斜拉桥第二节new

缆索承重桥梁—斜拉桥（二）1_____________________________王志强，同济大学桥梁工程系，桥梁馆404室联系电话：65983115-2404：Email:wangzhiq@受力特点斜拉桥的传力路径主梁与斜拉索相互作用特点桥塔与斜拉索相互作用特点主梁、桥塔和索相互耦合特点斜拉桥受力特点及结构体系（按梁、索、塔和墩的不同结合方式）结构体系依据支承体系划分的结构体系类型依据锚拉体系划分的结构体系类型斜拉桥传力路径示意简单桁架桥的传力受力体系桥面体系支撑体系主梁斜拉索桥塔压弯构件，稀索以受弯为主，密索以受压为主。受拉构件；竖向形成多个弹性支撑，水平向形成对主梁的阶梯状轴向力。刚性支撑，压弯构件，以受压为主。受力特点_传力路径主梁在斜拉索支承下，主梁像多点弹性支承的连续梁那样工作，使“局部跨度”显著减小，让“整体跨度”能显著提高，主梁高度“相对”降低。受力特点_主梁与斜拉索相互作用特点斜拉桥主梁变形特点连续梁桥主梁变形特点受力特点_主梁与斜拉索相互作用特点斜拉桥主梁受力特点连续梁桥主梁受力的特点斜拉桥是高次内部超静定结构，可通过调整拉索的张拉力来改善主梁和塔柱的恒载作用状态；设计合理的斜拉桥在恒载作用下，主梁弯矩与剪力应接近多跨连续梁、塔柱基本只承担轴向压力。受力特点_主梁与斜拉索相互作用特点受力特点_主梁与斜拉索相互作用特点主梁恒载弯矩图主梁恒载剪力图主梁恒载轴力图桥塔恒载载轴力图图受力特点点_桥塔与斜斜拉索相相互作用用特点自重与斜斜拉索张张力的竖竖向分力力表现为为轴力；；两侧索力力纵向不不平衡的的水平力力产生弯弯矩；顺桥向的的刚度与与端锚索的关系很很大。在不对称称荷载作作用下，，拉索对对主梁的的弹性支支承作用用将受塔塔柱顺桥桥向弯曲曲的影响响。限制塔顶顶水平位位移是控控制主梁梁内力的的关键，，边跨的的端锚索索对主跨跨受力起起着至关关重要的的作用。。受力特点点_主梁、桥桥塔和斜斜拉索相相互耦合合特点中跨作用用活载时时，中跨跨主梁下下挠、索索力增加加，塔柱柱向中跨跨弯曲；；边跨端锚锚索及辅辅助墩处处拉索比比跨内其其它拉索索刚度大大，比其其它拉索索的索力力增大更更多，并并限制了了塔顶向向跨中移移动，使使中跨主主梁的正正弯矩及及挠度减减小。受力特点点_主梁、桥桥塔和斜斜拉索相相互耦合合特点荷载作用用在边跨跨时，由由于有边边墩或有有辅助墩墩的支承承，主梁梁的弯矩矩和挠度度较小。。引起的塔塔顶水平平位移也也较小，，从而中中跨主梁梁负弯矩矩也较小小。受力特点点_主梁、桥桥塔和斜斜拉索相相互耦合合特点三跨斜拉拉桥主梁梁的最大大弯矩与与连续梁梁有很大大不同，，活载弯弯矩包络络图见右右上角图图。受力特点点_主梁、桥桥塔和斜斜拉索相相互耦合合特点斜拉桥是是由上部部结构的的主梁、、拉索、、索塔及及下部结结构桥墩墩、桥台台等基本本构件组组成的组组合体系系。斜拉拉桥的结结构体系系可以根根据主梁、拉拉索、索索塔和桥桥墩的不不同结合合方式（（支承体体系）形成不同同的结构构体系，，也可以以根据拉索的锚锚拉体系系来形成斜斜拉桥的的不同结结构体系系。斜拉桥的的结构体体系依据支承承体系划划分的结结构体系系类型斜拉桥的的结构体体系漂浮体系系（塔墩固固结、塔塔梁分离离）依据支承承体系划划分的结结构体系系类型斜拉桥的的结构体体系主梁除两两端有支支座支承承外，其其余位置置均由拉拉索支承承，成为为纵向可可自由漂漂移的多多点弹性性支承连连续梁。。飘浮体系系的主要要缺点是是：采用悬臂臂施工时时，塔柱柱需临时时固结，，以抵抗抗施工时时不平衡衡弯矩和和纵向剪剪力。飘浮体系系的主要要优点是是：满载时塔塔柱处主主梁不出出现负弯弯矩峰值值，温度度及混凝凝土收缩缩、徐变变内力较较小，主主梁变形形平缓、、受力均均匀；地震时主主梁的纵纵向摆动动可起到到抗震消消能作用用，地震震烈度较较高地区区应优先先考虑选选择这种种体系；；但应在塔塔梁交接接处对飘飘浮的主主梁施加加一定的的横向柔柔性约束束，以抵抵抗风力力、地震震力等引引起的横横向冲击击力；塔梁交接接处施加加横桥向向约束，，可提高高主梁横横桥向自自振频率率、改善善动力性性能。半漂浮体体系：塔墩固结结、塔梁梁分离，，塔墩处处主梁下下设置竖竖向支承承。依据支承承体系划划分的结结构体系系类型斜拉桥的的结构体体系半漂浮体体系比全全漂浮体体系具有有主梁刚刚度大的的优点；；对限制主主梁纵向向位移更更为有利利；省去了将将施工临临时支承承换成0号索的复复杂工序序；缺点是但主梁在在塔墩支支承处出出现负弯弯矩峰值值，温度度及混凝凝土收缩缩、徐变变引起的的内力也也较大，，通常须须加强支支承区段段的主梁梁截面或或采取其其它措施施。塔梁固结结体系塔梁固结结、塔墩墩分离塔梁固结结体系的的主要优优点是：：取消了承承受很大大弯矩的的下塔柱柱，代之之以一般般桥墩，，使塔柱柱和主梁梁的温度度次内力力消除；；可显著著减小主主梁中央央段承受受的轴向向拉力。。塔梁固结结体系的的主要缺缺点是：：中跨满载载时，主主梁在墩墩顶处的的转角导导致塔顶顶产生较较大水平平位移，，显著增增大了主主梁跨中中挠度和和边跨负负弯矩；；拉索体系系提高结结构刚度度的效果果很差，，全桥刚刚度主要要取决与与主梁刚刚度，主主梁大多多采用梁梁高较大大的箱形形截面；；上部结构构的反力力均由支支座传给给桥墩，，要求设设置很大大吨位的的支座，，限制了了在大跨跨度桥梁梁上的应应用；体系动力力特性不不理想，，对于抗抗风、抗抗震不利利，不宜宜在大跨跨度桥梁梁上应用用。刚构体系系主梁、塔塔和墩三三者为固固结塔梁墩固固结体系系优点是是：结构刚度度大；主梁和塔塔柱的挠挠度均较较小，不不需要大大吨位支支座；最适合用用悬臂法法施工；；在独塔双双跨式斜斜拉桥中中，边墩墩设置活活动支座座可以使使主梁纵纵向自由由伸缩，，故该体体系得到到广泛应应用。协作体系系斜拉桥桥斜拉桥的的结构体体系协作体系系斜拉桥桥——主梁端部部直接与与连续梁梁或连续续刚构完完全联结结一体的的斜拉桥桥。利用连续续梁或连连续刚构构的负弯弯矩卸载载作用，，减少远远离塔柱柱段主梁梁的正弯弯矩，减减少拉索索用量、、降低总总造价；；能在拉索索用量相相同的条条件下获获得更大大的跨径径，增加加桥面连连续长度度，提高高行车舒舒适度。。梁体的支支承体系系斜拉桥的的梁体除除了用斜斜拉索以以弹性支支点的形形式支承承外，其其纵、横横和竖三三个方向向均应在在边墩及及塔墩上上有所支支承，塔塔梁墩固固结也是是一种支支承形式式，除此此之外还还可以采采用活动动支座（（M），固定定支座（（F）、铰（（H）阻尼减减震支座座（D）和弹性性支点等等多种方方式的支支承。1、竖向的的支承2、横向的的支承3、纵向的的支承(纵桥向支支承条件件要考虑虑地震力力、温度度变化、、制动力力和风力力等)阻尼减震震装置顺桥向全全桥支座座形式布布置采用一处处固定支支承，其其余可纵纵向滑动动采用多处处固定支支承采用水平平弹性固固定支承承采用飘浮浮式按拉索的的锚拉体体系分类类自锚式斜斜拉桥地锚式斜斜拉桥斜拉桥的的结构体体系锚拉体系系与主梁梁轴力的的关系部分地锚锚式斜拉拉桥郧阳汉江江桥斜拉桥主主梁内的的轴力随随斜拉桥桥的斜索索锚拉体体系及梁梁体支承承条件不不同而变变化。三跨斜拉拉桥梁体体轴力ChristianMenn设计的建建于1981年的甘特特(Ganter)大桥部分斜拉拉桥（矮矮塔）斜拉桥的的结构体体系小田原港（（OdawaraBlueway)桥,1994部分斜拉桥桥（矮塔））斜拉桥的结结构体系1988年法国工程程师J.MathivateExtra-dosedPrestressingConcreteBridge瑞士森尼伯伯格(Sunniberg)桥，1994,5跨跨，140米部分斜拉桥桥（矮塔））斜拉桥的结结构体系部分斜拉桥桥——兼有斜拉桥桥与连续梁梁或连续刚刚构桥受力力和构造特特点，有斜斜拉索和塔塔柱类似构构造但非索索支承结构构，有连续续梁或连续续刚构的构构造特点和和外部受力力图式但有有别其受力力；斜拉索只分分担部分荷荷载，其余余仍由主梁梁及其内预预应力钢束束承担，这这就是所谓谓部分斜拉拉桥名称的的来源。部分斜拉桥桥的塔高约约为常规斜斜拉桥的一一半，故也也俗称矮塔塔斜拉桥；；福建樟洲战战备桥斜拉桥结构构示意图及及其弯矩示示意图矮塔斜拉桥桥结构示意意图及其弯弯矩示意图图三跨连续梁梁结构示意意图及其弯弯矩示意图图塔柱处的主主梁高度也也约为常规规连续梁或或连续刚构构桥的一半半；塔高低、斜斜拉索倾角角小，拉索索承担的荷荷载比例小