第八章其他桥型-斜拉桥

第八章其他桥型预应力混凝土连续梁桥拱桥斜拉桥悬索桥2/4/20231李亚东：斜拉桥内容概述（发展与现状）总体布置构造特点（梁、索）计算分析要点施工方法斜拉桥图片欣赏2/4/20232李亚东：斜拉桥一、概述主要组成部分－主梁、斜拉索、索塔按（梁的）材料分类－钢、混凝土、结合梁（叠合梁）与混合梁斜拉桥四类体系受力多次超静定结构从索塔上用若干斜向拉索将梁吊起，使主梁在跨内增加了若干弹性支点，减少了梁内弯矩，降低梁高，提高了梁的跨越能力只有在斜拉索处于拉紧状态才能充分发挥弹性支撑作用特点梁体尺寸较小，受桥下净空和桥面标高的限制少抗风稳定性比悬索桥好计算复杂，索与梁或塔的连接构造比较复杂施工控制等技术要求严格2/4/20233李亚东：斜拉桥斜拉桥雏形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King’sMeadow桥2/4/20234李亚东：斜拉桥斜拉桥雏形（续）1868年捷克的FranzJoseph桥1907年法国的Cassagne桥1925年法国的Lezardrieux桥2/4/20235李亚东：斜拉桥斜拉桥雏形（续）新加坡Cavenaph桥，1867年2/4/20236李亚东：斜拉桥斜拉桥的现状发展－在20世纪50年代斜拉桥开始得到很快的发展。根据现有资料统计，全世界已建成各类斜拉桥300余座（几乎全是公路桥），我国占1/5左右。趋势密索取代稀索预应力混凝土斜拉桥的兴起斜拉桥种类的多样化技术问题抗风设计（大跨）抗震设计斜拉索的使用寿命埃及海船上的斜拉天桥2/4/20237李亚东：斜拉桥中外斜拉桥跨度统计2/4/20238李亚东：斜拉桥各类斜拉桥的跨度发展2/4/20239李亚东：斜拉桥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在400～800m跨度内具有很强竞争力（经济效益）

爪哇的竹斜拉桥2/4/202310李亚东：斜拉桥钢斜拉桥跨度排名前10名桥名桥位

国家年份跨度多多罗Onomichi-Imabari日本1999890诺曼第***LeHavre法国1995856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**上海中国1993602徐浦**上海中国1997590Meiko-ChuoNagoya日本1997590桃夭门大桥**

舟山中国2003580石汕头中国19985182/4/202311李亚东：斜拉桥混凝土斜拉桥跨度排名前10名桥名桥位

国家年份跨度SkarnsundetTrondheimFjord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1996444BarriosdeLuna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19944002/4/202312李亚东：斜拉桥桥例：香港昂船洲大桥设计（1018m，48亿）2/4/202313李亚东：斜拉桥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480米双塔双索面斜拉桥，公路桥面以上塔高123米。正桥长4210.85米，正桥加公路引桥全长9510.85米，其中公铁合建部分2367.8米。公路6车道、铁路双线，桥面全宽27米工程预计今年底动工，2006年底竣工，估算工程总投资约62亿元。2/4/202314李亚东：斜拉桥江苏南通“万里长江第一桥”－苏通大桥江苏省南通市拟建世界上跨径最大的斜拉桥位于南通农场至苏州(常熟)徐六泾之间，西距南京约280公里，东距长江入海口约100公里。大桥全长7600m，其中双塔斜拉桥主跨1088m，通航净高62m，按6车道高速公路标准设计，桥面设计车速100公里/小时，引桥120公里/小时，南北接线全长约32.2公里总投资在60亿元左右，今年年底开工建设，约5年时间建成2/4/202315李亚东：斜拉桥二、斜拉桥的总体布置(c)多塔多跨式1、斜拉桥孔跨布置2/4/202316李亚东：斜拉桥斜拉桥孔跨布置（续）独塔单跨式塔跨混合式2/4/202317李亚东：斜拉桥大跨斜拉桥的立面布置实例法国诺曼底桥日本多多罗桥2/4/202318李亚东：斜拉桥2、主梁的支承体系斜拉桥在塔处及墩(含辅助墩)处的支承形式对主梁的受力行为以及结构的使用性能影响较大根据主梁支承条件不同，可分为连续梁和连续刚架等连续梁式斜拉桥：行车顺畅，变形缝少，便于采用连续梁桥的各种施工方法连续刚架式便于平衡对称施工，且抵抗中跨变位的刚度较大2/4/202319李亚东：斜拉桥3、斜拉索的布置辐射形扇形平行形混合形星形a)双平行索面b)双斜索面c)单平面d)曲索面索距的选择－密索(约6~8m)，优点：主梁中的弯矩小；锚固点的构造简单；伸臂施工时所需辅助支撑较少，每根斜索的截面较小，斜索制造更换较容易2/4/202320李亚东：斜拉桥4、索塔的布置↑纵向型式↑横向型式↑横向型式2/4/202321李亚东：斜拉桥三、斜拉桥的构造特点主梁截面形式－与所用材料及索面的布置位置有关预应力混凝土斜拉桥常用截面

1、主梁截面

板式分离式双箱闭合箱形半封闭箱形c)的改进式c)的改进式双主梁形倒三角形斯卡恩圣特2/4/202322李亚东：斜拉桥钢梁横截面实例东营黄河大桥诺曼底大桥多多罗大桥2/4/202323李亚东：斜拉桥钢梁横截面（正交异性板）2/4/202324李亚东：斜拉桥结合梁横截面实例（续）①钢主梁②钢横梁③小纵梁④行车轨道梁⑤人行道挑梁⑥预制桥面板⑦现浇桥面板⑧斜拉索↑安那西斯桥←南浦大桥2/4/202325李亚东：斜拉桥2、斜拉索的构造及防护

拉索的构造平行钢丝股束（ParallelWireStrand，PWS）－将一定根数（19，37，61，91，127，…）的镀锌钢丝捆扎成股，钢丝顺直无扭转，截面为六角形。图a，一根平行钢绞线索（ParallelStrandCable，PSC）－将7丝钢绞线按平行钢丝股束的排列方法，布置成六角形截面。图b封闭式钢索，中心有一些圆钢丝，外面则由几层楔形和Z形的异形钢丝组成，国内没有工程实例，图cabc2/4/202326李亚东：斜拉桥斜拉索的构造及防护（续）拉索的构造（续）平行钢丝束（ParallelWireCable，PWC）－将一束平行的预应力钢丝放在聚乙烯套管内（压注水泥砂浆等防腐），截面不要求是六角形，使用广泛，图a超长节距索－80年代初期开始制造，让PWS、PWC产生扭角（＜4°），这样可以缠绕在卷筒上，便于运输，图b、c高强粗钢筋索－国内应用较少2/4/202327李亚东：斜拉桥斜拉索的构造及防护（续）拉索的防护－提高拉索的耐久性，增长使用寿命，减少养护工作钢丝的防护－涂防锈底漆，电泳涂漆或镀锌，或环氧涂层

拉索的防护－柔性索套，半刚性索套和刚性索套

柔性索套：1、封闭索防护，制作麻烦，费用高；2、平行索用塑料罩套（聚乙烯材料）防护，1980年前后试用的方法，现已不用；3、平行索采用聚乙烯管，在管内压注水泥浆或树脂等，需要压浆设备；4、平行索热挤PE套防护，广泛采用；5、钢绞线索内用PE套管（对每股钢绞线），外用聚乙烯硬管半刚性索套和刚性索套：套管用钢筋混凝土、预应力混凝土或钢管作成，可以增大刚度，减小挠度，但施工较复杂，索套迎风面积大（对抗风不利）

2/4/202328李亚东：斜拉桥环氧全涂装无粘结筋（一根钢绞线）2/4/202329李亚东：斜拉桥斜拉索的更换广州海印大桥，中跨175m的三跨双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，1988年建成，PE套管防护，1995年出现拉索断落和松弛，对186根索全部更换，耗资2000万济南黄河大桥，中跨220m的五跨双塔单索面预应力混凝土斜拉桥，1982年建成，铝管加水泥浆防护，钢丝锈蚀严重，1995年对88根索全部更换犍为岷江大桥，中跨240m的五跨双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，1990年建成，热挤PE套管防护，钢丝锈蚀严重，2000底年对全部根索予以更换，耗资1000余万其他拉索防护加固的桥梁：上海新五桥，广东九江大桥，红水河铁路桥等2/4/202330李亚东：斜拉桥爬缆索机器人功能沿索爬升功能缆索检测功能缆索清洗功能上海交大97年试研制2/4/202331李亚东：斜拉桥3、锚具：平行钢丝索DINA（冷铸镦头）锚HiAm锚头钢丝镦头2/4/202332李亚东：斜拉桥3、锚具：平行钢绞线索VSLSSL(SingleStrandInstallation)2000斜拉索体系2/4/202333李亚东：斜拉桥4、斜拉索与混凝土梁的锚固型式2/4/202334李亚东：斜拉桥四、斜拉桥的计算分析要点高次超静定结构，需采用有限元法并借助于电子计算机来进行；柔性索视为杆单元，主梁和索塔则作为梁单元可简化成平面结构，用横向分布系数来计入空间影响非线性结构（结构变形较大，塔及主梁中有弯矩与轴向压力的相互影响，以及拉索自重垂度引起的索力与变形间的非线性变化）斜索的非线性影响（Ernst公式）：恒载内力计算较为复杂按施工程序分阶段进行拉索拉力的调整与结构恒载内力的关系（右图）拉索初始张拉力的确定活载内力计算可采用一般线性结构的分析方法。

2/4/202335李亚东：斜拉桥斜拉索拉力与主梁、索塔内力的关系2/4/202336李亚东：斜拉桥五、斜拉桥施工方法简介可采用适合于梁式桥施工的任一合适方法，如支架上拼装或现浇，悬臂拼装或浇筑，顶推法和平转法由于斜拉桥梁体尺寸较小，各节段间有拉索，索塔还可以用来架设辅助钢索，因此对各种无支架施工法更为有利各方法的适用跨度支架上拼装或现浇：100m左右顶推法和平转法：不超过200m悬臂拼装或浇筑：可达近900m2/4/202337李亚东：斜拉桥悬臂施工悬臂施工法工序：修建索塔；吊装或现浇主梁节段；安装斜拉索并张拉；两者交替进行直至合龙。施工控制：在施工过程中，斜拉索的索力和主梁线形需要根据实际情况随时进行调整，且一般需在全桥合龙后对索力进行最终调整。

2/4/202338李亚东：斜拉桥悬臂施工图片2/4/202339李亚东：斜拉桥转体施工图片2/4/202340李亚东：斜拉桥牵索式挂篮（武汉长江二桥）2/4/202341李亚东：斜拉桥牵索式挂篮（宜宾中坝大桥）牵索式挂篮的特点效率系数2/4/202342李亚东：斜拉桥牵索挂篮施工（澳大利亚）2/4/202343李亚东：斜拉桥斜拉索施工平行钢丝索：工厂制作，现场整体安装；若索很长（重），其吊装施工较为困难。钢绞线索：工厂制作半成品，现场按长度下料安装并最终形成索；索力控制相对繁琐费时。

2/4/202344李亚东：斜拉桥六、斜拉桥图片欣赏2/4/202345李亚东：斜拉桥鄂黄长江公路大桥等鄂黄长江公路大桥：主桥为55+200+480+200+55m双塔双索面预应力砼漂浮体系斜拉桥，2002年合龙巴东长江公路大桥：双塔双索面预应力混凝土漂浮体系斜拉桥，主跨388m，2001年开工荆沙长江公路大桥：大桥共由九个桥段组成，其中北汊通航孔桥为200+500+200mPC斜拉桥，南汊通航孔桥为160+300+97mPC斜拉桥鄂黄长江公路大桥2/4/202346李亚东：斜拉桥香港汲水门大桥公铁两用，主跨430m，混合梁，钢绞线，1997年2/4/202347李亚东：斜拉桥宁波招宝山大桥预应力混凝土双索面独塔斜拉桥，74.7+258+185(102+83)+49.5m，4.6亿1995年开工，98年9月24日悬臂施工到23＃块时，梁体（16＃？底板）突然断裂，主要原因：设计2000年9月修复后架通2/4/202348李亚东：斜拉桥汕头石大桥结合梁，钢绞线索，主跨518m，1998年2/4/202349李亚东：斜拉桥宜昌夷陵长江大桥三塔单索面预应力混凝土斜拉桥，钢绞线索主跨348m，梁段预制拼装，2001年完工2/4/202350李亚东：斜拉桥香港TingKan桥三塔斜拉桥，主跨448m2/4/202351李亚东：斜拉桥广东西江金马大桥最大跨径的砼独塔斜拉桥主跨283＋283m

2/4/202352李亚东：斜拉桥重庆：马桑溪大桥等马桑溪大桥：179＋360＋179m预应力混凝土斜拉桥，VSLSSI2000钢绞线斜拉索体系，2001年底完工大佛寺大桥：主跨450m预应力混凝土斜拉桥，2001年9月合龙重庆长江二桥：主跨444m预应力混凝土斜拉桥，1996年建成王家沱大桥：主跨530m预应力混凝土斜拉桥，待建马桑溪大桥2/4/202353李亚东：斜拉桥重庆石门大桥主桥为200＋230ｍ单索面独塔预应力混凝土斜拉桥，平行索，1988年建成通车2/4/202354李亚东：斜拉桥天津海