桥梁工程之斜拉桥讲义（PPT77）

斜拉桥组成：主梁、索塔和和斜拉索。主梁：一般采采用混凝土结结构、钢-混凝土组合结结构或钢结构构。索塔：大都采采用混凝土结结构。斜拉索：采用用高强材料（高高强钢丝或钢钢绞线）荷载传递路径径：斜拉索的两端端分别锚固在在主梁和索塔塔上，将主梁梁的恒载与车车辆荷载传递递至索塔，再再通过索塔传传至地基。与连续梁的比比较主梁在斜拉索索的各点支承承下，像多跨弹性支承承的连续梁。。同跨数的斜拉拉桥与连续梁梁桥相比，弯矩值大大降降低。斜拉桥主梁尺寸大大大降低，梁高一般为为跨度的1/50~1/200，甚至更小，，从而自重显显著减轻，既既节省了材料料，又能大幅幅度地增大桥桥梁的跨越能能力。主跨排前十的的斜拉桥孔跨布局双塔三跨：主跨跨径较大大，适用于跨跨越较宽的河河流及海面。。边主跨之比比应考虑全桥桥的刚度、拉拉索的疲劳强强度等因素。。对于公路桥梁，合合理的边主跨跨之比为0.4~0.45，铁路桥梁宜宜为0.2~0.25.独塔双跨：主孔跨径一般般比双塔三跨跨式的小，特特别适用于跨跨越中小河流流、谷地及作作为跨线桥。。边主跨之比为为（0.5～0.8），但大多数数为0.66。三塔四跨式和和多塔多跨式式：很少采用。因因为中间塔没没有端锚索来来有效限制它它的变位。采采用增加主梁梁刚度和索塔塔刚度增加了了工程量。如如必须采用多多塔多跨，可可将中间塔做成成刚性索塔，或用长拉索将中中间塔顶分别别锚固在两个个边塔的塔顶顶或塔底，还有一种方方法是加粗尾尾索并并在锚锚固尾尾索的的梁段段上压压重。辅助墩墩与边边引跨跨：活载往往往在在边跨跨梁端端附近近区域域产生生很大大的正正弯矩矩，并并导致致梁体体转动动，伸伸缩缝缝易受受损，，一般般设置置辅助助墩加加以解解决。。设辅助墩墩也可可减小小拉索索应力力变幅幅，提提高主主跨刚刚度，，缓和和端支支点负负反力力。索塔布布置索塔：：索力力传至至基础础的关关键构构件。。恒载载作用用下，，索塔应应尽可可能处处于轴轴心受受压状状态。。横桥向向布置置单索面面：在横桥桥方向向只有有单个个支撑撑点，，抗扭扭刚度度低，，不利利于承承受偏偏心活活载，，抗风性性能以以及施施工稳稳定性性差，主梁梁一般般采用用箱型型截面面。适用：：具有有中央央分隔隔带的的桥梁梁，利利用分分隔带带布置置索面面。优点：：桥面有有效宽宽度大大，桥桥墩布布置灵灵活，，视野野宽阔阔。索面布布置双索面面：结构抗扭刚刚度大大，动动力抗抗风性性能好好。因此此对主主梁的的抗扭扭刚度度要求求小，，但是是为了了结构构抗风风要求求以及及悬臂臂施工工中的的安全全考虑虑，主主梁截截面的的扭转转刚度度也不不宜设设置太太小。。索面形形状辐射形形：沿主梁梁均匀匀分布布，而而在索塔上上集中中于塔塔顶一一点。。优点：：由于于斜拉拉索与与水平平面的的的平平均交交角较较大，，故拉索的的垂直直分力力对主主梁的的支承承效果果也大大。缺点：：?竖琴形形：斜拉索索平行行排列列，索索少时时显得得比较较简洁洁，并并可简简化斜斜拉索索与索索塔的的连接接构造造，塔塔上锚固点点分散散，对对索塔塔受力力有利利。缺点：：?扇形：：斜拉拉索不不相互互平行行，兼兼有辐辐射形形与竖竖琴形形的优优点，，故获获得广广泛应应用。。索距的的布置置索距的的的布布置分分为“稀索索”与与“密密索””。在早早期的的斜拉拉桥中中都为为“稀稀索””，现现代斜斜拉桥桥多为为“密密索””。密索优优点：：（1）索距距小，，主梁梁弯矩矩小；；（2）索力力小，，锚固固点构构造简简单；；（3）锚固固点附附近应应力流流变化化小，，补强强范围围小；；（4）利于悬悬臂架架设与与换索索。主要结结构体体系按塔、、梁、、墩相相互结结合方方式，，可划划分为为漂浮体体系、、半漂漂浮体体系、、塔梁梁固结结体系系和刚刚构体体系；；按主梁梁的连连续方方式，，有连续体体系与与T构体系系；按斜拉拉索的的锚固固方式式，有有自锚体体系、、部分分地锚锚体系系和地地锚体体系；；按塔的的高度度不同同，有有常规斜斜拉桥桥与矮矮塔部部分斜斜拉桥桥体系系。特点：：塔墩墩固结结、塔塔梁分分离。主梁除两端端有支支承外外，其其余部部分全全用拉拉索悬悬吊，，属于于一种种在纵纵向可可稍作作浮动的多跨跨弹性性支承承连续续梁。。为了抵抵抗由由风力力等引引起主主梁的的横向向水平平位移移，一一般在在塔柱柱与主主梁之之间设设置侧向限限位支支座。。漂浮体体系优点：：（1）主跨跨满载载时，，塔柱处处的主主梁截截面无无负弯弯矩峰峰值；；（2）温度、、收缩缩和徐徐变次次内力力均较较小；；（3）可以吸吸震消消能。。缺点：：当采用悬悬臂施施工时时，塔塔柱处处主梁梁需临临时固固结，，成桥桥后解解除临临时固固结时时，主主梁会会发生生较大大纵向向摆动动。半漂浮浮体系系特点：：塔墩固固结，，主梁梁在塔塔墩上上设置置竖向向支承承。接近于于在跨跨度内内具有有弹性性支承承的三三跨连连续梁梁。缺点：：主梁梁内力力在塔塔墩支支点处处产生生急剧剧变化化，出现了了负弯弯矩尖尖峰，通常常须加强强支承承区段段的主主梁截截面。。在墩顶顶设置弹弹簧支支撑或或零号号索,可与漂漂浮体体系媲媲美，，且在在经济济与减减小纵纵向漂漂移方方面有有一定定好处处。塔梁固固结体体系特点：：塔梁固固结并并支承承在墩墩上。。一般只只在一一个塔塔柱处处设置置固定定支座座，其其余均均为纵纵向可可以活活动的的支座座。优点：：主梁受受力比比较均均匀，，整体体升降降温引引起的的温度度应力力比较较小。。缺点：：上部部结构构重量量与活活载反反力都都需支支座传传给桥桥墩，，这就就需要设设置很很大吨吨位的的支座座，这样样给日日后的的养护护、更更换均均带来来较大大的困困难。。刚构体体系特点：：塔、梁梁、墩墩相互互固结结，行成成跨内内具有有多点点弹性性支承承的刚刚构。。为消消除温温度应应力，，需要要墩具具有一一定的的柔性性，常用高高墩。优点：：既免免除了了大型型支座座又能能满足悬悬臂施施工的的稳定定要求求。结构的的整体体刚度度比较较好，，主梁梁挠度度小。。缺点：：主梁梁固结结处负负弯矩矩大，，使固固结处处附近近截面面需要要加大大。T构体系系T构体系系与刚刚构体体系的的区别别是主梁跨跨中区区域无无轴拉拉力。具体体方法法：（1）在中中跨中中央部部分插入一一小跨跨悬挂挂结构构（活动动支座座，卸卸力））。（2）以剪力铰铰代替替悬挂挂结构构。这种种剪力力铰的的功能能是只传弯弯矩、、剪力力，不不传轴轴力。部分地地锚体体系主跨很很大，，边跨跨很小小时采采用。。矮塔部部分斜斜拉桥桥体系系塔高降降低能能提高高塔身身刚度度，但拉拉索的的水平平倾角角也将将减小小，故故矮塔塔部分分斜拉拉桥拉拉索不不能提提供足足够的的支承承刚度度，要求主主梁的的刚度度较大大。受力性性能介介于梁梁式桥桥和斜斜拉桥桥之间间。特点：：塔矮。。常规斜斜拉桥桥塔高高与跨跨度比比为1/4~1/5,而部分分斜拉拉桥为为1/8~1/12。梁无索索区较较长，，没有有端锚锚索。。边跨与与主跨跨比值值大，，一般般大于于0.5。梁高较较大，，甚至至做成成变高高梁。。受力以以梁为为主，，索为为辅。。由于梁梁的刚刚度大大，活活载作作用下下斜拉拉索的的应力力变幅幅较小小。斜拉桥桥的主主要构构造（一））主梁作用：：将恒、、活载载分散散传递递给拉拉索。梁的的刚度度越小小，则则承担担的弯弯矩越越小。。与拉索索及索索塔一一起成成为整整个桥桥梁的的一部部分，，主梁承承受的的力主主要是是拉索索的水水平分分力所所形成成的轴轴压力力，因而而需有有足够够的刚刚度防止压压屈。抵抗横横向风风载与与地震震荷载载，并并将力传传给下下部结结构。主梁设设计需需考虑虑：拉索间间距较较大时时，采采用弯弯矩控控制设设计；；单索面面斜拉拉桥，，采用用扭转转控制制设计计；双索面面密索索体系系，主主要考考虑轴轴压力力和整整个桥桥的纵纵向弯弯曲；；需考虑一一定的的安全全储备备。高跨比比：对对于双双索面面1/100~1/150;单索面面1/50~1/100,且高宽宽比不不宜小小于1/10。截面形形式实体梁梁式和和板式式主梁梁：适适用于于双索索面斜斜拉桥桥，结结构简简单，，施工工方便便，空空气动动力性性能合合理。。箱形截截面：：抗弯弯和抗抗扭刚刚度大大，能能适应应稀索索、密密索、、单索索面或或双索索面等等不同同斜索索布置置。主梁据据材料料组合合有如如下方方式：：预应力力混凝凝土梁梁，称称混凝凝土斜斜拉桥桥钢-混凝土土组合合梁，，称组组合梁梁斜拉拉桥钢主梁梁，称称钢斜斜拉桥桥主跨为为钢主主梁或或钢-混凝土土组合合梁，，边跨为为混凝凝土梁梁，称称为混混合式式斜拉拉桥。。（二））索塔塔组成：：塔柱柱、横横梁以以及其其他联联结构构件。。横梁一一般分分为承重横横梁与非承重横横梁。前者为为设置主梁梁支座的的受弯横横梁，以及塔塔柱转折折处的压杆横梁梁或拉杆杆横梁；后者为为塔顶横横梁和塔柱无转转折的中中间横梁梁。索塔截面面实心体索索塔一般般适用于于中小跨跨度，对对于小跨跨度可以以采用等等截面，，对于中中等跨度度用空心心截面。。矩形截面面宜将四四角做成成倒角或或圆角。种空心截截面包括括H形截面，，一般均均在每一一层拉索索锚头处处增设水平隔板板。（三）拉拉索整体安装装拉索：：平行钢丝丝索配冷冷铸锚。。分散安装装拉索：：平行钢绞绞线索配配夹片锚锚。拉索的锚锚固：拉拉索与混混凝土梁梁的锚固固、拉索索在索塔塔上的锚锚固。索与梁的的锚固形形式顶板锚固固块：以箱梁顶顶板为基基础，向向上下两两个方向向延伸加加厚。拉拉索水平平分力传传至梁截截面，垂垂直分力力由加劲肋斜斜杆平衡。适适用：箱箱内具有有加劲斜斜杆的单单索面斜斜拉桥。。箱内锚固固块：锚固块位位于顶板板之下和和两个腹腹板之间间，并与与它们固固结在一一起。垂直分力力通过锚锚固块左左右的腹腹板传递递。适用范围围：两个个分离式式单箱梁梁的双索索面斜拉拉桥和带带有中间间箱室的的单索面面斜拉桥桥。斜隔板锚锚固：锚头设在在梁底外外面。垂直分力力由斜隔隔板两侧侧的腹板板以剪力力形式传传递。适用范围围：两个个分离式式单箱梁梁的双索索面斜拉拉桥和带带有中间间箱室的的单索面面斜拉桥桥。梁底两侧侧设锚固固块：设在风嘴嘴实体之之下或边边腹板之之下。适用于双双索面斜斜拉桥。。梁两侧设设锚固块块锚块设在在梁底。。适用于双双主梁或或板式截截面斜拉拉桥。拉索在索索塔上的的锚固在实体塔塔上交错错锚固。。在塔柱中中埋置钢钢管，再再将斜拉拉索穿入入和用锚锚头锚固固在钢管管上端的的锚垫板板上。在空心塔塔上作非非交错锚锚固。在箱形桥桥塔的壁壁内配置置环向预预应力筋筋，以抵抵抗拉索索在箱壁壁内产生生的拉力力。采用钢锚锚固梁锚锚固。将钢锚固固梁搁置置在混凝凝土塔柱柱内侧的的牛腿上上，斜索索通过埋埋设在塔塔壁中的的钢管锚锚固在钢钢锚固梁梁两端的的锚块上上。利用钢锚锚箱锚固固。整个钢锚锚箱是由由各层的的钢锚箱箱进行上上下焊接接而成，，然后将将锚箱用用焊钉使使之与混混凝土塔塔身连结结，用环环形预应应力筋将将锚箱夹夹在混凝凝土的塔塔柱内，，以增加加对拉索索水平荷荷载的抵抵抗力。。拉索的减减振气动控制制法：将拉索的的光滑表表面做成成带有螺螺旋凸纹纹、条形形凸纹、、V形凹纹或或圆形凸凸点的非非光滑表表面。优点：提高拉索索表面的的粗糙度度，使气气流经过过拉索时时在表面面边界层层形成湍湍流，从从而避免免涡激共振振的产生；；拉索表表面的凹凸纹能能阻碍