第八章小结.ppt

1、第8章 总结,一、定义,悬索桥的缆索体系主要包括主缆与吊索。在某些场合下(如施工现场)主缆有时也被称为“大缆”。吊索也有被称为“吊杆”，但这仅限于采用眼杆或圆杆作悬索桥主缆与梁体之间的吊拉构件时较合宜。现代悬索桥一般都采用柔性较大且易于操作的钢丝索或钢丝绳索作吊拉构件，故以“吊索” 的名称较宜。,二、主缆的布置形式,1、悬索桥的主缆布置形式一般是采用两根平行的主缆。 2、只有两座悬索桥，即美国叫维拉扎诺桥和乔治华盛顿桥，是全桥设有4根平行的主缆,即是在桥面左右两侧各集中布置两根主缆，而非将4根主缆作均匀布置(4根主缆的横向间距相等)。如果将主缆与其下面的吊索(无论是竖直的吊索或斜吊索)视为悬索

2、桥的索面，而4主缆虽有4个索面，但其外观与功能仍为双索面悬索桥，只是在每个索面中含有形成立体的双重缆索体系而已。,乔治华盛顿桥,维拉扎诺海峡桥,维拉扎诺海峡桥,三、主缆的截面组成与编制方法,1、组成：一根5mm钢丝，若干根钢丝束股组成一根主缆。 2、编制方法： 空中编丝组缆法（简称AS法） 预制平行钢丝束股法（后者简称PS法） AS法：它是由通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将2根钢丝在高空从桥的一端拉向另一端，待所拉钢丝达到一定数量，可编扎一根索股。每股钢束钢丝400500多。再将这种绳股按19股、37股及61股配置成六角形并捆紧而成为圆形的钢缆。,PS法：1965年美国为了使空中架线法工程

3、简化，提出了工厂预制方法，以在工厂按规定的根数及长度集束绕卷起来的预制绳股作为原件，常采用钢丝为61根、91根和127根为一束，运到工地即可直接张挂后配成六角形然后夹紧。同空中架线法一样捆紧成为圆形的缆索，使平行钢索架设大大缩短工期，从而得到更加广泛的使用。,两种方法区别：,1、PS法 优点：避免有钢丝编成钢丝束股的作业主缆，施工进度快。 PS钢丝束股制成正六边形，空隙率可以最小。 缺点：大吨位的起重运输设备和曳拉设备搬运跨越整桥的整根钢丝束股。最重40t。,2、AS法 优点: PS法127根为一束预制钢丝束股，每根主缆192股。 AS法每股钢丝根数不受限制，锚固体空间小时此法优势大。 锚固空

4、间小，运输起吊设备轻便。 主缆工期长，但全桥工期不长。 缺点：架设（组编）主缆时抗风流量较弱，所需劳动力多。,四、吊索（吊杆）,1）吊杆 分为直吊杆和斜吊杆，常采用的直吊杆可由圆钢(或钢管)或扭转式钢绳组成。 联结：吊杆上端通过套筒与索夹的吊耳联结，吊杆下端通过套筒与调整眼杆联结，眼杆通过联结件与加劲梁联结。 实例：重庆朝阳大桥的上吊杆，为调整长度在吊杆中部加一节单根花兰螺栓调节。 实例：重庆朝阳大桥采用高强度钢丝绳加套筒与索夹连接。,重庆朝阳大桥,西堠门大桥,2）吊索：现代悬索桥形式,拉力较大的吊杆，如采用钢吊杆则截面过大，构造上不好处理，一般采用高强度钢丝绳，为了联结，把钢绳两头散开伸入联

5、结套筒，浇入合金使钢绳与套筒联结成整体而形成锚头。 a、分类： 柔性的钢丝绳或平行钢丝索 b、吊索与索夹的联结方式： 四股骑跨式； 双股销铰式,四股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的嵌索槽中，使四个锚头与下端加劲梁体联结。 适用条件：四股骑跨式吊索的构造形式创始于早期的美国悬索桥，并在后来(包括目前)大量地被日本本四连络桥中的各座悬索桥广泛引用。四股骑跨式的吊索不宜采用平行钢丝索。,双股销铰式：两根下端带锚头，上端带联结套筒的钢丝绳索或平行钢丝索，将其上端同销铰与索夹下的耳板(吊板)连结，下端用锚头或同样用销铰与加劲梁体联结。 适用条件：双股销铰式的吊索对钢丝绳索与平行钢丝索都是

6、能适应的。,五、竖吊索与斜吊索,1、传统吊索竖直。 英国式斜吊索：塞文桥、博斯普鲁斯一桥和恒伯尔桥。钢加劲箱梁加斜吊索。 2、理由：提高悬索桥整体振动时的结构阻尼值，因为将加劲桁梁改变为加劲钢箱梁之后，特别是梁重减轻之后，担心结构阻尼值会降低。斜吊索和竖直吊索相比，索力较大，因此可以提高振动能量的衰减率。,事实：首座斜吊索塞文桥不到十年之内出现斜吊索在桥面梁体上的锚头附近出现有钢丝断裂的现象。英国交通部门将全桥30根斜吊索的大部分都换成新索。新索截面较原有的113根增加一倍之多。,3、各派看法,（1）认为斜吊索在抗疲劳强度方面不如竖直吊索，应恢复采用竖直吊索。 （2）日本认为塞文桥的自重过轻、

7、斜吊索中施加的拉力误差太大，并且没有充分考虑活载引起的应力变化。 （3）英国的设计人员坚持斜吊索可取。塞文桥的失败是初次没有经验，并举出博斯普鲁斯海峡一桥和恒伯尔桥并没有发生类似事故来辩护。但是英国同一公司所设计的，1988年建成的博斯普鲁斯海峡二桥却又回复到传统的竖直吊索，这一点又增加了怀疑派的理由。,（4）日本有疲劳强度等问题，主张应改变主孔中部短斜吊索的倾角，并减小其应力变动幅度来解决问题。 总之，至今仍能引起热烈讨论，认识也暂时未能一致。但近10余年在千米以上的大跨度悬索桥设计中没有再出现采用斜吊索的建议，因而斜吊索的问题似乎暂告一段落，各国好像都心照不宣地暂时不再设计采用斜吊索的悬索

8、桥。,博斯普鲁斯一桥,塞文桥,恒伯尔桥,六、桥梁的结构形式 1、桥梁纵向(桥轴方向)的结构形式,从结构力学上来分类： (1)刚性塔（矮而胖）：指塔顶水平变位量相对较小的桥塔。分类：单柱、A字形状。 适用：多塔(桥塔数量为3个或3个以上)，特别中间的桥塔，作用：通过提高桥塔的纵向刚度来控制其塔顶的纵向变位，从而减小梁内的应力。 (2)柔性塔（高而细）：指塔顶水平变位量相对较大的桥塔，也就是相对于刚性塔而言的。 适用：大跨度三跨(双塔)形式中，桥塔几乎全是做成柔性的。分类：一般是塔柱下端作成固接的单柱形式。 (3)摆柱塔 分类：摇柱塔为下端作成铰接的单柱形式。 适用：它一般只用于跨度较小的悬索桥，

9、很少用。,2、桥梁横向的结构形式,1）形式： （1）刚构式： 形式：悬索两个平面，两根立柱支撑单层(横梁)； (2)桁架式 (3)混合式 （4）将竖直的塔柱改变为在横向略带倾斜的斜柱式或2具有转折点的折柱式。 2）实例：,刚构式 桁架式 混合式,（1）刚构式,形式：悬索两个平面，两根立柱支撑单层(横梁)； 为使整个桥塔在横向能承受悬索和桥面系上全部横向风荷载的刚性，在塔碇和桥下设强大的横系梁多层横梁（塔高时）。 特点：单层(横梁)或多层(横梁)的门架式，这种形式在外观上明快简洁，它既能适应钢桥塔，又能用于混凝土桥塔。,(2)桁架式,形式：在两根塔柱之间，为增强桥塔横向刚度，除了有水平的横梁之外

10、还具有若干组交叉的斜杆，形成桁架式结构。 优点：桥塔在横向采用这种结构形式，无论在塔顶水平变位、用钢数量(经济性)及塔架内力(功能性)等方面均较有利。在风力和地震力引起桥轴垂直方向的塔顶水平位移最小。 缺点：由于交叉斜杆的施工对混凝土桥塔有较大的困难，因而这种形式一般只能适用于钢桥塔。,(3)混合式,形式：由以上的刚构式与桁架式可以组成混合式出塔架。这种形式一般在桥面以上不设交叉斜杆， 特点：在景观上可以保留刚构式的明快简洁，而在桥面以下设置少量交叉斜杆以改善塔架的功能(内力)性和经济(耗钢)性。由于具有交叉斜杆的关系，此种形式也只宜用于钢桥塔 （4）斜柱式（折柱式） 形式：竖直的塔柱改变为在

11、横向略带倾斜的斜柱式或具有转折点的折柱式。 优点：无论是斜柱式或折柱式，其优点是都有稳定感和塔顶宽度（塔柱中心距）较紧凑。,2）例子,（1）桁架式：开始在美国（旧金山奥克兰海湾大桥），后来又影响欧洲(里斯本4月25日桥与英国福斯公路桥)，最后被较多地引用于日本的本四连络线的各桥(因岛、大鸣门、南北备赞以及明石海峡等桥)。 （2）刚构式桥塔外观简洁，它既能适用于混凝土桥塔(如恒伯尔桥、坦尔维尔桥)，又能适应于钢桥塔(如塞文桥、下津井桥以及博斯普鲁斯海峡一桥与二桥)。 15座已建成的千米以上大跨，除1990m的明石海峡大桥外，其余如大贝尔特(1624m)桥，恒伯尔(1410m)桥，青马大桥(137

12、7m)，江阴长江大桥(1385m)，瑞典的高海岸桥(1210m)等后期修建的，全部采用混凝土刚构形式。因此，混凝土刚构式桥塔一般应被认为时最佳选择。 （3）混合式,桁架式,刚构式,混合式,七、钢桥塔与混凝土桥塔比较,1、60年代以前，全部 钢材 美国为代表。 实例： 1、30年代乔治华盛顿桥、旧金山奥克兰海湾大桥、旧金山金门大桥，1957年 麦金纳克湖口大桥 1964年维拉扎诺海峡 钢桥塔。 2、高结构物 混凝土浇注技术，特别模板技术，60年前后 欧洲 实例：（1）1959年，法国 608m 坦卡维尔桥 混凝土 （2）1970年，丹麦 600m 小贝尔特桥 混凝土桥塔 （3）1981年 英国

13、恒伯尔桥 混凝土 （4）90年代 中国香港青马大桥(1377m)，中国江阴长江大桥(1385m)，瑞典高海岸桥(1210m)、丹麦大贝尔特东桥(1624m)等混凝土桥塔。,3、日本：钢 实例：（1）南备赞大桥(1100m)、北备赞大桥(990m) （2）90年代第一大跨度(1990m)的明石海峡大桥、来岛第一(600m)、第二(1020m)及第三(1030m)等 全部采用钢桥塔。 原因：1、是钢材生产大国。 2、地震频繁出现的地区，钢结构轻于混凝土结构，因而在发生地震时因结构物自重产生的惯性力也较小，采用钢桥塔对抵抗大地震是有效的措施之一。 3、日本的高度工业化，在钢桥塔的制造和安装架设方面可

14、以采用优质的栓焊技术及利用大型浮吊整体施工，从而在一定程度上可加快工期与减少劳力。 方针政策：1、悬索桥和斜拉桥的桥塔，和一般大跨度桥梁的上部结构而言，也是优先采用与发展钢结构。 2、桥梁连水中桥墩都采用钢结构，如关西新机场连络桥的海中桥墩与横跨东京湾道路的海中桥墩等。,1、桥塔的高度(以桥面以上的桥塔高度为准)来说，悬索桥塔高(19111)L，斜拉桥塔高(1415)L，L主孔跨度，悬索桥的桥塔高度大致仅为斜拉桥的一半。 2、塔架(桥塔在桥梁横向的布置形式)的形状来说 斜拉桥丰富： （1）斜单索面与双索面、平面索与立体索等。 （2）简单独柱式、双柱式、单层或多层门式构架，和较复杂的H形、A形、

15、倒V形以及倒Y形等塔架。 悬索桥简单：绝大部分为单层或多层门式构架，另有一部分在两根塔柱之间具有交叉的桁式斜杆，但这种形式仅限于钢桥塔。,八、悬索桥与斜拉桥的桥塔比较,3、构造上悬索桥简单： 悬索桥桥塔只需考虑在塔顶上布置主缆的鞍座，而斜拉桥的则必须考虑在塔柱上设有量多且细节复杂的斜拉索的锚固构造。,特例：倒V形及菱形桥塔,特点： 1、桥塔形状作成如单索面斜拉桥中出现的倒V形及菱形， 2、两座悬索桥的跨度均较小，但是种新的花色。 实例： 1、日本大阪的此花大桥(原名北港大桥) 此花大桥为150m+300m+150m三跨连续钢箱梁自锚式单主缆悬索桥，全桥仅设置一个采用斜吊索的索面，因此采用倒V形的钢桥塔。,2、韩国仁川新机场连络线上的永宗大桥 永宗大桥为