第一篇(1)斜拉桥与悬索桥总体布置与结构体系

1、郑重声明：斜拉桥与悬索桥PPT为陈从春等主编大跨度桥梁配套课件，版权属于彭大文老师和陈从春老师，授权交通出版社供购买本教材的师生使用，任何人不得传播或用于商业目的。第一章 总体布置与结构体系第一节 概述 第二节 总体布置 第三节 索塔布置 第四节 拉索布置 第五节 主要结构体系 第一篇 斜拉桥与悬索桥第一节 概述斜拉桥三大组成部分: 主梁、索塔、斜拉索。 斜拉桥的受力体系 斜拉桥中主梁的受力特点 斜拉桥中塔和索的受力特点现代斜拉桥发展三个阶段：第一阶段：稀索布置，主梁较高，受弯为主，拉索不易更换；第二阶段：中密索布置，主梁较矮，可更换拉索；第三阶段：密索布置，梁高减小，采用梁板式开口截面。 混

2、凝土斜拉桥最大跨径可达700m；钢斜拉桥最大跨径可达1300m；结合梁斜拉桥最大跨径可达1000m。混凝土斜拉桥经济合理跨径200m500m。 混凝土斜拉桥荆州长江大桥500m第二节 总体布置 主要解决索塔、跨径、拉索及主梁布置；塔高与跨径间的关系等。 一、索塔布置根据桥位、地形、跨径需要，可选用独塔、双塔或多塔布置。 第一章 总体布置与结构体系 第一章 总体布置与结构体系 二、跨径布置典型为双塔三跨式和独塔双跨式；特殊也可独塔单跨及多塔多跨。 1双塔三跨式主孔跨径大，适用于跨越较大河流。边跨相等的对称或边跨不等的非对称。边跨与主跨之比与整体刚度、端锚索的应力变幅有很大关系。 第一章 总体布置

3、与结构体系 主跨汽车作用时，会增加端锚索应力，边跨汽车荷载作用时，会减少端锚索应力。拉索的疲劳强度是边、中跨允许比值的判断标准。边中跨比为0.5时，可对称悬臂施工至跨中合拢；一般边中跨比0.5，边跨设置端锚索，使中跨有一段悬臂施工是在有后锚的情况下进行。 第一章 总体布置与结构体系 边跨小时，边跨拉索短，刚度相对大，边跨对索塔的锚固作用大，主跨刚度相应增大。合理的边主跨之比在0.40附近，钢斜拉桥的边跨比相同跨径混凝土斜拉桥小。 第一章 总体布置与结构体系 双塔三跨式斜拉桥布置的边跨/中跨比考虑 2独塔双跨式可以两跨相等的对称或两跨不等的非对称布置。不对称布置时，边跨与主跨比例为0.50.8，

4、多数接近0.66；两跨相等时，由于失去了边跨及辅助墩对主跨变形的有效约束作用，较少采用。 第一章 总体布置与结构体系 3. 三塔四跨式和多塔多跨式斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。因为中间塔塔顶没有端锚索来限制变位。必须采用时，可将中间塔做成刚性索塔（如委内瑞拉的马拉开波桥）；第一章 总体布置与结构体系 用长拉索将中间塔顶分别锚固在边塔的塔顶或塔底加劲（如香港汀九桥）； 加粗尾索并在锚固尾索的梁段上压重，增加索的刚度（如湖南洞庭湖大桥）。多塔斜拉桥中桥塔示例4辅助墩及外边孔边孔设置辅助墩，根据边孔高度、通航、施工安全等具体情况而定。当边孔设在岸上或浅滩，在边孔设置辅助墩，可以改善结构的受力

5、状态。辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩；受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠度。第一章 总体布置与结构体系 第三节 索塔布置一、索塔的形式单索面和双索面斜拉桥索塔的纵、横向布置形式：索塔沿桥纵向布置：有独柱式、A字型、倒Y型等。单柱式主塔构造简单；A型和倒Y型顺桥向刚度大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A型还可减小搁置在塔上主梁的负弯矩。第一章 总体布置与结构体系 第一章 总体布置与结构体系 索塔横桥向布置：独柱型、双柱型、门型或H型、A型、宝石型或倒Y型等。 斜拉桥塔形示例第一章 总体布置与结构体系 二、塔的高跨比索塔高度从桥面以上算起。主跨径相同情况下，索塔高度低，拉索水平倾角小，拉索

6、垂直分力对主梁支承作用就小；反之，索塔高度愈大，拉索水平倾角愈大，拉索对主梁支承效果也愈大。索塔的高度应由经济比较来确定。 第一章 总体布置与结构体系 双塔三跨式宜取0.180.25；独塔双跨式宜选用0.300.45。单以提高塔高来取得全桥刚度是不经济的，应加强端锚索及采用地锚方式，此时，高跨比宜选用低值。第四节 拉索布置拉索采用抗拉强度高、抗疲劳性能好和弹性模量大的高强钢丝及钢绞线等制作。一、索面位置第一章 总体布置与结构体系 竖直双索面单索面斜向双索面索面在空间可布置成单索面和双索面；双索面又分为竖直双索面和倾斜双索面。 单索面要求主梁采用抗扭刚度较大截面。采用双索面，扭矩可由拉索轴力来抵

7、抗。斜向双索面对抵抗风力扭振有利。倾斜双索面采用倒Y型、A型塔。 第一章 总体布置与结构体系 单索面与双索面布置的对比第一章 总体布置与结构体系 二、索面形状拉索在索面内布置三种基本类型：辐射形、竖琴形和扇形。 第一章 总体布置与结构体系 1. 辐射形：拉索与水平交角大，垂直分力对主梁支承效果好，与竖琴形相比，可节省钢材1520。拉索集中锚固在塔顶，构造复杂，局部应力集中，施工和养护困难。拉索倾角不等，锚具、垫板的制作、安装较复杂。 2. 竖琴形：拉索所有倾角相同，索与塔、主梁的连接构造简单。外观简洁美观，无视觉交叉感。缺点：拉索倾角小，用量多。3. 扇形：兼有辐射形和竖琴形优点，获得广泛应用

8、。但对索在塔和主梁上的锚固位置、构造要求及施工工艺要求较高。第一章 总体布置与结构体系 斜拉索的索形对比拉索布置的三种基本类型 三、索距布置索距：索面内相邻两根拉索的间距。早期斜拉桥为“稀索”，现代斜拉桥为“密索”。 第一章 总体布置与结构体系 稀索向密索的发展密索优点：1）索距小，主梁弯矩小；2）索力小，锚固点构造简单；3）锚固点应力流变化小，补强范围小；4）利于悬臂架设；5）易于换索；6）断面轻柔，美感度提高。混凝土主梁索距宜4m12m；钢主梁索距宜8m24m。 第一章 总体布置与结构体系 1飘浮体系漂浮体系特点：塔墩固结、塔梁分离。除两端支承外，其余全部用拉索悬吊，在纵向可稍作浮动的多跨

9、弹性支承连续梁。 第五节 主要结构体系一、四种不同的结构体系第一章 总体布置与结构体系 优点：主跨满载时，塔柱处主梁无负弯矩峰值；主梁变形和内力变化平缓，受力均匀；地震时全梁纵向摆荡，起抗震消能作用。 缺点：采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结。第一章 总体布置与结构体系 2. 半飘浮体系特点：塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，主梁成连续体系或非连续体系。墩顶设置可用来调节高度的支座，经济、美观上都优于飘浮体系。第一章 总体布置与结构体系 3塔梁固结体系塔梁固结并支承在墩上，但塔墩分离。主梁相当于顶面用拉索加强的一根连续梁或悬臂梁。缺点： 中孔满载使塔顶产生较大水平位移，增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩； 需设置大吨位支座。第一章 总体布置与结构体系 4. 刚构体系塔、梁、墩相互固结，形成跨内具有多点弹性支承的刚构。优点：结构整体刚度好，主梁挠度小。缺点：固结处负弯矩大；为了消除温度应力，要求墩身具有一定柔性，常用于高墩场合。第一章 总体布置与结构体系 二、按索的锚拉体系不同而形成三种结构体系1自锚式斜拉桥拉索分散锚固在主梁上。水平分力由主梁轴力平衡。端支点处拉索索力最大，对控制塔顶变位起重要作用，被称为端锚索或边索（背索）。 第一章 总体布置与结构体系 2地锚式斜拉桥单跨式斜拉桥全桥只需一个索塔。拉索水平分力由相应的地锚来承担。第一章 总体布