斜拉桥设计与施工讲义课件（PPT137）

斜拉拉桥桥斜拉拉桥桥⑴.基基本本组组成成⑵.荷荷载载传传递递用高高强强钢钢材材制制成成的的斜索索将主主梁梁多多点点吊吊起起，，再再由由塔柱柱基基础础传给给地地基基。。斜拉拉桥桥是是一一种种桥桥面面体体系系（（加加劲劲主主梁梁））受受压压，，支支承承体体系系（（斜斜拉拉索索））受受拉拉的的结结构构。。斜拉拉索索用用高强强钢钢丝丝束束、钢绞绞线线束束等制制成成，，并并在在钢钢束束外外包包一一层层高高密密度度的的黑色色聚聚乙乙烯烯外外套套加加以以防防护护。。⑶.材材料料⑷.斜斜拉拉桥桥的的索索型型主梁梁用用钢钢筋筋混混凝凝土土或或预预应应力力混混凝凝土土与塔塔柱柱固固端端连连接接的构构件件（（连连续续、、伸伸臂臂））某现现代代化化斜斜拉拉桥桥施施工工现现场场辐射射形形竖琴琴形形扇形形辐射射形形索索型型竖琴琴形形索索型型来宾宾红红水水河河，，位位于于广广西西红红水水河河，，是是我我国国修修建建的的第第一一座座预预应应力力混混凝凝土土铁铁路路斜斜拉拉桥桥。。全全长长398ｍｍ，，主主跨跨48＋＋96＋＋48(ｍｍ）），，索索型型采采用用双双塔塔竖竖琴琴型型。。扇形形索索型型三台台涪涪江江桥桥位位于于四四川川省省三三台台县县跨跨越越涪涪江江。。全全桥桥共共１１１１孔孔，，全全长长５５６６００．．３３ｍｍ。。该该桥桥主主桥桥为为双双塔塔混混凝凝土土斜斜拉拉桥桥，，其其孔孔跨跨为为５５６６＋＋１１２２８８＋＋５５６６(ｍｍ））。。，，桥桥面面总总宽宽１１２２．．５５ｍｍ(车车行行道道７７ｍｍ及及两两侧侧人人行行道道各各２２．．２２５５ｍｍ））。。斜斜拉拉索索为为扇扇形形双双索索面面体体系系。。重庆庆长长江江二二桥桥位位于于四四川川省省重重庆庆市市西西郊郊九九龙龙坡坡地地区区，，主主孔孔全全长长1288ｍｍ；；跨跨径径组组合合为为：：过过渡渡孔孔(５５３３ｍｍ））＋＋主主孔孔(169ｍｍ＋＋444ｍｍ＋＋169ｍｍ））＋＋过过渡渡孔孔(５５３３ｍｍ））＋＋南南引引桥桥(８８××５５００ｍｍ）），，桥桥面面宽宽度度为为４４车车道道(中中间间设设置置分分隔隔带带）），，宽宽24ｍｍ。。该该桥桥结结构构体体系系为为双双塔塔双双索索面面预预应应力力混混凝凝土土斜斜拉拉桥桥，，主主塔塔呈呈花花瓶瓶型型，，塔塔全全高高141.5ｍｍ，，塔塔身身为为矩矩形形空空心心断断面面。。拉拉索索采采用用扇扇形形双双索索面面布布置置。。⑸.构构造造要要求求一般般为为三孔孔，中孔孔为为主主孔孔，边边孔孔跨跨度度通通常常为为中中孔孔的的0.25~0.5倍倍（（多多在在0.4倍倍左左右右））。。若若为为两两孔孔，，其其跨跨度度比比值值为为0.5~1.0，，常常在在0.8~0.9之之间间。。索索面面根根据据桥桥宽宽和和美美观观要要求求可可为为双双索索或或单单索索面面。。关于于边边孔孔跨跨径径与与主主孔孔跨跨径径的的比比例例关关系系见见图图2.109索面面根根据据桥桥宽宽和和美美观观要要求求可可为为单单索索或或双双索索；；索索塔塔也也可可是是单单塔塔或或双双塔塔。。单塔塔单单索索面面重庆庆石石门门桥桥位位于于重重庆庆市市沙沙坪坪坝坝，，跨跨越越嘉嘉陵陵江江，，全全长长716ｍｍ。。主主桥桥为为200＋＋230(ｍｍ））单单索索面面独独塔塔预预应应力力混混凝凝土土斜斜拉拉桥桥，，桥桥面面全全宽宽25.5ｍｍ，，设设４４车车道道。。墩墩高高约约50ｍｍ，，塔塔柱柱自自桥桥面面以以上上高高113ｍｍ，，塔塔总总高高约约163ｍｍ。。拉拉索索采采用用平平行行索索布布置置。。双塔塔双双索索面面济南南黄黄河河公公路路桥桥位位于于山山东东省省济济南南市市北北郊郊，，大大桥桥全全长长2033.44ｍｍ，，其其中中主主桥桥长长488ｍｍ，，为为５５孔孔40＋＋94＋＋220＋＋94＋＋20(ｍｍ））连连续续的的预预应应力力混混凝凝土土双双塔塔斜斜拉拉桥桥。。。。该该桥桥总总宽宽19.5ｍｍ，，其其中中车车行行道道15ｍｍ，，两两侧侧人人行行道道各各２２ｍｍ。。桥桥塔塔为为ＡＡ型型门门式式立立体体结结构构，，塔塔高高68.4ｍｍ，，索索面面采采用用扇扇形形布布置置，，索索距距８８ｍｍ，，每每塔塔共共11对对索索。。大大桥桥于于1982年年建建成成。。广东沙溪大大桥。桥型型为单面独塔斜斜拉板桥。。桥长553m.我国现代斜斜拉桥始建建于1975年四川云阳桥桥-我国最早建建成的现代代斜拉桥辐射型拉索索云阳汤溪河河桥位于四四川省云阳阳县，是我我国第一座座试验性斜斜拉桥，建建于1975年。双双塔斜拉桥桥的孔跨布布置为34.91＋＋75.84＋34.91(ｍ），全全长153.12ｍｍ。每塔有有三对斜拉拉索，由钢钢芯缆索组组成，呈辐辐射形布置置。改革开放后后我国建成成和正在建建设的重要要的大型现现代斜拉桥桥工程有：：上海南浦大大桥主跨径423m上海南浦大大桥，全长长8346m，1991年建成。主主桥跨径171+423+171m，为双塔双索索面钢与混混凝土叠和和斜拉桥，，扇形拉索索，主塔高高150m，H形折线形塔塔身。上海杨浦大大桥主跨径602m上海杨浦大大桥，1993年年建成。跨跨径602m，双塔双索面面，主塔高高144m，钻石形塔身身，为当时时世界最大大跨径的斜斜拉桥。世界最大斜斜拉桥斜拉桥的发发展大致经经历了以下下三个阶段段：第一阶段：：稀索布置，主梁较高高，主梁以以受弯为主主，拉索更更换不方便便。第二阶段：：中密索布置置，主梁较矮矮，主梁承承受较大轴轴力和弯矩矩。第三阶段：：密索布置，主梁更矮矮，并广泛泛采用梁板板式开口断断面，主梁梁承受轴力力为主，弯弯矩为辅。。在斜拉桥的的发展历史史中，以下下几座斜拉拉桥具有里里程碑意义义：1955年年瑞典建成成的第一座座现代钢斜斜拉桥：主主跨182.6m的的斯特罗姆海海峡桥。1962年年委内瑞拉拉建成的第第一座混凝凝土斜拉桥桥：主跨5×235m的马拉开波桥桥。1978年年美国建成成的第一座座密索体系系混凝土斜斜拉桥：主主跨299m的P-K（帕帕斯卡-肯肯尼斯克））桥。204＋6×342＋204m,2004年2004年年建成的法法国米兰高高架桥斜拉桥主要要由主梁、索塔塔和斜拉索索三大部分成成：主梁一般采用混混凝土结构构、钢－混混凝土组合合结构、钢结构或钢钢和混凝土土混合结构构；索塔－采用混混凝土、钢钢－混凝土土组合或钢钢结构；大部分采用用混凝土结结构；斜拉索－则采用用高强材料料（高强钢钢丝或钢绞绞线）制成成。从图中可以以看出，由由于斜拉索索的支承作作用，使主主梁恒载弯弯矩显著减小斜拉桥中荷荷载传递路路径是：斜斜拉索的两两端分别锚锚固在主梁梁和索塔上上，将主梁的恒载和车车辆荷载传传递至索塔，再通过索索塔传至地地基因而主梁在在斜拉索的的各点支承承作用下，，呈多跨弹性支支承的连续续梁受力，梁内内弯矩大大大地降低，，使主梁尺尺寸大幅度度减小（梁梁高一般为为跨度的1/50～～1/200，甚至更小小），减轻轻了结构自自重，大幅幅度地增大大了桥梁的的跨越能力力。斜拉索对主主梁的多点点弹性支承承作用，只只有在拉索索始终处于于拉紧状态态时才能得得到充分发发挥。因此在主梁梁承受荷载载之前必须须对斜拉索索进行预张拉。预张拉拉力可以以给主梁梁一个初始支承承力，以调整整主梁初初始内力力，使主主梁受力力状况更更趋均匀匀合理，，并提高高斜拉索索的刚度度。此外，斜斜拉索轴轴力产生生的水平平分力对对主梁施施加了预预压力，，从而可可以增强强主梁的的抗裂性性能，节节约主梁梁中预应应力钢材材的用量量（钢梁的稳稳定性问问题）。。斜拉桥属属高次超静静定结构构，与其他他体系桥桥梁相比，包含含着更多多的设计计变量，，全桥总总的技术术经济合理性不不易简单单地由结结构体积积小、重重量轻、、或者满应力等等概念准准确地表表示出来来，这就就使选定定桥型方案和寻寻求合理理设计带带来一定定困难。。斜拉桥总总体布置置一、孔跨跨布局1、双塔塔三跨式式双塔三跨跨式斜拉拉桥活载作用用在主跨跨时，尾尾索受拉拉，而作作用在跨跨中时尾尾索的σσ最大；；活载作作用在边边跨时，，尾索松松弛。这这其中就就存在着着△σ，，允许△σ≤220MPa。由于它的的主跨跨跨径较大大，一般般适用于于跨越较较大的河河流。边主跨之之比应小小于0.5，边跨较较小时，，边跨主主梁的刚刚度较大大，边跨跨拉索较较短，刚刚度也就就相对较较大，因因而此时时边跨对对索塔的的锚固作作用就大大，即边跨小小则主跨跨的刚度度就大。。对于活载载比重较较小的公公路和城城市桥梁梁，合理理的边主主跨之比比为0.40～0.45,而对于于活载比比重大的的铁路桥桥梁，边边主跨之之比宜为为0.20～0.25，同样道道理，钢钢斜拉桥桥的边跨跨应比相相同跨径径混凝土土斜拉桥桥的跨径径小。主孔跨径径：通航、、水文、、地形、、地质、、施工简化计算算、方便便施工考考虑，两两边跨相等等对称也也有两边边跨不相相等的非非对称（占已修修1/3以上））。考虑拉索索应力疲疲劳混凝凝土斜拉拉桥：边边跨大，，中间设设桥墩改改善主跨经济济性400m～～500m。南京长江江二桥（（单位：：m）0.3030.486多多罗桥桥（单位位：m））2、独塔塔双跨式式独塔斜拉拉桥由于它的的主孔跨跨径一般般比双塔塔三跨式式的主孔孔跨径小小，适用用于跨越越中小河河流和城城市通道道。方式:两两跨跨径径相等的的对称布置置或两跨跨跨径不等等的非对称布布置，即分为为主跨与与边跨。。1）对称布置置，设有端端锚索，，不能有有效约束束塔顶位位移而用用增大桥桥塔的刚刚度来减减少塔顶顶变位则则不经济济。2）两跨不对对称布置置：采用较较多。注注意悬臂臂端部的的压重和和锚固。。独塔双跨跨式斜拉拉桥的主主跨跨径径L2与与边跨跨跨径L1之间的的比例关关系一般般为:L1=（（0.5～0.8）L2多数接近近于:L1=0.66L2两跨相等等时，由由于失去去了边跨跨及端锚锚索对主主跨变形形的约束束作用，，因而这这种形式式较少采采用。独塔斜拉拉桥3、三塔塔四跨式式和多塔塔多跨式式三塔四跨跨式斜拉拉桥日本柜石石岛、岩岩黑岛二二桥4、辅助助墩和边边引跨a)设引跨b)设辅助墩墩活载往往往在边跨跨梁端附附近区域域产生很很大的正正弯矩，，并导致致梁体转转动，伸伸缩缝易易受损，，在此情情况下，，可以通通过加长边梁梁以形成成引跨或或设置辅辅助墩的方法予予以解决决，同时时，设辅辅助墩可可以减小小拉索应应力变幅幅，提高高主跨刚刚度，又又能缓和和端支点点负反力力，是大大跨度斜斜拉桥中中常用的的方法。。另外，设设置辅助助墩也便便于斜拉拉桥的悬悬臂施工工，即双双悬臂施施工到辅辅助墩处处的时候候就相当当于单悬悬臂施工工，其摆摆动小，，较安全全。边引跨和和辅助墩墩辅助墩适适用条件件：当斜拉桥桥的边孔孔设在岸岸上或浅浅滩，边边孔高度度不大或或不影响响通航时时优点：可以改善善结构的的受力状状态，增增加施工工期的安安全。当当辅助墩墩受压时时，减少少了边孔孔主梁弯弯矩，而而受拉时时则减少少了中跨跨主粱的的弯矩和和挠度，，从而大大大提高高了全桥桥刚度。。方式：1）实践证明明，设一个辅助助墩后，塔顶顶水平位位移、主主梁跨中中挠度、、塔根弯弯矩和边边跨主梁梁弯矩都都大大减减少，一一般约为为原来的的40％％—65％。2）边孔加两个辅助助墩，上述这这些内力力和位移移虽然继继续降低低，但变变化幅度度不大；；3）加三个辅助助墩后，刚上上述内力力和位移移不再有有明显变变化。但但当边孔孔设在岸岸上或浅浅滩，基基础工程程施工难难度及费费用不高高时，还还是可以以考虑加加设辅助助墩。总之，无无论斜拉拉桥属哪哪种结构构体系，，在边孔孔加设辅辅助墩的的个数，，应综合合考虑结结构需要要和全桥桥的整体体经济性性确定。。二、拉索索布置1、索面面位置索面位置置一般有有图所示示的3种种类型，，即（a）单单索面，，（b））竖向双双索面和和（c））斜向双双索面。。索面布置置单索面：：抗扭作用用小，主主梁用抗抗扭较大大的截面面。要有有保护拉拉索免受受车辆意意外碰撞撞的防护护构造，，有一部部分宽度度不能作作为行车车道，较较宽的双双车道桥桥梁。简简洁、美美观，无无交叉零零乱的感感觉，视野开阔阔。竖向双索索面：双索面的的拉索锚锚固在主主梁上，，两个拉拉索面能能加强结结构的抗抗扭刚度度，抗扭扭刚度小小的箱形形断面。。拉索下下端锚固固在桥宽宽以内(一般位位于人行行道部分分)，也也可放在在桥面两两侧的外外缘。双双索面斜斜拉桥的的索塔横横桥向尺尺寸较大大，对基基础的结结构尺寸寸要求也也相应加加大。斜向双索索面，它对桥面面梁体抵抵抗风力力扭振特特别有利利（斜向向双索面面限制了了主梁的的横向摆摆动）。。倾斜的的双索面面应采用用倒Y型型、A型型或双子子型索塔塔。若跨跨径过小小，考虑虑视野问问题，不不宜采用用。一般般在跨径径大于600m时采用，，或者是是不能达达到抗风风要求的的时候采采用。2、索面面形状索面形状状主要有有如图所所示的3种基本本类型，，即（a）放放射形，，（b））竖琴形形和（c）扇形形。它们各自的特特点如下：斜拉索立面布布置方式a)辐射形；；b)竖琴形形；c)扇形形（a）辐射形布置的斜拉索索沿主梁为均均匀分布，而而在索塔上则则集中于塔顶顶一点。由于于其斜拉索与与水平面的平平均交角较大大，故斜拉索索的垂直分力力对主梁的支支承效果也大大，但塔顶上上的锚固点构构造复杂；辐射形拉索布布置已日趋减减少（b）竖琴形布置中的斜拉拉索成平行排排列，在索数数少时显得比比较简洁，并并可简化斜拉拉索与索塔的的连接构造，，塔上锚固点点分散，对索索塔的受力有有利，缺点是是斜拉索的倾倾角较小，索索的总拉力大大，故钢索用用量较多。一般仅用于中、小跨径的斜拉桥中。。（c）扇形布置的斜拉索索是不相互平平行的，它兼兼有上面两种种布置方式的的优点，在设设计中获得广广泛应用。3、索距的布布置索距的布置，，可以分为““稀索”与““密索”。早期－稀索；；现代－密索索（计算机计计算）密索体系优点点如下：1、索距小，，主梁弯矩小小（主梁上索索距一般混凝凝土梁是4-10m，钢钢梁是12-20m）；；2、索力较小小，锚固点构构造简单；3、锚固点附附近应力流变变化小，补强强范围小；4、利于伸臂臂架设；5、易于换索索。6、斜拉桥采采用悬臂法架架设时，索间间距宜为5～～15m。4、拉索倾角定义：拉索的倾角角是指拉索与与梁轴线之间间的夹角。特点：拉索的倾角角与拉索受力力情况有关。。当索与梁之之间的倾角增增大，则拉索索索力减小，，但塔的高度度与索的长度度都要增加，，虽然此时由由于索力的减减小，索塔截截面可相应减减小。设计：角应小于45时较经济。无论是双塔塔三跨式或独独塔两跨式斜斜拉桥，宜控控制在25‘‘～45‘左左右。竖琴形布置较较多取26～～30度，辐辐射形或扇型型布置，倾角角在21-30度范围内内，以25度度最为普遍。。三、索塔高度定义：索塔高度——般应从桥面面以上算起，，不包括由于于建筑造型或或观光等需要要的塔顶高度度。影响因素：与斜拉桥的的主跨跨径有关，还与拉拉索的索面型式(辐射式、竖竖琴式或扇式式)、拉索的的索距和拉索的水平平倾角有关。1、在主跨跨跨径相同的情情况下，索塔塔高度低，拉索的水平平倾角就小，则拉索的垂垂直分力对主主梁的支承作作用就小，会会导致拉索的钢材用用量增加。2、反之，索塔高高度愈大，拉拉索的水平倾倾角愈大，拉拉索对主梁的的支承效果也也愈大，但索索塔和拉索的的材料用量也也要增加，还还会增加施工工难度。索塔的高度应应由经济比较较来确定。根根据计算分析析和已有斜拉拉桥设计资料料的统计分析析，可用索塔塔高度H与斜斜拉桥主跨跨跨径L2的比比值，即高跨跨比H／L2来表示索塔高高度的大致范范围。1）双塔三跨式斜斜拉桥，H／／L2的比值值宜取0.18～0.25。2）独塔双跨式斜斜拉桥的H／／L2宜选用用0.18～～0.45。。3）通常，在经济济性和施工可可能的情况宜宜选用H／L2的高值，，以降低拉索索用量和减少少跨中挠度。。4）但在特大跨径斜拉桥中，单单以提高索塔高度度来取得全桥刚刚度是不经济济的，较好的的选择是加强端锚索(边索)及地地锚的方式，此时时，塔高和主主跨的比值宜宜选用低值。。四、主梁布置置按主梁的连续续方式分:连续体系和非连续体系。1、连续体系系全桥范围内主主梁布置成连连续体系三台涪江桥（其悬挂梁消消除了温度影影响，但不利利于行车）插入剪力铰具体做法：一是在斜拉桥桥主跨中央部部分插入一小小跨悬挂结构构;2、非连续体体系受力特点:主主梁跨中区域域无轴拉力。。二是以“剪力力铰”代替悬悬挂结构,剪力力铰的功能是是只传弯矩、、剪力，不传传轴力。五、主要结结构体系(一)按照照塔、梁、墩墩相互结合方方式划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系系和刚构体系。1、飘浮体系系漂浮体系的特特点是塔墩固结、塔塔梁分离。主梁除两端端有支承外，，其余全部用用拉索悬吊，，属于一种在在纵向可稍作浮动的的多跨弹性支支承连续梁。斜拉索是不能能对梁提供有有效的横向支承的，为了抵抗抗由于风力等等引起主梁的的横向水平位位移，一般应应在塔柱和主主梁之间设置置一种用来限限制侧向变位位的板式或聚聚四氟乙烯盆盆式橡胶支座座，简称侧向限位支座座。主梁侧向限位位支座优点：主跨满载时，，塔柱处的主主梁截面无负弯矩峰值；；由于主梁可以以随塔柱的缩缩短而下降，，所以温度、、收缩和徐变变次内力均较小小。密索体系中主主梁各截面的的变形和内力力的变化较平缓，受力较均匀匀；地震时允许全全梁纵向摆荡荡，作长周期期运动，从而而吸震消能。目前，大跨斜斜拉桥（主跨跨400米以上）多采用此种种体系缺点：悬臂施工时，，塔柱处主梁梁需临时固结结，以抵抗施施工过程中的的不平衡弯矩矩和纵向剪力力，由于施工工不可能做到到完全对称称，成桥桥后解除临时时固结时，主主梁会发生纵向摆动，应予注意。。可设置阻尼器。为了防止纵向向飓风和地震震荷载使漂浮浮体系斜拉桥桥产生过大的的摆动，影响响安全，十分分有必要在斜斜拉桥塔上的的梁底部位设设置高阻尼的的主梁水平弹性限位位装置。采用漂浮体系系的斜拉桥：：武汉长江二桥桥（混凝土））跨径：180+400+180m2、半飘浮体体系半漂浮体系的的特点是塔墩固结，主梁在塔墩墩上设置竖向支承，成为具有多多点弹性支承承的三跨连续续梁。可以是是一个固定支支座，三个活活动支座；也也可以是四个个活动支座，，但一般均设设活动支座，，以避免由于于不对称约束束而导致不均均衡温度变位位，水平位移移将由斜拉索索制约。半漂浮体系若采用一般支支座来处理则则无明显优点，因为当当两跨满载时时，塔柱处主主梁有负弯矩矩尖峰，温度、收收缩、徐变次次内力仍较大大。若在墩顶设置置一种可以用用来调节高度度的支座或弹簧支承来替替代从塔柱中中心悬吊下来来的拉索（一一般称“零号索”），并在成成桥时调整支支座反力，以以消除大部分分收缩、徐变变等的不利影影响，这样就就可以与漂浮浮体系相媲美美，并且在经经济和减小纵纵向漂移方面面将会有一定定好处。采用半漂浮体体系的斜拉桥桥武汉军山长江江大桥跨径：48+204+460+204+48m3、塔梁固结结体系塔梁固结体系系的特点是将将塔梁固结并并支承在墩上上，斜拉索变变为弹性支承承。主梁的内内力与挠度直直接同主梁与与索塔的弯曲刚度比值值有关。这种体体系的主梁一一般只在一个个塔柱处设置置固定支座，，而其余均为为纵向可以活活动的支座。。塔梁固结体系系斜拉桥优点：显著减小主梁梁中央段的轴轴向拉力，且且在索塔和主主梁中的温度度内力极小。。缺点：中孔满载时，，主梁在墩顶顶处转角位移移导致塔柱倾倾斜，使塔顶顶产生较大水水平位移，显显著增大主梁梁跨中挠度和和边跨负弯矩矩；另外上部部结构重量和和活载反力都都需由支座传传给桥墩，需需要设置很大大吨位的支座座。在大跨径径斜拉桥中，，这种支座甚甚至达到上万万吨级，支座座的设计制造造及日后养护护、更换困难难。塔梁固结体系系的斜拉桥：：红水河铁路斜斜拉桥跨径：48+96+48m4、刚构体系系刚构体系的特点是塔梁墩相互固固结，形成跨度内内具有多点弹性支承承的刚构。广东崖门大桥桥（混凝土）跨径：50+115+338+115+50m优点：既免除了大型型支座又能满满足悬臂施工工的稳定要求求；结构的整整体刚度比较较好，主梁挠挠度又小。缺点：主梁固结处负负弯矩大，使使固结处附近近截面需要加加大；再则为为消除温度应应力，应用于于双塔斜拉桥桥中时要求墩墩身具有一定定的柔性，常常用于高墩的的场合，以避避免出现过大大的附加内力力。另外，这这种体系比较较适合于独塔斜拉桥。西班牙卢纳桥桥斜拉桥多数是是自锚体系。。只有在主跨跨很大边跨很很小时，少数数斜拉桥才采采用部分地锚锚体系。按照斜拉索的锚固固方式分类：：自锚式、地地锚式六、部分地锚锚体系郧阳汉江桥第三节斜拉拉桥的结构组组成一、拉索的构造拉索的构造基基本上分为整体安装的拉索和分散安装的拉索两大类类。前者的代表为为平行钢丝索配配冷铸锚，后者的代表表为平行钢绞线索索配夹片锚。1、平行钢丝丝索配冷铸锚锚2、平行钢绞绞线索配夹片片锚将平行钢丝索索中的钢丝换换成等截面的的钢绞线即成成为钢绞线索索。单根钢绞线索索质量较轻，，运输和安装装方便，但锚锚头需现场防防护，质量保保证难度增大大。3、拉索的锚锚固1)拉索在在梁上的锚固固垂直分力由加加劲斜杆平衡衡拉索与混凝土土梁的锚固形形式梁底两侧锚固固块梁两侧锚固块块2)拉索在在索塔上的锚锚固实体塔交错锚固塔内设钢管钢扁担锚固牛腿只受竖向向力钢锚箱锚固斜索与混凝土土梁的锚固形形式预应力空心心塔点非交错锚固固设环向预应力力筋二、主梁的构构造主梁的作用有有三个方面：：1、将恒、活活载分散传给给拉索。梁的的刚度越小，，则承担的弯弯矩越小；；2、与拉索及及索塔一起成成为整个桥梁梁的一部分，，主梁承受的的力主要是拉拉索的水平分分力所形成的的轴压力，因因而需有足够够的刚度防止止压屈；3、抵抗横向向风载和地震震荷载，并把把这些力传给给下部结构。。主梁的高跨比比正常范围对于双索面情情形：1/100～1/150对于单索面情情形：1/50～1/100，且高宽比不宜小小于1/10。（若高宽比过过小其抗扭性性能不能保证证）1、实体梁式式主梁重庆大佛寺长长江公路大桥桥主梁是20世纪80年代以来来斜拉桥主梁梁的跨高比一一再增大，主主梁高度相对对减小的结果果。所谓矮梁板式式主梁，是指指主梁位于两两边，且梁高高相对于桥宽宽来说很小，，但两主梁间间仍有横梁和和桥面板相连连。2、实体板式式主梁构造最简单，，抗风性能也也好；但抗扭扭能力较小，，截面效率较较低。适用双双面密索且宽宽度不太大的的桥。实体板式主梁梁3、箱形截面面⑴混凝土箱形形截面主梁是是现代斜拉桥桥中经常采用用的截面形式式。⑵它的抗弯和抗扭刚刚度大，能适应稀稀索、密索、、单索面或双双索面等不同同斜索布置；；⑶其组合截面面，也可以方方便地形成封封闭式的单箱箱形式或分离离式的双箱形形式，以适应应不同桥宽的的需要；⑷截面的组合合构造，也可可以部分预制制、部分现场场浇筑为桥梁梁施工方案提提供了更多的的选择。单索面箱形截截面主梁（a）法国布布鲁东纳桥（（b）美国日日照桥单箱单室：采用斜腹板，，可以改善抗抗风性能，又又可减小墩台台的宽度，且且箱形截面的的抗扭刚度也也大。（为了防止斜斜腹板开裂，，需要施加预预应力）单箱三室：中腹板间距较较小，有利于于单索面的传传力，边腹板板倾角更小，，对抗风更有有利。长沙湘江北大大桥三室箱梁梁截面双索面箱形截截面主梁武汉长江二桥桥双箱形主梁梁分离式的两个个箱体各自锚锚固于拉索，，两箱之间则则以横梁和桥桥面板连结。。双箱梁的典典型截面为倒倒梯形。单箱多室断面面三、索塔索塔构件组成成1、构件组成成组成索塔的主主要构件是塔塔柱，另外还还有塔柱之间间的横梁或其其他连结构件件。塔柱之间的横横梁一般可分分为承重横梁与非承重横梁。前者为设置置主梁支座的的受弯横梁，，以及塔柱转转折处的压杆杆横梁或拉杆杆横梁；后者者为塔顶横梁梁和塔柱无转转折的中间横横梁。2、索塔的形形式索塔是表达斜斜拉桥个性和和视觉效果的主要结构物物，因而对于于索塔的美学学设计应予足足够的重视。。索塔设计必须须适合于拉索索的布置，传传力应简单明明确，在恒载作用下，索塔塔应尽可能处处于轴心受压状态。索塔的纵向布布置形式（a）为单柱柱式主塔，其其构造简单；；（b）为A字字型（c）为为倒Y型，它它们在顺桥向向刚度大，有利于承承受索塔两侧侧斜拉索的不不平衡拉力；；A字型还可减小小主梁在该点点处的负弯矩矩。纵桥向索塔的纵向布布置形式（a）为单柱柱式主塔，其其构造简单；；（b）为A字字型（c）为为倒Y型，它它们在顺桥向向刚度大，有利于承承受索塔两侧侧斜拉索的不不平衡拉力；；A字型还可减小小主梁在该点点处的负弯矩矩。纵桥向索塔的横向布布置形式横桥桥向向索塔塔横横桥桥方方向向的的布布置置方方式式，，可可分分为为独独柱柱型型、、双双柱柱型型、、门门型型或或H型型、、A型型、、宝宝石石型型或或倒倒Y型型等等，，如如图图所所示示。。索塔塔纵纵横横向向布布置置均均呈呈独独柱柱型型的的索索塔塔，，仅仅适适用用于于单单索索面面斜斜拉拉桥桥。。当当需需要要加加强强横横桥桥向向抗抗风风刚刚度度时时，，则则可可以以配配合合采采用用图图g或或h的的型型式式。。图图b~d一一般般适适用用于于双双平平面面索索的的情情况况；；图图e、、f和和i一一般般适适用用于于双双斜斜索索面面的的斜斜拉拉桥桥上上。。概述述斜拉拉桥桥采用用斜斜拉拉索索来来支支撑撑主主梁梁，，使使主主梁梁变变成成多多跨跨支支撑撑连连续续梁梁，，从从而而降降低低主主梁梁高高度度、、增增大大跨跨度度。。斜拉拉桥桥属属于于自锚锚结结构构体体系系，斜斜拉拉索索对对桥桥跨跨结结构构的的主主梁梁产产生生有有利利的的压压力力，，改改善善了了主主梁梁的的受受力力状状态态。。主要要构构造造（1））基基础础基础础施施工工与与其其他他类类型型桥桥梁梁相相似似（2））墩墩塔塔桥塔塔的的施施工工方方法法和和桥桥墩墩施施工工方方法法没没有有很很大大差差别别（3））主主梁梁主梁梁施施工工方方法法和和梁梁式式桥桥施施工工方方法法一一样样（4））拉拉索索只有有索索的的施施工工有有特特殊殊性性。。斜拉拉桥桥施施工工顺顺序序基础础下塔塔柱柱上塔塔柱柱主梁梁、、拉拉索索中塔塔柱柱一、、斜拉拉桥桥索索塔塔施施工工索塔塔分分为为混凝凝土土索索塔塔和钢索索塔塔，钢钢索索塔塔因因成成本本较较高高、、运运营营维维护护要要求求高高而而使使用用较较少少。。混凝凝土土索索塔塔钢索索塔塔索塔塔的的施施工工方方法法索塔塔一一般般由由塔座座、塔柱柱、横梁梁、塔冠冠组成成。。索塔塔按按建建筑筑材材料料分分类类：：钢筋筋混混凝凝土土索索塔塔；；钢索索塔塔；；预应应力力混混凝凝土土索索塔塔；；一、、混混凝凝土土索索塔塔施施工工1.混混凝凝土土索索塔塔的的施施工工流流程程施工工艺流程岳阳阳洞洞庭庭湖湖大大桥桥索索塔塔施施工工岳阳阳洞洞庭庭湖湖大大桥桥索索塔塔施施工工流流程程组组图图①②③④①下下塔塔柱柱施施工工②下下横横梁梁施施工工③中中塔塔柱柱施施工工④上上塔塔柱柱施施工工2.塔塔座座施施工工南京京长长江江三三桥桥塔塔座座塔座座的的砼砼浇浇筑筑在在承承台台浇浇筑筑后后立立即即进进行行（（一一般般在在承承台台结结束束后后5天天完完成成））塔座座的的混混凝凝土土体积积小小、、标标号号高高，，砼砼收收缩缩大大，，受受承承台台的的约约束束影影响响，，易易产产生生收收缩缩裂裂缝缝。。3.索索塔塔的的施施工工1.支架架现现浇浇该施施工工工工艺艺成成熟熟，，无无需需专专用用设设备备，，能能适适应应较较复复杂杂的的断断面面形形式式。。但但是是费费工工、、费费料料、、速速度度慢慢。。对于于跨跨径径更更大大的的桥桥梁梁，，塔塔柱柱可可分分为为几几段段施施工工，，下下部部适适合合支支架架现现浇浇，，上上部部采采用用预预制制安安装装。。2.预制制吊吊装装需较较强强的的起起重重能能力力和和专专用用起起重重设设备备，，但但塔塔高高不不高高时时，，可可以以加加快快施施工工速速度度，，减减少少高高空空作作业业难难度度和和劳劳动动强强度度。。国外外多多采采用用预预制制吊吊装装施施工工，，我我国国大大多多数数采采用用支支架架现现浇浇。。3.滑模施施工适用于于高塔塔的施施工，，施工工速度度快。。1)、、整体体模板板逐段段提升升法分件制制作，，再拼拼装成成形；；利用已已浇混混凝土土上的的钢骨骨架或或专用用立柱柱搭设设起重重横梁梁，通通过横横梁上上的轻轻型起起重设设备提提升模模板;适用于于截面面尺寸寸和施施工节节段相相同的的索塔塔。缺点：：不适用用于索索塔尺尺寸变变化、、索塔塔倾斜斜度较较大的的情况况；施工缝缝处理理不好好，而而且预预埋件件较多多，索索塔的的外观观质量量不易易保证证。1－已已浇索索塔；；2－－待浇浇节段段；3－模模板；；4－对对拉螺螺杆；；5－钢钢架柱柱；6－横横梁；；7－－手拉拉葫芦芦2)、、翻模模法模板设设计为为双面面板，，通过过交替替翻转转的方方式提提升模模板；；施工进进度慢慢、外外观差差、高高空作作业的的施工工安全全性低低，在在索塔塔施工工中很很少采采用。。3)、、爬模模法爬模法法分为无爬架架爬模模法和有爬架架爬模模法；兼有滑滑模和和翻模模优势势，施施工安安全，，质量量可靠靠，索索塔大大多采采用此此法；；每节段段长度度在3m～～6m。爬模特特点是系统统自备备有提提升设设施或或提升升动力力的模模板系系统，，使用用较多多的是是液压压式爬爬模模板一般采采用钢钢模板板，沿沿竖向向一般般布置置3~4节节，每每节高高度根根据模模板支支架的的构造造、提提升能能力等等采用用2~5ma.有有爬架架爬模模法施施工依附已已浇混混凝土土索塔塔上的的模板板爬升升架，，利用用提升升设备备，通通过导导向轨轨道分分块提提升模模板。。按提升升的动动力系系统可可分为为：液液压爬爬升、、电动动爬升升和倒倒链手手动爬爬升。。b.无无爬架架爬模模法施施工模板由由内外外模、、对拉拉螺杆杆、内内外工工作平平台等等组成成，全全套板板一般般分为为2~3节节；施工时时先帮帮扎钢钢筋，，再以以已浇浇混凝凝土索索塔为为依托托，保保留接接缝处处的模模板，，利用用起重重设备备(如如塔吊吊)将将下层层模板板提升升；我国在在铜陵陵长江江公路路大桥桥索塔塔施工工中第第一次次成功功开发发应用用此工工艺。。4.上上、、下横横梁施施工一般采采用全全支架架施工工，支支架材材料可可用大大直径径钢管管支撑撑加贝贝雷架架或万万能杆杆件两两种形形式。。一般采采用两两次浇浇注一一次张张拉工工艺。。万能杆杆件支支撑横横梁施施工横梁第第二层层砼浇浇注二、钢钢索塔塔施工工钢索塔塔施工工两大大工序序：工工厂分分节段段制作作、现现场架架设南京三三桥钢钢塔施施工实实例钢锚箱箱安装装第1节节段就就位钢塔柱柱间连连接与与定位位钢塔柱柱节段段吊装装二、主主梁施施工主梁常常用的的施工工方法法有支支架法法、悬悬臂法法、平平转法法、顶顶推法法等，，对大大跨度度斜拉拉桥，，比较较适用用的是是悬臂臂法，，有时时也辅辅以支支架法法。平平转法法和顶顶推法法适用用于跨跨径不不大、、高度度不高高的斜斜拉桥桥。悬臂法法分为为悬臂臂浇筑筑和悬悬臂拼拼装法法。对对于跨跨度过过大的的斜拉拉桥，，有时时在跨跨间设设立临临时支支墩以以减小小悬臂臂施工工长度度。支架法法主要要作为为主梁梁0号号块的的施工工，或或边跨跨主梁梁端部部区域域的施施工辅辅助方方法。。二、主主梁施施工悬臂法法支架法法二、主主梁施施工混凝土土主梁梁的悬悬臂浇浇筑施施工1.施施工主主要步步骤：：0号号段施施工→→安装装挂篮篮→各各段悬悬臂浇浇筑→→各段段安装装拉索索并张张拉→→合龙龙→必必要时时调索索力。。（1））挂篮篮种类类：挂篮主主要有有：长长平台台牵索索挂篮篮和短短平台台复合合型牵牵索挂挂篮。。牵索索挂篮篮按杆杆件种种类可可分为为常备备杆件件组拼拼式牵牵索挂挂篮和和型钢钢组焊焊式牵牵索挂挂篮。。长平台台牵索索挂篮篮一般般仅在在混凝凝土主主梁下下设置置挂篮篮平台台，且且已成成梁段段下的的挂篮篮平台台长度度一般般要略略长于于待浇浇梁段段下的的挂篮篮的平平台长长度，，因而而使挂挂篮的的总长长度很很长，，其目目的一一是为为了挂挂篮的的走行行，二二是为为了保保证挂挂篮在在顺桥桥向的的刚度度。二、主主梁施施工短平台台复合合型牵牵索挂挂篮是是在已已成梁梁段上上设三三角桁桁架作作为挂挂篮行行走的的吊挂挂受力力结构构，从从而大大大减减小了了挂篮篮的后后挂钩钩作用用于主主梁上上的反反力，，同时时，挂挂篮平平台的的长度度相应应减小小，可可减轻轻挂篮篮自重重。与普通通挂篮篮相比比，牵牵索挂挂篮是是将传传统的的后支支点悬悬臂挂挂篮改改变为为前后后两个个支点点简支支挂篮篮。牵牵索挂挂篮包包括：：承重重平台台、牵牵索及及锚固固系统统、吊吊挂升升降及及走行行系统统、抗抗剪系系统及及锁定定微调调系统统、安安全护护栏等等。其其总重重通常常控制制在灌灌注节节段重重量的的0.3～0.5倍。主梁牵牵索挂挂篮的的特点点及结结构形形式挂篮立立体模模型挂篮施施工安装方方法：：施施工支支架上上安装装地面或或船上上拼装装整体体起升升主梁牵牵索挂挂篮的的安装装支架上上拼装装整体起起升悬臂浇浇筑施施工工工艺采用斜斜拉式式挂篮篮施工工。三个组组成部部分：：三角架架、挂篮平平台、悬吊伺伺服机机构a.短短平平台复复合型型牵索索挂篮篮施工工b.前前支支点挂挂篮施施工由承重重体系系、模模板体体系、、行走走体系系、转动锚锚固体体系及止推系系统五大部部分组组成；；受力原原理：：挂篮篮受力力由简支受受力变为超静定定受力力。§3主梁的的施工工1.可以采采用支支架法法、悬悬臂法法、顶顶推法法、转转体施施工法法；2.主要采采用是是悬臂臂施工工方法法；一、主主要施施工方方法梁体内内预应应力钢钢束和和体外外斜拉拉索增加梁梁桥的的悬臂臂施工工长度度，需需要增增大悬悬臂梁梁的刚刚度，，这样样梁的自自重弯弯矩大大大增增加；长悬臂臂施工工时，，悬臂臂箱梁梁下翼翼缘压压应力力迅速速增加加；使使悬臂臂梁中中的预预应力力钢束束成倍倍增加加；斜拉桥可视视为外部预预应力钢束束的悬臂梁梁或连续梁梁桥。二、梁桥悬悬臂施工与与斜拉桥悬悬臂施工的的异同点三、悬臂施施工方法1.悬臂拼装法法主要用于钢钢主梁（钢钢桁架梁或或钢箱梁））施工。2.悬臂浇注法法主要用于预预应力混凝凝土主梁。。1）斜拉桥桥悬臂浇注注一般程序序2）浇筑长长度划分：：1/2～1个索距；3）塔梁临临时固结措措施；4）无索区区施工：：支架或托架架上施工；；5）悬臂浇浇筑施工工工艺采用斜拉式式挂篮施工工。三个组成部部分：三角角架、挂篮篮平台、悬悬吊伺服机机构a.短平台复合合型牵索挂挂篮施工b.前支点挂篮篮施工由承重体系系、模板体体系、行走走体系、转动锚固体体系及止推系统五大部分组组成；受力原理：：挂篮受力力由简支受力变为超静定受力力。（一）斜拉拉索的组成成与防护拉索由两端端的锚具、、拉索传力力件及防护护材料组成成。按发展展阶段可分分为：（1）钢丝丝绳:早期及人行行桥等（2）粗钢钢筋：强度低、成成本高（3）平行行钢丝索（（PWS）：：强度高、疲疲劳性能好好、应用最最多，但对对防锈要求求高。（5）平行行钢绞线：：优点是“划整为零”，避免了成成品索的运运、吊、穿穿、牵等困困难，无需需大型设备备，施工方方便，造价价低，特别别适用于大大跨度斜拉拉桥。§4索的施工（二）索与与塔、梁的的联结拉索与塔、、梁连接结结构的功能能是将斜拉拉索力可靠靠地传递给给主梁和桥桥塔。其结结构形式格格局斜拉索索布置、根根数、桥塔塔与主梁的的结构有关关。拉索在桥塔塔上的联结结主要有两两种形式：：（1）直接接锚固在塔塔上（2）塔上上设置索鞍，通过索鞍而延伸到桥桥塔另一侧侧主梁上锚锚固拉索在钢梁梁上的锚固固形式：通过锚箱来实现拉索在混凝凝土梁上的的锚固形式式：（1）通过过预埋套管管穿过梁身身锚于梁底底或特制的的锚块上；（2）通过过套筒借锚锚固螺栓锚锚在箱梁内部。索头构造三、斜拉索索施工（三）.索索的制作与与运输斜拉索由两两端的锚具具、中间的的拉索传力力件及防护护材料三部部分组成。。锚具的作作用是将拉拉索的张拉拉力传给主主梁和索塔塔。索制好好后堆放在在制索场，，在安装前前运到桥上上。索在吊吊装前只做做临时防锈锈措施，可可卷盘运输输，或用吊吊机吊装。。运输过程程中注意不不要让索顺顺地面拖动动，也不让让索与尖锐锐物体碰撞撞，以防临临时防锈层层被破坏。。三、斜拉索索施工（四）.拉拉索的放索索及索的移移动拉索一般采采用工厂预预制，运输输到现场进进行安装。。工厂预制制好的拉索索只做临时时防锈措施施，可卷盘盘运输，或或用吊机吊吊装。运输输过程中注注意不要让让索顺地面面拖动，也也不让索与与尖锐物体体碰撞，以以防临时防防锈层被破破坏。为了了防止索在在运输过程程遭受损伤伤，大跨度度斜拉桥的的拉索通常常采用钢结结构焊成的的索盘将索索卷盘，然然后运至工工地安装。。三、斜拉索索施工（五）.挂挂索施工挂索是将索索的两端分分别穿入梁梁上和塔上上预留的索索孔内，并并初步固定定在索孔端端面的锚板板上。不同同的拉索、、不同的锚锚具，采用用不同的挂挂索方式。。配装拉锚锚式锚具的的拉索，可可借助卷扬扬机，直接接将锚具拉拉出索孔后后用螺母固固定。当索索长较大（（大于100m），，重力较大大，此时可可将张拉用用的连接杆杆先连接在在拉索锚具具上，用卷卷扬机拉至至连接杆露露出索孔，，即可完成成挂索。斜拉索的安安装放索：立式式转盘放索索，水平转转盘放索。。转盘刹车车装置，避避免散