13與斜拉橋懸索橋nxpowerlite復(fù)本

1、第13、14章 斜拉橋與懸索橋簡(jiǎn)介纜索承重橋斜拉橋懸索橋吊拉組合橋13.1 概述13.1.1 纜索承重橋梁 纜索承重橋梁是指以纜索作為主要承重構(gòu)件的橋梁。 基本組成： 斜拉橋：索塔、拉索、主梁、橋墩、基礎(chǔ) 懸索橋：索塔、主纜、吊桿（索）、加勁梁、錨碇、 主索鞍、散索鞍懸索橋受力特點(diǎn)懸索橋13.1.2 懸索橋發(fā)展概述 懸索橋即吊橋。主要承重結(jié)構(gòu)為受拉的主纜，采用高強(qiáng)度鋼絲制成，懸索橋是所有橋梁體系中跨越能力最大的，是目前世界上跨徑在600m以上橋梁的主要橋型。 國外，1998年竣工的日本明石海峽大橋，主跨達(dá)1990m，正在建設(shè)中的意大利墨西拿跨海大橋，跨徑達(dá)到3300m。 國內(nèi)，有代表性的懸索橋

2、：湖北西陵長(zhǎng)江大橋（900m，1996年），虎門大橋（888m，1997年），香港青馬大橋（1377m，1997年），江陰長(zhǎng)江大橋（1385m，1999年），武漢陽邏長(zhǎng)江公路大橋（1280m，2007年），江蘇潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋（1490m，2005年），舟山西堠門大橋（1652m，2009年）等。 13.1.3 懸索橋的基本類型（1）按主纜的錨固形式分類 懸索橋按主纜錨固形式分為地錨式和自錨式兩大類。絕大多數(shù)，特別是大跨度懸索橋，都采用地錨方式錨固主纜。（2）按孔跨布置形式分類 按孔跨布置形式分為單跨懸索橋、三跨懸索橋、四跨懸索橋、五跨懸索橋，其中單跨、三跨懸索橋最常用。13.2 地錨式懸索橋13

3、.2.1 總體布置 懸索橋分為柔性懸索橋和剛性懸索橋兩種，兩者的區(qū)別在于加勁梁剛度的大小。 柔性懸索橋 行車道僅設(shè)橋道梁及橋面，活載由橋面經(jīng)吊桿傳給主纜，主纜便隨移動(dòng)的活載而改變形狀，橋道梁及橋面只起分布集中荷載和調(diào)整主纜變形的作用，橋面也隨主纜的變形而產(chǎn)生較大的撓度。柔性懸索橋由于剛度小，橋面撓度隨活載增加而加大，所以僅用于荷載小的人行橋、施工便橋、臨時(shí)急需的軍用橋、沒有活載的管道橋，以及荷載等級(jí)低的公路橋中。剛性懸索橋 有單鏈和雙鏈兩種結(jié)構(gòu)形式。 單鏈懸索橋是指一個(gè)吊桿平面內(nèi)僅設(shè)一根主纜，在半跨有活載作用下會(huì)產(chǎn)生S形變形。 雙鏈懸索橋是指在吊桿平面內(nèi)設(shè)有兩根主纜。下鏈的形式是根據(jù)橋面半跨有

4、活載時(shí)，用適合該荷載的力多邊形來定出。半跨活載由該半跨的下鏈全部承受，而下鏈此時(shí)的形狀恰好符合于承受荷載后的索的變形，下鏈不再產(chǎn)生變形，這樣懸索橋就不會(huì)發(fā)生S形變形。懸索橋加勁梁布置 主要采用單跨簡(jiǎn)支式，少數(shù)采用三跨式和多跨式。 主纜橫向按雙主纜（或四主纜）布置，吊桿豎向布置；近年也出現(xiàn)單索布置形式，例如，日本的北港大橋僅設(shè)一根主纜，將吊桿橫向斜放。13.2.2 主要尺寸 懸索橋主要尺寸包括：跨徑、矢高、塔高、吊桿間距、錨索傾角、加勁梁的圖式及梁高、主纜橫向間距等。 (1)跨徑 懸索橋跨越能力大，跨徑往往不受通航凈空要求所控制。 (2)主纜矢高及塔高 中跨主纜矢高f，常以矢跨比 f/l 來表示

5、。橋塔高度由橋面標(biāo)高加上跨中吊桿高度和矢高來確定。 (3)吊桿間距 吊桿間距與加勁梁局部受力、橋面構(gòu)造和橋面材料用量有關(guān)，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。100m400m的懸索橋，吊桿間距5m8m；跨徑增大，吊桿間距也增大，有時(shí)可達(dá)20m左右。 (4)錨索傾角 懸索橋錨索（邊跨主纜）傾角的確定原則是使主纜在中跨與邊跨內(nèi)的水平拉力相等或接近。錨索的傾角與中跨主纜在橋塔處的水平傾角應(yīng)相等或接近錨索傾角常采用3040，受地形限制時(shí)兩角之差宜控制在10以內(nèi)。 (5)加勁梁梁高 懸索橋加勁梁梁高，主要根據(jù)剛度條件和材料用量最少來確定?？鐝捷^小的懸索橋，加勁梁梁高均在L/40L/60；大跨徑懸索橋的加勁梁常在L/80L/

6、120。 (6)主纜間距 主纜橫向間距或加勁梁的橫向尺寸，由橋面凈空、橫向剛度和穩(wěn)定條件決定。一般懸索橋主纜橫向間距不應(yīng)小于l/30；大跨徑懸索橋的主纜間距可小于l/30，甚至取l/40左右。 13.2.3 構(gòu)造細(xì)節(jié) (1) 主纜 懸索橋主纜構(gòu)成有3種形式：平行鋼絲、平行鋼絲索股和鋼絲繩。 主纜在溫度變化和荷載作用下，有伸長(zhǎng)或縮短，要求主纜在塔頂處有水平移動(dòng)：在中、小跨徑的懸索橋中，采用剛性橋塔，塔頂設(shè)活動(dòng)的索鞍；采用擺柱式橋塔，主纜在塔頂固定，塔腳設(shè)鉸，塔柱以微小的擺動(dòng)來滿足主纜水平移動(dòng)的要求；采用柔性橋塔，主纜與塔頂固結(jié)（通過主纜鞍），塔腳亦與墩身（或基礎(chǔ)）固結(jié)。 主纜與錨碇的聯(lián)結(jié)。 構(gòu)造

7、細(xì)節(jié) (2)吊索 常用的直吊索由圓鋼（或鋼管）、扭轉(zhuǎn)式鋼繩、平行鋼絲組成。現(xiàn)代懸索橋中常采用預(yù)制平行鋼絲束吊桿，設(shè)置冷鑄錨。 吊索和主纜的聯(lián)結(jié)采用剛性索夾，索夾緊箍主纜，即使主纜受拉時(shí)直徑變小也不致滑動(dòng)。索夾的下端伸出吊耳，通過銷栓把吊桿與吊耳相連。 (3) 橋塔 大跨徑懸索橋中，由于塔柱高而細(xì)，常采用上、下固結(jié)的柔性塔；對(duì)于中小跨徑懸索橋，由于塔矮胖常采用下端固結(jié)的剛性橋塔。 (4)加勁梁與支座 1)加勁梁構(gòu)造 懸索橋的加勁梁可做成鋼板梁、鋼桁梁和鋼箱梁以及混凝土箱、板梁。 2)加勁梁支座 簡(jiǎn)支加勁梁的支座與一般簡(jiǎn)支梁相同，即一端設(shè)固定支座，另一端設(shè)活動(dòng)支座；加勁梁是連續(xù)梁時(shí)，固定支座通常布

8、置一個(gè)在中間橋塔上，這樣可使梁體伸縮變形分散在加勁梁的兩端，并使變形縫構(gòu)造容易處理。 加勁梁的支座必須設(shè)置能抵抗負(fù)支反力的構(gòu)造，加勁梁的支座常采用有搖軸式支座和連桿式支座。加勁梁滑動(dòng)橫向支承(5) 索鞍構(gòu)造(6) 錨碇 第14章 斜拉橋斜拉橋的受力特點(diǎn)斜張橋14.1 概述定義：由梁、索、塔三類構(gòu)件組成，是一種橋面體系以加勁梁受壓（密索）或受彎（稀索）為主，支承體系以斜拉索受拉及橋塔受壓為主的橋梁。斜拉橋的發(fā)展階段：稀索布置主梁為彈性支承連續(xù)梁中密索主梁既是彈性支承連續(xù)梁，又承受較大軸力密索布置主梁主要承受強(qiáng)大的軸力，同時(shí)是受彎構(gòu)件14.2 概述定義：由梁、索、塔三類構(gòu)件組成，是一種橋面體系以加

9、勁梁受壓（密索）或受彎（稀索）為主，支承體系以斜拉索受拉及橋塔受壓為主的橋梁。14.1.1 斜拉橋的發(fā)展稀索布置主梁為彈性支承連續(xù)梁中密索主梁既是彈性支承連續(xù)梁，又承受較大軸力密索布置主梁主要承受強(qiáng)大的軸力，同時(shí)是受彎構(gòu)件斜拉橋分類按主梁所用材料分 混凝土斜拉橋、鋼斜拉橋、鋼混凝土結(jié)合梁（疊合梁）斜拉橋、鋼混凝土混合梁斜拉橋 按索塔數(shù)量分獨(dú)塔（單塔）斜拉橋、雙塔斜拉橋、多塔斜拉橋14.1.2 斜拉橋的特點(diǎn)斜拉橋利用主梁、斜拉索、索塔三者的不同組合，形成不同的結(jié)構(gòu)體系以適應(yīng)不同的地形和地質(zhì)條件。斜拉橋是索塔上用若干斜拉索支承起主梁以跨越較大障礙的。 與懸索橋相比，斜拉橋不需要笨重的錨錠裝置，抗風(fēng)

10、性能又優(yōu)于懸索橋。調(diào)整斜拉索的拉力可以調(diào)整主梁內(nèi)力，使主梁的內(nèi)力分布更均勻合理。便于采用懸臂法施工和架設(shè)，且安全可靠。斜拉橋是一種高次超靜定的組合體系結(jié)構(gòu)。14.2 總體布置和結(jié)構(gòu)體系14.2.1 總體布置 包含：索塔布置、跨徑布置、斜拉索及主梁的布置、塔高與跨徑的關(guān)系1）索塔布置 斜拉橋跨越能力大，可減少水中墩及深水基礎(chǔ)，可采用獨(dú)塔、雙塔或多塔布置方案。2）跨徑布置 與索塔布置相配合，現(xiàn)代斜拉橋最典型的跨徑布置有兩種：雙塔三跨式和獨(dú)塔雙跨式。在特殊情況下也可布置成：獨(dú)塔單跨式、雙塔單跨式及多塔多跨式等。 雙塔三跨式 雙塔三跨式是斜拉橋最常見的跨徑布置方式。一般雙塔三跨式斜拉橋邊跨與主跨的跨比

11、可取0.250.50， 0.4更經(jīng)濟(jì)。當(dāng)邊主跨比小于0.5時(shí)，邊跨應(yīng)設(shè)置端錨索以平衡兩跨間的索力差，控制塔頂變位。 獨(dú)塔雙跨式 也是一種常用的斜拉橋跨徑布置方式。主孔跨徑一般比雙塔三跨式的??；可布置成兩跨跨徑相等或不等的形式。兩跨對(duì)稱布置，無端錨索，不能有效約束塔頂變移，在受力與變形方面不能充分發(fā)揮斜拉橋的優(yōu)勢(shì)，因此，獨(dú)塔雙跨式不對(duì)稱布置較合理，實(shí)踐中采用較多。 單跨式單跨式斜拉橋一般只需一個(gè)橋塔。塔后斜拉索只能采用地錨形式，梁體內(nèi)的水平軸力由相應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)來承受。 多塔多跨式多塔多跨式是指由3塔或更多塔和4跨或更多跨構(gòu)成的斜拉橋。 輔助墩及外邊孔 斜拉橋在邊孔設(shè)置輔助墩，應(yīng)根據(jù)邊孔高度、通航

12、要求、施工安全、全橋剛度以及經(jīng)濟(jì)和使用條件等具體情況而定。在邊孔高度不大或不影響通航時(shí)，在邊孔設(shè)置輔助墩，可改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，增加施工期的安全。當(dāng)輔助墩受壓時(shí)，減少邊孔主梁彎矩，而受拉時(shí)則減少中跨主梁的彎矩和撓度，從而大大提高了全橋剛度。 輔助墩的位置由跨中撓度影響線確定，同時(shí)考慮索距及施工要求。 (3) 索塔的有效高度 索塔的有效高度應(yīng)從橋面以上算起，但不包括由于建筑造型或觀光等需要的塔頂高度。 它直接影響主梁受力、斜拉索用量等，與斜拉橋的主跨跨徑、索面形式、索距和水平傾角有關(guān)。索塔有效高度小，斜拉索的水平傾角就小，則斜拉索的垂直分力對(duì)主梁的支承作用就小，會(huì)導(dǎo)致斜拉索的鋼材用量增加。 對(duì)于

13、雙塔三跨式斜拉橋，索塔有效高度與斜拉橋主跨跨徑比值宜取0.180.45；獨(dú)塔雙跨式斜拉橋宜選用0.300.45。一般宜選用高限值；特大跨徑斜拉橋，單通過提高索塔高度來取得全橋剛度是不經(jīng)濟(jì)的，宜采用加強(qiáng)端錨索及地錨的方式14.2.2 斜拉索布置 (1)斜拉索在空間內(nèi)的布置形式（索面位置）根據(jù)塔、梁、索之間的聯(lián)結(jié)及支承方式，橋面寬度，以及索塔和主梁的不同形式，斜拉索索面在空間可布置成單索面和雙索面，而雙索面又可分為豎直雙索面和傾斜雙索面。 (2)斜拉索在索面內(nèi)的布置形式（索面形狀） 斜拉索在索面內(nèi)的布置應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)總體構(gòu)思、受力情況及美學(xué)要求等因素確定，常選用以下3種基本形式：輻射形、豎琴形及扇形。

14、(3)斜拉索索距 斜拉索索距是指索面內(nèi)相鄰兩根斜拉索的間距。索面內(nèi)斜拉索根數(shù)多則索距小，斜拉索根數(shù)少則索距大。 索距的選擇與主梁內(nèi)力、斜拉索張拉力、錨固構(gòu)造、施工能力、施工方法、材料規(guī)格及經(jīng)濟(jì)等因素有關(guān)。 混凝土主梁，索距宜采用4m12m；鋼主梁時(shí)索距宜取8m24m。(4)斜拉索傾角 斜拉索的傾角是指斜拉索與梁軸線之間的夾角。斜拉索的傾角與斜拉索受力情況有關(guān)。邊索的傾角，無論是雙塔三跨式或獨(dú)塔兩跨式斜拉橋，宜控制在2545，豎琴形布置較多取2630，扇形布置傾角在2130，以25最為普遍。14.2.3 斜拉橋的主梁布置（1）主梁為連續(xù)體系 1）塔梁固結(jié)、塔墩分離2）塔墩固結(jié)、塔梁分離3）主梁、

15、索塔、橋墩三者互為固結(jié)4）梁體連續(xù)的延伸 14.2.3 斜拉橋的主梁布置（2）主梁為非連續(xù)體系 在雙塔三跨式斜拉橋的主跨中央部分，帶有一個(gè)簡(jiǎn)支掛孔或剪力鉸，全橋的主梁布置為非連續(xù)體系，這時(shí)，主梁成為單臂梁或T形剛構(gòu)體系 14.2.3 斜拉橋的主梁布置（3）主梁的高跨比 斜拉橋的主梁高度一般沿跨長(zhǎng)不變。主梁高h(yuǎn)與主跨的比值稱為主梁的高跨比，早期稀索布置的斜拉橋，主梁的高跨比為1/501/100；現(xiàn)在的密索布置的斜拉橋，主梁的高跨比一般為1/1001/150，較多在1/100左右。 公路斜拉橋設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，斜拉橋梁高與主跨的比值一般為1/501/100，對(duì)于密索體系大跨徑斜拉橋，比值可小于1/20

16、0，而單索面斜拉橋梁高與主跨比值應(yīng)按抗扭剛度確定。14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系（1）由梁、索、塔、墩的不同結(jié)合構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體系 1）塔墩固結(jié)、塔梁分離飄浮體系 2）塔墩固結(jié)、塔梁分離，在塔墩處主梁下設(shè)置豎向支承半飄浮體系（支承體系） 3）塔梁固結(jié)、塔墩分離塔梁固結(jié)體系 4）主梁、索塔、橋墩三者互為固結(jié)剛構(gòu)體系 14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系（2）按斜拉索的錨拉體系 1）自錨式斜拉橋 自錨式斜拉橋的塔前后側(cè)斜拉索分散錨固在主梁梁體上或主梁端支點(diǎn)處，斜拉索的水平分力由主梁的軸力來平衡。自錨體系中，端錨索或邊索是最重要的，其索力最大。在雙塔三跨式或獨(dú)塔雙跨式斜拉橋中廣泛采用。 （2）按斜拉索的錨拉體

17、系 2）地錨式斜拉橋 單跨式斜拉橋一般采用地錨式。在地錨體系中，塔前斜拉索的水平分力必須由相應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)即地錨來承擔(dān)。 3）部分地錨式斜拉橋 某些雙塔三跨式、獨(dú)塔兩跨式斜拉橋，由于某種原因邊跨相對(duì)于主跨很小時(shí)，可以將邊跨部分斜拉索錨固于梁上，而部分斜拉索布置成地錨式，將部分斜拉索不平衡水平分力直接由邊跨梁體傳遞給橋臺(tái)。14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系（3）按照塔的高度不同而形成的結(jié)構(gòu)體系 矮塔部分斜拉橋。因塔高降低使塔身剛度迅速提高，拉索因水平傾角減小而減弱對(duì)主梁的支撐作用，但增大主梁水平壓力，這相當(dāng)于拉索對(duì)主梁施加了一個(gè)較大的體外預(yù)應(yīng)力。矮塔部分斜拉橋由于拉索不能提供足夠的支撐剛度，故要求主梁

18、的剛度較大。因拉索只提供部分剛度，又稱“部分斜拉橋”，其受力性能介于梁式橋和斜拉橋之間。14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系（3）按照塔的高度不同而形成的結(jié)構(gòu)體系 矮塔部分斜拉橋具有以下的特點(diǎn)：塔較矮。常規(guī)斜拉橋的高度與跨度之比為1/41/5，而部分斜拉橋?yàn)?/81/12。梁的無索區(qū)較長(zhǎng)，沒有端錨索。邊跨與主跨的比值較大，一般大于0.5。梁高較大，高跨比為1/301/40,甚至做成變高度梁。拉索對(duì)豎向恒活載的分擔(dān)率小于30%，受力以梁為主，索為輔。由于梁的剛度大，活載作用下斜拉索的應(yīng)力變幅較小，可按體外預(yù)應(yīng)力索設(shè)計(jì)。14.2.4 斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系（4）協(xié)作體系斜拉橋主跨較大非對(duì)稱布置的獨(dú)塔斜拉橋，遠(yuǎn)離索塔的主梁由于斜拉索傾角很小，支撐效率降低，在活載作用下將產(chǎn)生很大的彎矩，可與連續(xù)梁、連續(xù)剛構(gòu)、T構(gòu)、拱橋和懸索橋等協(xié)作，做成協(xié)作體系。協(xié)作體系是兩種橋型的相互協(xié)作，取長(zhǎng)補(bǔ)短，可以起到增大跨徑、便于布索、改善邊跨受力和控制主梁撓度等作用，適應(yīng)于某些特殊困難條件下的橋位的需要。 14.3 斜拉橋構(gòu)造14.3.1 斜拉索1）鋼絲索 平行鋼絲股索；平行鋼絲索； 半平行鋼絲索 2）鋼絞線索 平行鋼絞線索 ；