悬索桥构造特点与设计特点概述

悬索桥构构造特点点与设计计特点概概述8.1悬索桥概概述悬索桥的的定义悬索桥由由主缆索索、塔架架、锚碇碇、吊杆杆、加劲劲梁和桥桥面等主主要构件件所组成成，桥面面荷载经经加劲梁梁、吊杆杆传给主主缆索，，再由主主缆索传传至塔架架和两端端的锚碇碇。8.1悬索桥概概述悬索桥的的发展1883年，第一一座现代代悬索桥桥，美国国Brooklyn桥，主跨486m1931年，第一一座突破破千米的的悬索桥桥—主跨1006米的美国国纽约华华盛顿桥桥1937年，主跨跨1280米的悬索索桥，美美国旧金金山金门门大桥1940年，美国国华盛顿顿州塔科马悬悬索桥8.1悬索桥概概述悬索桥的的发展1997年，丹麦麦大海带带桥,主跨1624米悬索桥桥1997年，中国国香港青青马大桥桥,主跨1377米,是当时最最大跨度度公铁二二用悬索索桥1998年，日本本明石海海峡大桥桥，主跨跨1991米，是世世界最大大跨度悬悬索桥1999年，中国国江阴长长江大桥桥，主跨跨1385米，中国国第一座座超千米米悬索桥桥8.1悬索桥概概述悬索桥的的发展进入二十十世纪以以来，悬悬索桥进进入了一一个朝低高度主主梁、高强度材材料和大跨径方向发展展的阶段段，加劲劲梁以桁桁架为主主，梁的的高跨比比在1/150左右。二战后，，悬索桥桥进入了了新的发发展时期期，欧洲洲各国采采用了抗抗风性能能好的薄壁箱形形截面加加劲梁。8.1悬索桥概概述我国悬索索桥的发发展汕头海湾湾大桥西陵长江江大桥(主跨900米)广东虎门门大桥(主跨888米)香港青马马桥(主跨1377米)江阴长江江大桥（（主跨1385m）8.1悬索桥概述述按锚固形式式分地锚式：主主缆拉力依依靠锚固体体传递给地地基。自锚式：主主缆拉力水水平分力直直接传递给给加劲梁（（轴向压力力）承受；；竖直分力力（较小））由端支点点承受。适适宜：跨度度不大、软软土地基、、城市桥等等。按力学性态态分柔性悬索桥桥刚性悬索桥桥8.1悬索桥概述述典型的悬索索桥美国新的旧旧金山海湾湾大桥方案案8.1悬索桥概述述典型的悬索索桥美国金门大大桥8.1悬索桥概述述典型的悬索索桥明石海峡桥桥8.1悬索桥概述述典型的悬索索桥江阴长江公公路大桥8.2悬索桥构造造特点主缆结构体系中中的主要承承重构件；；通过塔顶顶索鞍悬挂挂在主塔上上并锚固于于两端锚固固体中的柔性承重构构件。8.2悬索桥构造造特点主塔是悬索桥抵抵抗竖向荷载的主要承重重构件；支支承主缆的的重要构件件8.2悬索桥构造造特点加劲梁悬索桥承受受风荷载和和其它横向水平力力的主要构件件，提供桥面和和防止桥面面发生过大大的挠曲变变形和扭曲曲变形，主要承受弯弯曲内力8.2悬索桥构造造特点吊索将加劲梁自自重、外荷荷载传递到到主缆的传传力构件，，是连系加加劲梁和主主缆的纽带带。8.2悬索桥构造造特点锚碇锚固主缆的的结构，它它将主缆中中的拉力传传递给地基基8.3悬索桥的构构造特点主缆结构形式双面平行主主缆（绝大大多数）；；单面主缆缆；空间主主缆；复式式主缆（双双链吊桥：：朝阳大大桥）。截面形状（（六角形））尖顶形；平顶形；方阵式；8.3悬索桥的构构造特点主缆编制方法——AS法通过牵引索索作来回走走动的编丝丝轮，每次次将两根钢钢丝从一端端拉到另一一端，待钢钢丝达到一一定数量后后（可达400～500根）编扎成成一根索股股。钢束股股数较少，，便于集中中锚固，起起吊设备轻轻便；架设设主缆时抗抗风较弱所所需劳动力力也较多。。8.3悬索桥的构构造特点主缆编制方法——PS法避免了钢丝丝编成钢丝丝束股的作作业从而加加快主缆的的施工进度度，但要求求大吨位的的起重运输输设备和拽拽拉设备来来搬运钢丝丝束股。目目前多采用用61、91、127Φ5左右钢丝，，最重可达达40吨。8.3悬索桥的构构造特点主缆的保护护锈蚀原因架设期间水水份进入；；防护完成成后线形变变化、温度度变化引起起伸缩而导导致粗糙表表面的油漆漆开裂和索索夹上受损损的密封部部位开裂，，水的渗入入导致主缆缆湿度高而而锈蚀。防护方法施工期间镀镀锌钢丝外外涂底漆或或者树脂类类，然后手手工满刮腻腻子，再缠缠绕钢丝（（退火镀锌锌Φ4钢丝），最最后作外涂涂装。8.3悬索桥的构构造特点改良措施：：以S形截面的缠缠绕钢丝代代替圆端面面钢丝，使使主缆表面面光滑、丝丝丝相扣，，油漆不易易开裂、水水不能渗入入。开空气导入入法：将除除湿机产生生的干燥空空气用管道道输送，通通过入口索索夹输入主主缆，经出出口索夹排排出主缆（（出入口索索夹间距140米左右），，一般可维维持相对湿湿度在40％以下。8.3悬索桥的构构造特点吊索布置形式：：竖直；倾倾斜（提高高整体振动动时的结构构阻尼值））。材料：刚性性吊杆（少少量小跨：：圆钢或钢钢管）；柔柔性吊索：：钢丝绳或或者平行钢钢丝索（多多采用）。。8.3悬索桥的构构造特点吊索钢丝绳索绳心式：以以一股钢丝丝绳为中央央形心，外外围用钢丝丝束股围绕绕扭绞而成成。股心式：7股钢丝束股股扭绞而成成，中央一一股为股心心。注意：钢丝丝束股的扭扭绞方向与与其间钢丝丝的扭转方方向相反。。平行钢丝索索（PWS）：多根Φ5～7镀锌钢丝外外加PE套管。8.3悬索桥的构构造特点索夹作用刚性索夹与与柔而松的的主缆索体体间的连接接为不稳定定连接。依依靠摩擦力力来保证主主缆在受拉拉产生收缩缩变形时也也不致滑动动。8.3悬索桥的构构造特点索夹构造六边形（中中小跨）：：少用；圆形一对铸钢半半圆构件以以高强螺栓栓相连接，，依靠高强强螺栓拧紧紧8.3悬索桥的构构造特点吊索与索夹夹的联结方方式4股骑跨式两根两端带带锚头的钢钢丝绳索绕绕跨在索夹夹顶部的嵌嵌索槽中，，锚头与加加劲梁连接接。不宜用用平行钢丝丝索，索夹夹分左右两两半。8.3悬索桥的构构造特点吊索与索夹夹的联结方方式双股销铰式式两根下端带带锚头、上上端带销铰铰的钢丝绳绳索或平行行钢丝索，，上端利用用销铰与索索夹下的耳耳板（吊板板）连接，，下端用锚锚头或者同同样用销铰铰与加劲梁梁连接。索索夹分上下下两半。8.3悬索桥的构构造特点吊索与索夹夹的联结方方式8.3悬索桥的构构造特点吊索与主缆缆连接4股骑跨式8.3悬索桥的构造特点吊索与主缆缆连接双股销铰式式

索箍索索夹8.3悬索桥的构造特点骑跨式吊索索

与主缆缆（索夹））

以及与与加劲梁之之间的连连接8.3悬索桥的构构造特点桥塔材料圬工（古老老、小跨简简易）钢筋砼（框框架式；实实心矩形或或者箱形））最高155米钢（框架式式、桁架式式；箱形、、多格箱形形、H形）8.3悬索桥的构构造特点桥塔桥塔纵向结结构形式摇柱塔（摆动式））：单柱塔塔下设铰、、塔顶索鞍鞍固定于塔塔，适于小小跨。柔性塔：一般为下下端固定式式，塔顶水水平变位量量相对较大大，适于大大跨。刚性塔：塔顶水平平变位量相相对较小，，单柱或者者A形，多用于于多跨悬索索桥的中间间塔柱，纵纵向刚度较较大，塔顶顶位移小从从而减小加加劲梁内的的应力。8.3悬索桥的构构造特点桥塔桥塔横向结结构形式：：刚构式（框框架式）：：单层或者者多层门架架，明快简简洁桁架式：若若干组交叉叉的斜杆与与水平横梁梁组成桁架架，施工时时稍显困难难混合式：仅仅在桥面以以下设置交交叉斜杆以以改善受力力和经济性性能8.3悬索桥构造造特点桥塔8.3悬索桥的构构造特点桥塔塔柱横向可可竖直或者者稍带倾斜斜（斜柱式式）或转折折点（折柱柱式），后后两者稳定定性能好且且较为经济济。钢筋砼刚构构式桥塔是是悬索桥的的桥塔最佳佳选择。8.3悬索桥构造造特点加劲梁8.3悬索桥的构构造特点加劲梁比较项目加劲梁形式钢桁梁钢箱梁砼箱梁抗风性能涡流激振最不易发生易发生不易发生自激振动可能性大可能性小静态阻力系数大小小风致变形大小小结构刚度小大结构梁高高低低用钢量最大低最低桥面系一般与主梁分离一般与主梁结合为整体为主梁的一部分制造制造杆件多，节点结构复杂，标准化大量生产困难箱梁由板构件组成，标准化大量生产容易工厂预制节段，标准化生产容易施工架设单根杆件平面构件立体节段多样化节段法架设或与现浇节段并用预制节段法养护养护维修油漆养护难油漆养护方便一般无需养护桥面菲结合型损伤时易与主梁结合损伤难维修损伤时易维修此外，钢板板梁也有采用8.3悬索桥的构构造特点锚碇（地锚式悬索索桥）由主缆的锚碇碇架及固定定装置、锚锚块、锚块块基础组成成基本分类重力式锚碇碇隧道式锚碇碇岩锚8.3悬索桥的构构造特点锚碇（地锚式悬索索桥）重力式锚碇碇：依靠锚块自重来抵抗主缆缆的竖直分分力，水平平分力则由由锚碇与地地基之间的的摩阻力（（包括侧壁壁的）或者者嵌固阻力力来抵抗。。前锚式：主主缆采用PS法施工时的的缆索锚固固方式，支支承（定位位）钢构架架与传力钢钢构架的结结合。后锚式：主缆采用AS法施工时的的缆索锚固固方式，铸铸钢索靴与与眼杆的结结合。目前预应力力锚拉工艺艺已经陆续续取代前两两者。8.3悬索桥的构构造特点锚碇（地锚式悬索索桥）隧道式锚碇碇（岩洞式式）主缆散开后后各索股通通过岩洞中中的混凝土土锚块内埋埋设的锚梁梁与拉杆的的伸出端连连接，并利利用预应力力工艺调整整松紧。岩锚（岩孔孔锚）：各索股先分分散在各个个岩孔内（（每股一个个孔），最最后再进入入锚固室。。8.3悬索桥的构构造特点锚碇（地锚式悬索索桥）8.3悬索桥的构构造特点（（重力锚锚碇实例））8.3悬索桥的构构造特点目前常采用用的锚碇构构造8.3悬索桥的构构造特点其它的特殊殊的锚碇多跨悬索桥桥的共用锚锚墩三角形空腹腹构架式重重力锚平板式重力力锚软土层中的的深基础重重力锚8.3悬索桥的构构造特点索鞍（鞍座座）塔顶主索鞍鞍塔顶主索鞍鞍边跨靠近岸岸端的墩架架或钢排架架的顶部，，改变主缆缆在竖平面面内的倾角角展束锚固索索鞍多设置在桥桥台上，使使构成主缆缆的许多钢钢丝束股在在水平向及及竖直向分分散开的支支撑鞍座，，并导引各各索股入锚锚固部分。。8.3悬索桥的构构造特点索鞍（鞍座座）塔顶主索鞍鞍：鞍槽、腹板板底板和加加劲肋板等等（腹板传传递鞍槽压压力，横肋肋加强）构构成布置形式：：两块斜腹板板；单（两两）块竖腹腹板8.3悬索桥的构构造特点索鞍（鞍座座）塔顶鞍槽的的纵向曲率率半径：纵向圆弧半半径（可为为纵向非对对称多段圆圆弧）不小小于主缆直直径的8～12倍，，入入口口处处鞍鞍槽槽半半径径局局部部略略小小以以防防破破坏坏主主缆缆防防腐腐。。鞍槽槽的的截截面面形形状状：：配配合合主主缆缆钢钢丝丝索索股股的的排排列列形形状状。。制造造方方法法：：全全铸铸、、铸铸件件鞍鞍槽槽＋＋焊焊接接钢钢板板（（铸铸焊焊））———倾向向、、全全焊焊。。8.3悬索索桥桥的的构构造造特特点点散索索鞍鞍构造造形形式式：：为为调调节节主主缆缆在在各各种种条条件件下下的的长长度度变变化化，，散散索索鞍鞍由由辊辊轴轴、、摇摇轴轴支支承承，，或或者者作作成成摆摆柱柱构构件件。。鞍槽槽的的纵纵向向曲曲率率半半径径：：入入口口处处鞍鞍槽槽形形状状与与塔塔顶顶鞍鞍槽槽相相同同，，出出口口处处略略小小，，满满足足转转向向和和散散索索。。鞍槽槽的的截截面面形形状状：：配配合合主主缆缆钢钢丝丝索索股股的的排排列列形形状状。。8.3悬索索桥桥构构造造特特点点塔顶顶鞍鞍座座虎门主索鞍江阴主索鞍散索索鞍鞍8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点跨度度比比（（边边跨跨与与中中跨跨之之比比））一般般取取值值自自由由度度较较小小，，为为0.3～0.5单位位桥桥长长用用钢钢量量随随跨跨度度比比的的减减小小而而增增大大；；结构构的的竖竖向向变变形形及及竖竖向向挠挠角角随随跨跨度度比比的的减减小小而而减减小小取消消悬悬吊吊的的边边跨跨加加劲劲梁梁又又导导致致结结构构的的整整体体刚刚度度降降低低大跨跨悬悬索索桥桥多多小小边边跨跨来来增增加加刚刚度度的的同同时时又又使使用用钢钢量量较较省省，，跨跨度度比比在在0.2～0.4之间间。。8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点垂跨跨比比（（主主缆缆矢矢跨跨比比））（f/l）一一般般取取值值范范围围为为1/9～1/12垂跨跨比比对对主主缆缆拉拉力力影影响响较较大大，，垂垂跨跨比比越越小小主主缆缆拉拉力力越越大大钢桥桥塔塔的的用用钢钢量量随随垂垂跨跨比比的的增增加加而而增增加加8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点垂跨跨比比（（主主缆缆矢矢跨跨比比））垂跨跨比比越越大大，，悬悬索索桥桥的的竖竖向向、、横横向向整整体体刚刚度度越越大大对振振动动特特性性的的影影响响：：垂垂跨跨比比增增大大时时，，竖竖向向挠挠振振固固有有频频率率和和极极惯惯矩矩降降低低；；扭扭振振固固有有频频率率增增大大8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点高跨跨比比（（加加劲劲梁梁高高与与主主孔孔跨跨度度之之比比））加劲劲梁梁在在恒恒载载作作用用下下除除了了承承受受与与吊吊索索节节间间长长度度有有关关的的挠挠曲曲应应力力外外，，一一般般处处于于无无应应力力状状态态，，加劲劲梁梁高高度度与与主主孔孔跨跨度度基基本本没没有有关关系系减小小加加劲劲梁梁竖竖向向变变形形的的有有效效办办法法是是减减小小跨跨度度比比而而不不是是增增大大加加劲劲梁梁高高度度8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点高跨跨比比（（加加劲劲梁梁高高与与主主孔孔跨跨度度之之比比））一般般而而言言，，桁桁架架式式加加劲劲梁梁的的高高度度为为8～14米，，箱箱型型加加劲劲梁梁高高度度为为2.5～4.5米。。已建建桁桁架架式式加加劲劲梁梁悬悬索索桥桥的的高高跨跨比比大大致致在在1/180～1/70；箱型型加加劲劲梁梁悬悬索索桥桥的的高高跨跨比比大大致致在在1/400～1/300；8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点宽跨跨比比一般般中中小小跨跨度度桥桥梁梁：：（（B/l）一一般般取取值值范范围围为为大大于于等等于于1/20但是是大大跨跨度度悬悬索索桥桥的的宽宽跨跨比比尚尚无无合合理理而而科科学学的的标标准准。。8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点宽跨跨比比一般般而而言言，，宽宽跨跨比比越越大大，，梁梁体体越越宽宽，，梁梁体体横横向向挠挠曲曲刚刚度度越越大大已建建大大跨跨度度悬悬索索桥桥的的宽宽跨跨比比大大致致在在1/40～1/60。8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点加劲劲梁梁的的支支承承体体系系简支支（（双双铰铰））体体系系适于于边边跨跨建建筑筑高高度度小小、、曲曲线线边边跨跨。。由由于于边边跨跨主主缆缆的的垂垂度度较较小小对对荷荷载载变变形形有有利利，，架架设设主主缆缆时时索索鞍鞍预预偏偏量量较较大大；；梁梁端端用用吊吊杆杆或或者者摆摆柱柱作作支支撑撑的的悬悬浮浮体体系系，，纵纵向向位位移移不不受受限限制制。。不不太太适适合合铁铁路路桥桥。。8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点加劲劲梁梁的的支支承承体体系系连续续体体系系加劲劲梁梁挠挠度度（（竖竖向向及及横横向向））、、梁梁端端角角变变位位及及伸伸缩缩量量较较小小。。但但是是，，主主塔塔支支点点处处产产生生较较大大弯弯距距；；梁梁穿穿过过塔塔，，使使塔塔柱柱间间横横向向间间距距大大，，基基础础尺尺寸寸也也相相应应加加大大；；制制造造、、架架设设误误差差以以及及基基础础的的不不均均匀匀沉沉降降对对加加劲劲梁梁应应力力影影响响较较大大。。8.4悬索索桥桥的的结结构构设设计计特特点点加劲劲梁梁的的支支承承体体系系：单跨跨悬悬索索桥桥中中的的一一些些特特殊殊布布置置：：单跨跨悬悬索索桥桥加加劲劲梁梁在在两两个个非非悬悬吊吊的的边边跨跨内内各各带带有有连连续续伸伸出出段段。。可可有有效效减减