斜拉桥设计讲义

斜拉桥设计讲义中铁大桥

斜拉桥设计概述一、斜拉桥概述1、斜拉桥概述2、斜拉桥的使用条件3、斜拉桥总体设计4、斜拉桥构件设计5、斜拉桥施工6、斜拉桥结构分析7、结束语一、斜拉桥概述主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁。斜拉桥组成

它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件。

斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩(或应力)最小。一、斜拉桥概述

在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。一、斜拉桥概述斜拉桥基本构件和力学原理一、斜拉桥概述斜拉桥和斜腿刚构力学对比一、斜拉桥概述斜拉桥和悬索力学对比2斜拉桥技术演变斜拉桥的技术演变大致可以分为四个阶段：

1）稀索体系的斜拉桥

1956年开始，主梁大部分采用钢主梁，斜拉索较少，但拉索的直径较大，钢箱梁索距大约30－60米，混凝土梁的索距大约15－30米。

2）密索体系和预应力混凝土主梁的兴起

1962年马拉开波桥的建成，标志着混凝土主梁兴起，70年代后PC斜拉桥大量兴起。

3）主梁高度明显减小和主梁形式的多样性

主梁高度明显减小，而且主梁的形式多样化，出现结合梁、混合梁等主梁形式。

一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变

4）斜拉桥向着大跨度、多塔、部分斜拉桥和人文化的趋势发展。

跨度超过800米，向着1000米以上发展，同时出现大量的多塔、矮塔和曲线斜拉桥、板拉桥、斜拉桥组合体系。从荷载分斜拉桥则发展为：人行桥、公路桥、水槽桥、各种管道桥、铁路桥和公铁两用桥。

在20世纪的最后十年里，显然可以感受到缆索承重桥梁（斜拉桥、悬索桥）领域内取得的巨大成就。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变老挝的竹斜拉桥爪哇竹斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变纽伦堡萨尔河桥（德国，1824）失败原因：桥梁结构的力学理论缺乏拉索材料的强度不足一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变图11820年Navier提出的斜拉桥系统1823法国著名的工程师Navier发表了采用锻铁拉板加固桥面桥梁的研究结果，非常有趣的是navier当时考虑了扇形和竖琴形两种系统的外形，就是今天所说的密索体系。斜拉索体系是非常现代的，而且是采用了地锚，如图1所示。Navier"证明"斜拉桥不安全应该选择悬索桥，这些事故和科学论述阻碍了斜拉桥发展几乎接近一个世纪。斜拉索只用于一些悬索桥靠近主塔的位置以增加系统的刚度。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变Albert桥，采用斜拉索作为辅助一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变斜拉桥的雏形在几百年前就出现过，以前采用竹子和绳子作为斜拉索，后来在1617年意大利人fraustusverantius设计了采用眼杆铁链吊拉的桥梁。比较古老的斜拉桥(采用锻铁作为斜拉索)一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变早期的斜拉桥大多都是稀索体系的斜拉桥。稀索体系拉索在主梁上面的索距一般为：混凝土主梁15～30米钢主梁30～60米稀索体系斜拉桥有以下特点：1)结构上超静定次数比较低，计算工作量相对较小。2)在景观上有一定的优势。2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变稀索体系斜拉桥有以下特点：1)结构上超静定次数比较低，计算工作量相对较小。2)在景观上有一定的优势。2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变1925年西班牙结构大师EduardoTorroja修建的tempul输水桥，该桥是混凝土斜拉桥桥，由于地形条件限制采用一对斜拉索代替一个桥墩，斜拉索主动张拉。1952年修建Donze`recanal桥，跨越rhone河，主跨81米。设计AlbertCaquot本桥是第一座采用主动张拉斜拉索的公路斜拉桥。2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变1938年Dischinger为德国Köln和Mühlheim之间的桥梁建议了一个方案，该方案跨中部分采用悬索体系，而靠近桥塔的部分采用从塔顶星型放射的斜拉体系。2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变瑞典斯托洛姆桑特桥1956年建成74.7+182.6+74.7技术特色：8次超静定结构，钢板梁斜拉索为扇形体系号称为第一座现代化的斜拉桥设计人：Dischinger2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变德国Theodor-Heuss桥(西奥特—霍义斯)108＋206＋1081957年建成德国的首座斜拉桥，第二座现代化的斜拉桥斜拉索为竖琴形稀索体系，其荷载的传递在很大长度上依靠主梁和桥塔的刚度2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：单塔不对称斜拉桥稀索体系竖琴型斜拉桥，主梁和桥塔的刚度比较小边跨采用多个辅助墩增加刚度德国杜塞而多夫Knie桥1969年建成2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变Knie桥纤细的桥塔和主梁（钢结构）2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变德国科隆Severins桥技术特色：

1）非对成的单塔斜拉桥

2）A型桥塔

3）扇形缆索体系2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变早期的稀索体系混凝土斜拉桥2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变1）第一座多跨斜拉桥

2）桥塔和主梁都为混凝土结构（主梁第一次使用混凝土）

3)桥塔、墩、梁固结，为T构加挂梁体系；稀索体系、刚性塔马拉寇博桥160＋5X235＋160意大利Morandi体系1962年建成2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：1）比较早期的混凝土斜拉桥2）采用转体法施工3）稀索体系维也纳多瑙河桥主跨119米桥塔底部有支座，类似于连续梁体系2.1稀索体系的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：单塔不对称斜拉桥稀索体系竖琴型斜拉桥，主梁和桥塔的刚度比较小，边跨采用多个辅助墩增加刚度。宽度40米，钢箱梁和混凝土箱梁混合主梁。德国杜塞而多夫Flehe桥1979年建成主跨367.24米稀索体系斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变

在20世纪60和70年，斜拉桥在很大程度上的发展都在德国。自此，德国的工作为以后的斜拉桥发展奠定了良好的基础，后面还要介绍的法国的Normandy桥和日本的Tatara桥，都可以看到德国斜拉桥的构思。德国的Dischinger和Leonhardt为世界斜拉桥早期和中期的发展作出了杰出的贡献。Leonhardt教授一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变稀索体系斜拉桥的缺点1）主梁的高度较大，以增加刚度，2）在斜拉索锚点附近都要投入较多的混凝土和钢料。材料数量较多，主梁和桥塔上的局部连接构造处理困难。3）在运营条件下换索比较困难。4）稀索体系的斜拉桥施工时要采用辅助索等措施，比较困难。但是稀索体系为以后的斜拉桥积累了经验。随着计算机技术的发展，德国的Leonhardt和HellmutHomberg建议将斜拉索加密，形成密索体系的斜拉桥。现在修建的稀索体系的斜拉桥不多了，除非景观上有特殊的要求或者有的桥采用部分斜拉桥。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变2）密索体系主梁的兴起

随着人们对斜拉桥结构体系大认识和计算机技术的发展，德国桥梁工程师HellmutHomberg则提出了密索体系的斜拉桥和单索面斜拉桥。70年代后密索体系钢斜拉桥和PC斜拉桥大量兴起。密索体系的特征是：混凝土主梁斜拉索在主梁上的间距为5～10米；钢主梁斜拉索在主梁上的间距为12～20米；结合梁斜拉索在主梁上的间距为9～15米。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变2）密索体系主梁的兴起

密索体系的斜拉桥具有以下特点：

1）索距较小，主梁的高度减小。2）每根斜拉索的索力相对较小，锚固点构造相对简单。3）施工需要的临时附注措施减少。4）在运营条件下换索比较容易。5）斜拉索的面积较小，制造和安装相对容易。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变德国波恩的FriedrichEbert桥1967年建成技术特色：第一座密索体系的钢斜拉桥，单索面德国桥梁工程师HellmutHomberg则提出了密索体系的斜拉桥和单索面斜拉桥。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变德国法兰克福的newhoest桥公铁两用桥(单线铁路)斜拉索索距6.3米，共13对斜拉索，专线铁路，6车道汽车一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变法国的StNazaire桥主跨404米1975年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变3）主梁高度明显减小和主梁形式的多样性主梁高度明显减小，且主梁形式多样化，出现结合梁、混合梁等主梁形式。出现板拉桥等。主梁的高跨比由stromsund桥的1/56发展为挪威的helgeland的1/354。主梁的形式多样化，由钢主梁、混凝土主梁逐渐出现了：结合梁钢－砼串合梁（normandy多多罗桥生口桥等）结合梁和混凝土的串合梁(Rama8鹤洞桥等)

估计以后会出现：中跨钢梁、边跨结合梁形式

一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变挪威的helgeland桥，主跨420米，梁高1.2米主梁柔、薄化一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变希腊Evripos桥1993,矩形板厚度45cm主梁柔、薄化一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变法国的Bourgogne桥主梁柔、薄化一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：

1）目前最大跨度的PC斜拉桥

2）三角形单箱双室箱梁，景观、结构特性和空气动力性能都比较好，梁高2.0米，宽13米。挪威Skarnsund桥主跨190＋530＋190米1991年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变钢箱梁和PC箱梁混合主梁瑞典焦恩桥153.7+360+153.71982年建成早期的混合梁斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变中跨混合梁斜拉桥日本生口桥主跨490米1991年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：

1）钢箱梁和PC混合梁

2）边跨采用顶推法施工法国Normandy大桥主跨856米1997年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变

钢主梁＋混凝土主梁的串合梁日本多多罗大桥主跨890米目前已经建成的最大跨度的斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变印度胡格里二世桥主跨457米结合梁斜拉桥1993年建成，但本桥使设计最早的结合梁斜拉桥。设计早于安娜西斯桥，但建成的晚。一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变加拿大Anacis桥主跨465米1983年建成技术特点：主梁为结合梁，第一座结合梁斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变青州闽江大桥主跨605米结合梁斜拉桥(目前最大跨度的结合梁斜拉桥)主梁和斜拉索之间采用锚拉板一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：

1）公铁两用的最大跨度的斜拉桥、跨海

2）竖琴型索面，横向双柱型桥塔丹麦厄勒海峡桥主跨490米1999年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变西班牙BarriosdeLuna桥主跨440米，边跨采用地锚1984年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：

1）最大跨度的单索面斜拉桥，主梁宽度38米

2）钻石型桥塔的变种桥塔（钢塔）日本鹤见桥255＋510＋2551994年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变斜拉桥的技术演变

4）斜拉桥向着大跨度、多塔、部分斜拉桥和人文化的趋势发展。

跨度超过800米，向着1000米以上发展，同时出现大量的多塔、矮塔和曲线斜拉桥、板拉桥、斜拉桥组合体系。

一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变向大跨方向发展中国香港昂船州大桥主跨1018米斜拉桥建设中一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变中国苏通长江大桥主跨1088米钢箱梁斜拉桥建设中向大跨方向发展一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变五孔四塔曲线斜拉桥瑞士Suniberg桥59＋128＋140＋134＋651998年建成设计人：C.menn一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变技术特色：公铁两用矮塔斜拉桥、结合梁中国芜湖长江大桥主跨312米180＋312＋1802000年建成一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变

希腊rio-antirio桥，主跨560米的4塔结合梁斜拉桥，2005年建成目前最大跨度的多塔结合梁斜拉桥，2006年IABSE大奖一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变法国millau桥180＋6X320＋180全景顶推施工第一座多塔钢箱梁斜拉桥，采取了相应的措施。梁高4.2米，跨中设置一个临时墩，两岸各带一个塔顶推，其余塔后形成。目前最大跨度的多塔钢箱梁斜拉桥，2006年获IABSE大奖一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变法国millau桥180＋6X320＋180一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变宜昌夷陵长江大桥38＋38.5+43.5+348+348+43.5+38.5+38m中塔和主梁固结，其余两塔纵向飘浮，主梁采用预制拼装PC梁目前世界最大跨度PC多塔斜拉桥一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变武汉天兴洲长江大桥

，建设中跨度98+108+504+108+98(m)桁宽30m，桁高15.2m，三片主桁塔高约140m（上弦中心至塔顶）车道铁路4线，公路6车道一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变世界大跨径斜拉桥序号桥名国家主跨跨径(米）主梁类型1苏通长江大桥中国1088建设中钢箱梁2香港昂船州大桥中国1018建设中钢箱梁3多多罗桥日本890钢箱梁＋PC梁4诺曼底大桥法国856钢箱梁＋PC梁5南京长江三桥中国648钢箱梁6南京长江二桥南汊桥中国628钢箱梁7武汉白沙洲长江大桥中国618钢箱梁＋PC梁8福建青州闽江大桥中国605结合梁9上海杨浦大桥中国602结合梁10上海徐浦大桥中国590结合梁11舟山桃夭门大桥中国580钢箱梁＋PC梁12名港中央大桥日本590钢箱梁13斯卡恩圣桥挪威530PC梁14汕头石大桥中国518钢箱梁＋PC梁15安徽安庆长江大桥中国510钢箱梁16武汉天兴洲长江大桥中国504建设中钢桁梁(公铁两用)17湖北荆州长江大桥中国500PC梁一、斜拉桥概述2斜拉桥技术演变缆索承重桥梁设计的核心思想：尽可能使所有的构件都成为轴力构件。密索体系斜拉桥主梁的的弯矩非常小，其结构行为更类似于弹性支承的受压柱。

为了便于说明，下面将斜拉桥的立面和平面布置分为几类，实际设计中要彻底打破这些条条框框，灵活应用。要尽量客观的来考虑桥位的建设条件，总设计师更要把个人的喜好降低到最低点。对于桥位建设条件高全面认识，桥型是桥位的产物！二、斜拉桥的使用条件2.1斜拉桥选用原则

二、斜拉桥的使用条件1)结构功能：要求大跨度，优势较明显。2)地质条件：对地质条件要求不严（地锚斜拉桥除外）。3)桥塔高度较高（挺拔）：同等跨度的悬索桥桥塔比斜拉桥矮的多。斜拉桥塔高为主跨的1/5—1/4，悬索桥塔高为主跨的1/9—1/12。4)景观要求：有的地区采用斜拉桥景观优势明显。

5）斜拉桥的上部结构材料用量较多，但下部结构材料较节约，要上、下部结构一起总体全衡。2.1斜拉桥选用原则2.2斜拉桥的孔跨布置(立面选型)

无塔斜拉桥单塔斜拉桥双塔斜拉桥(含字母塔斜拉桥)

三塔斜拉桥和多塔斜拉桥(含字母塔斜拉桥)

矮塔斜拉桥l斜拉桥和刚构组合体系l斜拉桥和斜拉桥组合体系l

斜拉桥和拱桥组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥的孔跨布置(立面选型)二、斜拉桥使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1无塔单跨斜拉桥K.C.Ruck桥设计人T.Y.Lin适用的地形：巧妙的利用周围的建筑物作为桥塔锚固斜拉索。二、斜拉桥使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1无塔单跨斜拉桥适用的地形：巧妙的利用周围的建筑物作为桥塔锚固斜拉索。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔单跨斜拉桥适用的地形：主跨跨越河流、道路等障碍物，边跨不跨越其他障碍物采用地锚。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔单跨斜拉桥适用的地形：主跨跨越河流、道路等障碍物，边跨不跨越其他障碍物采用地锚。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔单跨斜拉桥适用的地形：主跨跨越河流、道路等障碍物，边跨不跨越其他障碍物采用地锚。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔单跨斜拉桥（边跨地锚）西班牙Lerez桥主跨125米1995年建成二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔单跨斜拉桥（边跨带地锚）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.1单塔双跨斜拉桥（边跨带部分地锚）珠江黄埔大桥方案主跨398米边跨和悬索桥共锚斜拉桥二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.2单塔双跨斜拉桥适用的地形：主跨和边跨都可以跨越障碍物或河流。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.2单塔双跨斜拉桥适用的地形：主跨和边跨都可以跨越障碍物或河流。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.3双塔三跨斜拉桥（边跨有部分地锚）西班牙TheBarriosdeLunaBridge主跨440米，边跨采用地锚二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.4双塔三跨斜拉桥（边跨无地锚）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.4双塔斜拉桥（字母塔）对于有些非对称的地形，或者一侧有障碍物（比如基础地质不好、有高压线、有其它设施的地下）。应该首先考虑独塔斜拉桥，将主塔放在有利的一侧。采用独塔斜拉桥跨度过大时，或者与地形、运输等其它条件不匹配时，为了避免小桥大作，可以考虑字母塔斜拉桥。

二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.4双塔三跨斜拉桥（边跨无地锚）日本多多罗大桥主跨890米二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.5三塔和多塔斜拉桥Leonhardt和Schlaich曾提出把多孔斜拉桥按照L及0.8L跨径布置，而由塔顶向短跨塔的桥面根部单方向拉索，即在短跨形成交叉索。斜拉桥概念设计2.2斜拉桥立面的孔跨布置二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置

多跨斜拉桥由于没有锚墩处背索的约束作用，刚度偏小，内力加大，区域不利，尤其式多孔大跨斜拉桥时，必须提高措施，提高刚度。2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥

多孔斜拉桥提高刚度的措施:1)提高桥塔的刚度，或者增加辅助拉索。

2）增大主梁的自重，增大斜拉索的面积和减小索距。

3）边跨设置辅助墩、连续梁，提高体系的刚度。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥湖北宜陵长江大桥提高刚度的措施：

38+38.5+43.5+2X348+43.5+38.5+38结构体系为中塔较高、塔梁固结，边跨塔梁飘浮。桥面宽度23米。提高刚度索措施：1）边跨设置两个辅助墩，分为大约40米左右，边跨采用连续结构，边跨的索距为5.5米，中跨为8米，大大提高了结构刚度。2）主梁采用混凝土梁，自重大，斜拉索的面积自然大，结构体系的刚度大。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥塔顶设置拉索，控制塔顶的水平位移二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥香港汀九桥127＋448＋475＋127m二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置香港汀九桥塔顶锚索区（钢锚箱）2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥希腊Rion-Antiron桥的特点：286+3x560+280宽27.2米，塔墩固结，结合梁为连续梁二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置墨西哥Mezcala桥137＋311.44+299.46+84+68其中塔的高度较高2.2.5三塔斜拉桥和多塔斜拉桥二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.6部分斜拉桥（矮塔斜拉桥）法国Mathivat教授提出部分斜拉桥(ExtradosedBridge)，先在日本得到了广泛的应用。1）桥塔的高度较小，一般斜拉桥为1/4－1/5而矮塔斜拉桥为1/8-/122）梁高较大，高跨比为1/33-1/35，一般斜拉桥则小于1/100。3）斜拉索对竖向荷载分贡献较小，一般小于30％。4）梁上的无索区可以较长。5）边跨与中跨之比较大，可以大于0.5。6）矮塔斜拉桥主梁的建筑高度位于连续刚构和斜拉桥之间，具有较矮的建筑高度，减小引桥长度。7）斜拉索的应力变化幅度为一般斜拉桥的1/3左右，提高了桥梁的抗疲劳性能，对活载较大的铁路桥梁，优势突出。二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置1.2.6部分斜拉桥（矮塔斜拉桥）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置1.2.6部分斜拉桥（矮塔斜拉桥）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.6部分斜拉桥（矮塔斜拉桥）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.7鱼脊斜拉桥（PC）二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.7鱼脊斜拉桥（PC）2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.1斜拉桥和悬索桥的组合体系伶仃洋大桥设计方案

黄浦江大桥设计方案二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8.1斜拉桥和悬索桥的组合体系

伶仃洋大桥设计方案德国某大桥

2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置日本美好美术馆大桥设计

设计人：贝聿铭

1.2.9.1斜拉桥和悬索桥的组合体系

2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8.2单塔斜拉桥和刚构组合体系2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.2单塔斜拉桥和刚构组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.2单塔斜拉桥和刚构组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.3斜拉桥和拱桥组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.3斜拉桥和拱桥组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.3斜拉桥和拱桥组合体系二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.2.8斜拉桥和其它桥型的组合体系2.2.8.4斜拉桥和简支梁组合体系2.2.9索托桥

二、斜拉桥的使用条件2.2斜拉桥立面的孔跨布置2.3斜拉桥的平面布置斜拉桥的平面按照路线或者景观的要求可以布置为以下线型：中跨和边跨均为直线主跨和边跨均为圆曲线主跨直线、边跨曲线中跨和边跨为S型曲线三角形布置以上平面布置的组合体系二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置平面三角形布置2.3斜拉桥的平面布置双塔中跨、边跨均为曲线二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置双塔中跨为反对称S曲线，桥塔位于外侧二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置独塔中跨直线、边跨曲线二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置独塔中跨、边跨s曲线二斜拉桥的使用条件技术特色：

1）独塔单跨小半径曲线斜拉桥

2）横向倾斜的单柱桥塔艺术特色：

1）桥塔的顶部作出“V”型

2）桥塔的整个造型是义“TY”两个字母

3）充分利用了环境地貌又显示了较高的艺术性。新加坡Saffi－Link桥主跨100米R＝80米1995年建成设计人：T.Y.Lin2.3斜拉桥的平面布置二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置二斜拉桥的使用条件独塔中跨、边跨曲线2.3斜拉桥的平面布置双塔一侧为曲线二斜拉桥的使用条件2.3斜拉桥的平面布置二斜拉桥的使用条件独塔中跨直线、边跨曲线2.3斜拉桥的平面布置二斜拉桥的使用条件3.1总体设计需要确定的参数和结果1）桥梁的宽度、桥面的横向布置；2）桥梁的总体布置图(跨度和墩台位置)；3）主梁的材料和截面形式；4）确定桥塔的材料和截面形式；5）斜拉索的纵向和横向布置形式；6）结构的约束体系

三斜拉桥的总体设计三斜拉桥的总体设计3.1总体设计需要确定的参数和结果3.1总体设计的思维方法

1)先根据建设条件确定墩台位置，该桥位是否适合作斜拉桥桥型如无其他特殊的原因(景观等)，如果在斜拉桥的优势范围内，则应考虑斜拉桥方案。如果不在，应考虑其他桥型。(1）根据路线和规范确定桥梁的宽度、中央分隔带的宽度、桥面的横向布置；(2）根据《通航报告》确定桥面的高度，桥梁的最小跨度；(3）根据水下地形图、河床演变形式、航迹线、周围建筑物等并综合考虑基础的形式确定主要桥墩的可能位置；定出几种可能的跨度，根据跨度和墩台位置选择桥型。

三斜拉桥的总体设计三斜拉桥的总体设计3.1总体设计需要确定的参数和结果3.1总体设计的思维方法2）如果适合作斜拉桥桥型，再确定以下参数。（4）根据桥面宽度、运输条件、双层交通等确定主梁的材料和截面形式；（5）结合桥面、主梁的截面形式、周围的景观确定桥塔的形式；（6）根据主梁的截面形式和材料类型，确定斜拉索在主梁上的间距。（7）确定桥塔的截面形式和基本尺寸，当采用薄壁桥塔时根据斜拉索的大致吨位确定内部尺寸，保证斜拉索的张拉空间。根据、桥塔的内部尺寸壁厚确定桥塔的最终尺寸。

三斜拉桥的总体设计三斜拉桥的总体设计3.1总体设计需要确定的参数和结果3.1总体设计的思维方法8）综合考虑桥塔的截面形式、斜拉索在塔上的锚固形式，桥塔预应力的设置、景观因素等确定斜拉索在桥塔上的间距(斜拉索的纵向索面形式)。9）根据桥面的横行布置、桥塔的形式等等确定索面的横向形式。10）根据地震、活载、温度等因素确定纵向约束形式。

三斜拉桥的总体设计三斜拉桥的总体设计3.1总体设计需要确定的参数和结果

斜拉桥孔跨布置和平面布置参见上节。3.2

斜拉桥边跨和主跨的比值独塔斜拉桥：0.75～1.0

双塔斜拉桥：0.35～0.5

实际情况：一般由于地形限制和辅助墩位置等限制。边跨越短，结构的刚度越大。但是边跨越短，压重越大，因此需要结合地形综合考虑。如果边跨过短，可以考虑采用混合梁。如果地形允许，可以考虑采用部分的地锚跨。也可以采用没有边跨的独跨布置。L2L1三斜拉桥的总体设计3.2斜拉桥边跨和主跨的比值1、跨径布置

双塔三跨

边跨l1/中跨l2=0.2~0.5,

单塔二跨

边跨l1/中跨l2=0.5~1.0三斜拉桥的总体设计3.2斜拉桥边跨和主跨的比值3.3

斜拉桥辅助墩对于边跨有条件设置辅助墩的桥位，边跨偏大的孔跨布置，可以考虑设置辅助墩。对边跨较短和不宜设置辅助墩的桥位，应将靠近端部的几根斜拉索(尤其是靠近背索的几根斜拉索)集中锚固在梁端附件。设置辅助墩的特点：

1)提高了结构的刚度。

2)减少了背索的疲劳应力幅(在一些桥梁，尤其是铁路斜拉桥中可能是控制因素。)3)辅助墩的个数不宜过多，多余两个辅助墩以后对结构刚度提高部明显。

4)对主跨恒载较小，边跨荷载较大的情况，需要增加辅助墩来平衡。(例如中跨为钢梁或结合梁，边跨为PC梁的斜拉桥，尤其是边跨位于陆地上时。)5）如果边跨需要通航，或者有其它控制因素时，要仔细斟酌，权衡利弊。

三斜拉桥的总体设计3.3斜拉桥辅助墩

辅助墩及外边孔2、索塔高度三斜拉桥的总体设计3.3斜拉桥辅助墩3.4

主梁材料和截面类型选型

主梁的材料可以有：

1）钢主梁

2）混凝土主梁

3）结合梁

4）钢主梁和混凝土主梁纵向串合

5）结合梁和混凝土主梁纵向串合

6）钢主梁和结合梁纵向串合（目前未建报道，但是估计以后会出现）

三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.4

主梁材料和截面类型选型

应该说主梁材料和截面的选型是紧密联系在一起的，不能完全割裂开来。以下阐述的只是一些基本原则。

1)造价方面：目前上部钢梁最贵，结合梁次之，混凝土梁最便宜。但每平方面恒载正好相反，所以基础了斜拉索的数量，钢梁最小，PC梁最多！

2)大件运输：钢梁和悬臂拼装的PC梁对运输条件、水深等要求较高。结合梁次之，悬臂浇注的PC梁对大件运输条件要求最低。

3)主跨跨度：钢梁跨度最大，结合梁次之，混凝土梁最小。

4)后期养护和桥面铺装：

5)施工速度

上下部总造价要综合权衡，根据桥位条件和业主实际情况确定主梁材料。

三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.4

主梁材料和截面类型选型

应该说主梁材料和截面的选型是紧密联系在一起的，不能完全割裂开来。主梁的基本截面形式有：

1)板式2)箱室3)桁架式组合以后有很各种形式：双纵肋式、边箱中板式、组合桁架式等等。主梁的截面选型需要考虑的主要因素：

1)交通的组织(单层桥面、或双层桥面。如果是双层交通，桁梁的优势较大)2)桥面宽度(桥面宽度大于30米以后混凝土截面的主梁设计有一定困难)3)索面的布置横向布置(单索面宜选择抗扭刚度较大的主梁)4)桥梁抗风稳定性等因素

三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.4

主梁材料和截面类型选型混凝土主梁的截面形式实体双主梁截面板式边主梁截面分离双箱截面整体箱形截面板式箱形截面三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.4

主梁材料和截面类型选型钢主梁的截面形式钢桁梁钢板梁边箱中板式倒梯形钢箱梁流线型扁平钢箱梁三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.4

主梁材料和截面类型选型结合梁主梁的截面形式双工字型截面箱型截面桁架截面三斜拉桥的总体设计3.4主梁材料和截面类型选型3.5

斜拉索的梁高和索距

斜拉索的索距和主梁的重量有关，应该根据主梁的截面等因素综合确定，对于密索体系一般可取以下索距。

混凝土主梁：6～8米梁高0.5～4.0

结合梁主梁：9～15米梁高1.5～3.0

钢主梁：12～24米梁高1.5～4.5

斜拉桥桥塔的高度和斜拉索夹角

桥塔的高度一般为主跨跨度的1/4～1/5

最外侧斜拉索的夹角一般为19～25度。

三斜拉桥的总体设计3.5斜拉索的梁高和索距3.6索面布置辐射型：斜拉索用量最少，塔顶的锚固构造比较难处理。竖琴型：斜拉索用量最多，造型比较美观，常用于单索面斜拉索。扇型：界于辐射型和竖琴型之间。三斜拉桥的总体设计3.6索面布置竖琴型星型扇型3.6索面布置三斜拉桥的总体设计星型3.6索面布置三斜拉桥的总体设计索面横向布置可以分为：单索面抗扭刚度主要靠主梁提供，视觉效果好，在景观上有优势。双索面抗扭刚度由梁和塔共同提供。三索面采用的比较少，除非荷载特别大，桥梁宽度大很大等。四索面一般用于分幅布置的桥梁。可以是两个塔，也可以是一个塔。

3.6索面布置三斜拉桥的总体设计单索面双索面索面横向布置3.6索面布置三斜拉桥的总体设计三索面中跨双索面，边跨单索面3.6索面布置三斜拉桥的总体设计四索面3.6索面布置三斜拉桥的总体设计3.7斜拉桥的支承体系

塔墩固结、塔梁分离优点：两跨满载时桥塔处的主梁无负弯矩峰值，主梁的温度、收缩、徐变内力均比较小。允许主梁纵飘，吸收能量。缺点：施工时需要临时固结，多塔时斜拉索易振动。塔、梁固结，梁、墩铰接(之间设置支座)

优点：桥墩的弯矩比较小，适合于基础条件不太好的桥位。缺点：主梁的弯矩比较大，结构的刚度偏弱，桥塔和桥墩之间要设置大吨位支座。3)塔、梁、墩固接体系多用于独塔斜拉桥方案，对双塔和多塔方案，纵向可以采用柔性墩连续体系（类似于连续刚构体系）：利用桥墩的柔性解决温度、徐变等。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系纵向约束：

大跨斜拉桥在竖向荷载作用下加劲梁的梁端会产生显著的纵向位移，是结构本身特征。纵向位移的大小和结构重力刚度、支承体系和活载的集度有关。一处固定支承，其余可纵向滑动多处固定支承水平弹性固定支承飘浮式全部设置阻尼器三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系纵向飘浮：优点是两跨满载时桥塔处的主梁无负弯矩峰值，主梁的温度、收缩、徐变内力均比较小。地震是允许主梁纵飘，吸收能量。缺点：施工时需要临时固结。2)半飘浮体系采用纵向弹性索约束纵向位移，也可以采用阻尼器。纵向阻尼器的作用：

1>大幅度改善竖向支座的工作条件，降低其设计难度和造价。

2>改善伸缩缝的工作条件，避免伸缩缝受纵向冲击荷载。

3>提高结构的纵向刚度，改善行车的条件。

4>在一定程度上有助于抗风和抗震。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系主梁的支承体系

竖向支承主梁与塔飘浮体系（用斜拉索吊起来）支承于横梁上塔、梁墩固结主梁与辅助墩：竖向支座应设置拉压支承结构

横向支承主梁与塔：设横向支承主梁与辅助墩：不设横向支承三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系辅助墩：载边跨设置辅助墩，对桥塔和主梁的变形都比较有利。设置一个，主梁和桥塔的位移急剧下降，设置两个下降的幅度不太明显，两个以上的辅助墩就不再有明显的结果。交界墩（锚墩）：梁端必须设置锚固墩，抵抗各种荷载产生的拉力，并允许锚墩墩顶的主梁能够水平移动。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系塔梁固结体系，梁墩铰接体系优点：桥墩弯矩较小，适合于基础条件不太好的桥位。缺点：主梁弯矩较大，结构的刚度偏弱，桥塔和桥墩之间要设置大吨位支座。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系塔、梁、墩固接体系(刚构体系)利用桥墩的柔性解决温度、徐变等三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系塔、梁、墩固接体系，适合于独塔斜拉桥主梁和桥塔的材料不同时，构造处理比较麻烦。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系塔墩固结、塔梁分离优点：两跨满载时桥塔处的主梁无负弯矩峰值，主梁的温度、收缩、徐变内力均比较小。允许主梁纵飘，吸收能量。缺点：施工时需要临时固结，多塔时斜拉索易振动。三斜拉桥的总体设计3.4斜拉桥的支承体系大跨度斜拉桥设计

斜拉桥的主要构件：

1）主塔

2）主梁

3）斜拉索

4）斜拉桥的细节设计四斜拉桥各构件设计三斜拉桥的总体设计塔结构形式和截面尺寸横桥方向塔的组成4.1桥塔四斜拉桥各构件设计塔结构形式和截面尺寸索塔根据材料类型可以有：混凝土索塔钢塔混凝土＋钢在高度方向分段钢管混凝土等组合结构横桥方向索塔根据结构形式可以有：独柱框架桁架拱形应结合桥位基础(地震烈度)、运输、造价、施工速度和景观等综合确定。4.1桥塔四斜拉桥各构件设计塔结构形式和截面尺寸一、索塔的结构形式顺桥方向确定索塔的纵向形式要结合桥梁纵向的刚度、施工方法等综合考虑。对景观高求较高的桥梁要多从景观去处理1)单柱型刚度较小，施工简单，采用最多2)V型和Y型高度较小，适用于上空受限的桥位3)A型、倒Y型和空间框架多用于多塔斜拉桥的刚性塔横桥方向4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向单柱型桥塔的纵向形式4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的纵向形式V型和Y型高度较小，适用于上空受限的桥位4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的纵向形式A型、倒Y型和空间框架多用于多塔斜拉桥的刚性塔4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的纵向形式A型、倒Y型和空间框架多用于多塔斜拉桥的刚性塔4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向斜拉桥桥塔的纵向形式和布置4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向一、索塔的结构形式横桥方向索塔在横桥向的布置和索面布置有关综合考虑景观、面内刚度和施工难易程度4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的横向形式单柱型单柱型4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的横向形式菱型倒Y型4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的横向形式单柱型4.1桥塔四斜拉桥各构件设计横桥方向桥塔的横向形式单柱型4.1桥塔四斜拉桥各构件设计

塔的截面形式按照塔柱的外形大概有：矩形截面、六边形截面为了景观上有光与影的变化，改善桥塔的风振情况，截面的四个直角可以设计圆角、倒角或切角。混凝土塔柱一般有：实心截面和空心薄壁截面4.1桥塔四斜拉桥各构件设计

塔的截面形式矩形截面非矩形截面4.1桥塔四斜拉桥各构件设计4.1桥塔四斜拉桥各构件设计一、拉索种类与构造2斜拉索将7丝钢绞线平行排列，布置成六脚形截面平行钢筋索：高强钢筋平行布置组成，标准强度不低于1470MPa钢丝索

平行钢丝股索

平行钢丝索半平行钢丝索采用镀锌高强钢丝，其标准强度不低于1600MPa，常采用5或7镀锌钢丝制造钢绞线

平行钢绞线索：

半平行钢绞线索封闭式钢缆单根钢缆施工操作过程繁杂，索中钢筋都有接头，目前很少使用4.2斜拉索四斜拉桥各构件设计二拉索端部锚固热铸锚墩头锚冷铸锚夹片式群锚三、拉索的防护4.2斜拉索四斜拉桥各构件设计4斜拉桥各构件设计4.3主梁钢主梁构件可以在工厂制作，质量可靠、施工速度快，恒载小，斜拉索数量和基础数量少。缺点：造价相对较高。混凝土主梁造价低，但恒载大、斜拉索数量和基础数量较多。结合梁界于混凝土主梁和钢主梁之间，但混凝土桥面易开裂。四斜拉桥各构件设计4.3主梁钢主梁：跨越能力大，构件可以在工厂制作，质量可靠、施工速度快，恒载小，斜拉索数量和基础数量少。缺点：造价相对较高。混凝土主梁：造价低，但恒载大、斜拉索数量和基础数量较多。结合梁：界于混凝土主梁和钢主梁之间，但混凝土桥面易开裂。混合梁：中跨采用钢梁和结合梁，边跨采用混凝土梁。中跨采用钢主梁，边跨采用混凝土主梁。

1）增大了边跨主梁的刚度和重量；2）避免了边跨压重；3）边跨钢梁和结合梁不易运输的区域，采用混凝土搭架方便施工。4）减少了主桥和钢主梁的长度，总体造价较低。缺点：钢梁和混凝土梁的接头易开裂。钢混凝土混合式主梁：较适合于边主梁的主梁，主梁采用混凝土，横隔板采用钢梁，减少结构自重，简化施工工艺。结合梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁主梁的截面形式钢箱梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁主梁的截面形式四斜拉桥各构件设计4.3主梁混凝土箱梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁混凝土箱梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁钢箱梁混合梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁混凝土主梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁结合梁四斜拉桥各构件设计4.3主梁3斜拉桥细节设计斜拉桥细节设计的内容包括：索塔和斜拉索的连接斜拉索和主梁的连接四斜拉桥各构件设计4斜拉桥细节设计

拉索与混凝土主梁的锚固构造在主梁顶板设置锚固构造（锚固块）四斜拉桥各构件设计4斜拉桥细节设计在箱梁内锚固四斜拉桥各