚Seri Wawasan桥主跨168.5m，2003162Haibo Liu PhD. SWJTU163Haibo Liu PhD. SWJTU日本Yumemai Ohashi开启桥整体偏转开启拱桥主跨240m，2001桥梁座落于两个浮筒基础上164Haibo Liu PhD. SWJTU新型鞍式斜拉体系美国Maumee River 桥预应力混凝土箱梁，主跨2183m，在建165Haibo Liu PhD. SWJTU特征：斜拉索连续，从一侧桥面越过塔上鞍式套管，锚固

55、于另侧桥面优点：减小桥塔尺寸便于美学处理节省材料166Haibo Liu PhD. SWJTUAlameda 桥，主跨130m，1995西班牙的两座城市道路钢拱桥Bach de Roda-Felipe II桥，主跨130m，1995167Haibo Liu PhD. SWJTU人行桥欣赏西班牙Campo Volantin桥，75m，1997英国世纪眼开启桥，2000英国约克世纪桥，2000英国蝴蝶桥，1998168Haibo Liu PhD. SWJTU英国Trinity桥，主跨54m，1995英国Lockmeadows桥，1999日本Miho 博物馆桥，主跨120m，1997阿根廷Puent

56、e de la Mujer开启桥，2001169Haibo Liu PhD. SWJTU德国Lowentor索网桥斯图加特国际饭店跨街桥伦敦世纪桥，2000德国埃森Folkwang 博物馆索桥170Haibo Liu PhD. SWJTU8、桥梁结构设计理论的发展结构设计理论的三要素作用与作用效应（结构分析） 材料与抗力设计（结构设计的一部分） 结构可靠性分析（结构设计的一部分） 作用作用效应构件抗力材料结构可靠性分析作用作用效应构件抗力材料结构可靠性分析规划施工使用维护171Haibo Liu PhD. SWJTU结构的经济特性曲线172Haibo Liu PhD. SWJTU结构的故障特性

57、（浴盆）曲线173Haibo Liu PhD. SWJTU桥梁承载能力与养护维修和加固的关系174Haibo Liu PhD. SWJTU影响桥梁安全的因素及对策175Haibo Liu PhD. SWJTU结构设计方法的演变基于试验和经验的方法容许应力法破坏阶段法极限状态设计法概率（极限状态）设计法176Haibo Liu PhD. SWJTU基于试验和经验的方法19世纪中叶之前，结构分析方法还处于萌芽阶段，桥梁建造（尤其对大跨新型结构）需依赖模型或实物试验。 该方法可以回答构件在破坏时的荷载安全系数K1，即承载能力 由于历史条件和认识上的局限，不可能采用试验方法解决所有可能出现的问题。17

58、7Haibo Liu PhD. SWJTU英国历史上两座著名桥梁Britannia铁路箱梁桥，熟铁，跨度70+146+146+70m, 建于 1845-1850， 1970年毁于火灾曾进行大量试验，证实带加劲肋实腹板的可靠性，其试验对以后钢板梁桥设计起到重要作用Menai悬索桥，熟铁，跨度177m, 建于 1820-1826, 1940年修复曾按大比例对其索（链杆）和吊杆进行试验178Haibo Liu PhD. SWJTU容许应力法传统设计方法（1826年提出），已沿用了100余年视材料为理想弹性体，用线弹性理论方法，算出结构在荷载下的应力，要求构件截面上任一点的应力，不超过材料的容许应力，

59、即 ； = y / K；安全系数K 1 容许应力法为促进桥梁工程的发展作出了巨大贡献 理论基础：结构分析理论，材料及构件试验，荷载测试三点不足：难以仅用容许应力来防止桥梁其它破坏状态的出现 用单一安全系数来考虑不同性质的荷载是不合适的 安全系数主要是凭经验和判断确定的，没有可比性 179Haibo Liu PhD. SWJTU采用容许应力法设计的几座著名桥梁英国Forth铁路桥，钢悬臂桁架梁，主跨512.2m，188090美国Brooklyn城市悬索桥，主跨487m，186983年美国Bayonne公路桥，钢桁架拱，跨度503.6m，1931年美国George Washington悬索桥, 主

60、跨1066.8m，1931年180Haibo Liu PhD. SWJTU破坏阶段法（极限荷载法）20世纪30年代由前苏联学者提出设计原则结构构件达到破坏阶段时的设计承载能力不低于荷载产生的构件内力S乘以安全系数K，即 KS R以截面内力（而不是截面应力）为验算对象凭计算（无需试验）就能确定荷载安全系数，是其优点该方法具有补充性质，未能自成体系 181Haibo Liu PhD. SWJTU极限状态设计法极限状态的定义和分类定义（前苏联学者20世纪50年代初提出）：若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态，就不能满足设计规定的某一功能要求，则此特定状态称为该功能的极限状态承载能力（或破坏）极限