懸索橋橋塔的作用、結(jié)構(gòu)形式及材料分類

1、懸索橋橋塔的作用、結(jié)構(gòu)形式及材料分類 一、作用二、結(jié)構(gòu)形式三、懸索橋與斜拉橋的橋塔比較四、材料分類五、鋼橋塔與混凝土橋塔比較六、特例：倒V形及菱形橋塔目錄作用 支承主纜，分擔(dān)大纜所受的豎向力，在風(fēng)力和地震力作用下，對(duì)總體穩(wěn)定提供保證。結(jié)構(gòu)形式橫橋向（1）剛構(gòu)式：形式：懸索兩個(gè)平面，兩根立柱支撐-單層(橫梁)；為使整個(gè)橋塔在橫向能承受懸索和橋面系上全部橫向風(fēng)荷載的剛性，在塔定和橋下設(shè)強(qiáng)大的橫系梁-多層橫梁（塔高時(shí)）。特點(diǎn)：?jiǎn)螌?橫梁)或多層(橫梁)的門架式，這種形式在外觀上明快簡(jiǎn)潔，它既能適應(yīng)鋼橋塔，又能用于混凝土橋塔。； ( 2 )桁架式形式：在兩根塔柱之間，為增強(qiáng)橋塔橫向剛度，除了有水平的橫

2、梁之外還具有若干組交叉的斜桿，形成桁架式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：橋塔在橫向采用這種結(jié)構(gòu)形式，無(wú)論在塔頂水平變位、用鋼數(shù)量(經(jīng)濟(jì)性)及塔架內(nèi)力(功能性)等方面均較有利。在風(fēng)力和地震力引起橋軸垂直方向的塔頂水平位移最小。結(jié)構(gòu)形式缺點(diǎn)：由于交叉斜桿的施工對(duì)混凝土橋塔有較大的困難，因而這種形式一般只能適用于鋼橋塔。 ( 3 )混合式 形式：由以上的剛構(gòu)式與桁架式可以組成混合式出塔架。這種形式一般在橋面以上不設(shè)交叉斜桿，特點(diǎn)：在景觀上可以保留剛構(gòu)式的明快簡(jiǎn)潔，而在橋面以下設(shè)置少量交叉斜桿以改善塔架的功能(內(nèi)力)性和經(jīng)濟(jì)(耗鋼)性。由于具有交叉斜桿的關(guān)系，此種形式也只宜用于鋼橋塔結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式順橋向

3、(1)剛性塔（矮而胖）：指塔頂水平變位量相對(duì)較小的橋塔。 適用：多塔(橋塔數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上)，特別中間的橋塔。 作用：通過(guò)提高橋塔的縱向剛度來(lái)控制其塔頂?shù)目v向變位，從而減小梁內(nèi)的應(yīng)力。(2)柔性塔（高而細(xì)）：指塔頂水平變位量相對(duì)較大的橋塔，也就是相對(duì)于剛性塔而言的。 適用：大跨度三跨(雙塔)形式中，橋塔幾乎全是做成柔性的。一般是塔柱下端作成固接的單柱形式。 (3)擺柱塔 適用：搖柱塔為下端做成鉸接的單柱形式。它一般只用于跨度較小的懸索橋。很少用。懸索橋與斜拉橋的橋塔比較1、橋塔的高度(以橋面以上的橋塔高度為準(zhǔn))來(lái)說(shuō) 懸索橋塔高(19111)L，斜拉橋塔高(1415)L，L主孔跨度，懸索橋的

4、橋塔高度大致僅為斜拉橋的一半。2、塔架(橋塔在橋梁橫向的布置形式)的形狀來(lái)說(shuō) 斜拉橋豐富： （1）斜單索面與雙索面、平面索與立體索等。 （2）簡(jiǎn)單獨(dú)柱式、雙柱式、單層或多層門式構(gòu)架，和較復(fù)雜的H形、A形、倒V形以及倒Y形等塔架。 懸索橋簡(jiǎn)單：絕大部分為單層或多層門式構(gòu)架，另有一部分在兩根塔柱之間具有交叉的桁式斜桿，但這種形式僅限于鋼橋塔。3、構(gòu)造上來(lái)說(shuō) 懸索橋橋塔只需考慮在塔頂上布置主纜的鞍座，而斜拉橋的則必須考慮在塔柱上設(shè)有量多且細(xì)節(jié)復(fù)雜的斜拉索的錨固構(gòu)造。材料分類?ài)毓蛩?、鋼筋混凝土橋塔和鋼橋塔?）圬工橋塔由條石或混凝土做成， 石料抗拉強(qiáng)度太低，在跨徑較大的吊橋上已不再采用石橋塔，僅在古

5、老的吊橋中還能看見(jiàn)。 混凝土橋塔為了保證懸索在荷載作用下和溫度變化時(shí)產(chǎn)生的合力偏心不超過(guò)核心范圍，常把塔柱尺寸設(shè)計(jì)得較大。為了節(jié)約材料，往往在兩塔柱中距處僅滿足車道寬，人行道采用外繞形式，我國(guó)所建吊橋多數(shù)采用這種處理方法。 材料分類2 ）鋼筋混凝土橋塔多采用框架式塔柱截面形式：?jiǎn)问一螂p室空心矩形截面，常見(jiàn)D形截面或削角的矩形截面特點(diǎn)：1、鋼筋混凝土橋塔的塔柱主要是承壓構(gòu)件，采用混凝土是經(jīng)濟(jì)的。 2、近年來(lái)釆用了滑模澆注混凝土的施工方法，高塔柱的施工變得非常方便。 3、鋼筋混凝土橋塔外形簡(jiǎn)潔美觀，維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。實(shí)例：英國(guó) 恒比爾河橋上 首次采用了鋼筋混凝土的橋塔，打破了以前特大跨徑吊橋的橋塔全

6、部采用鋼橋塔的慣例。材料分類3）鋼橋塔：剛構(gòu)式或桁架式、混合式特點(diǎn)：桁架式橋塔在橫向地震力或風(fēng)荷載作用下，塔頂水平變形最小，用鋼量也最小，但考慮與景觀協(xié)調(diào)時(shí)，外觀不如剛構(gòu)式橋塔簡(jiǎn)潔美觀，可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件選用。采用桁架式橋塔為多。橋塔截面：早期：鉚接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）鋼板和角鋼聯(lián)結(jié)成多格式的塔柱，尺寸11.2m。 2）截面變化由底到頂逐步減少外側(cè)格室的尺寸（取消）。近年：栓接和焊接技術(shù)特點(diǎn)：帶有加勁大鋼板組成大格室 鋼橋塔與混凝土橋塔比較1、60年代以前，全部 鋼材 美國(guó)為代表。實(shí)例：30年代喬治華盛頓橋、舊金山奧克蘭海灣大橋、舊金山金門大橋，1957年 麥金納克湖口大橋 1964年維拉扎諾海峽 鋼橋

7、塔。2、高結(jié)構(gòu)物 混凝土澆注技術(shù)，特別模板技術(shù)，60年前后 歐洲實(shí)例：（1）1959年，法國(guó) 608m 坦卡維爾橋 混凝土 （2）1970年，丹麥 600m 小貝爾特橋 混凝土橋塔 （3）1981年 英國(guó) 恒伯爾橋 混凝土 （4）90年代 中國(guó)香港青馬大橋(1377m)，中國(guó)江陰長(zhǎng)江大橋(1385m)，瑞典高海岸橋(1210m)、丹麥大貝爾特東橋(1624m)等混凝土橋塔。鋼橋塔與混凝土橋塔比較3、日本：鋼實(shí)例：（1）南備贊大橋(1100m)、北備贊大橋(990m) （2）90年代第一大跨度(1990m)的明石海峽大橋、來(lái)島第一(600m)、第二(1020m)及第三(1030m)等 全部采用鋼

8、橋塔。原因：1、是鋼材生產(chǎn)大國(guó)。 2、地震頻繁出現(xiàn)的地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)輕于混凝土結(jié)構(gòu)，因而在發(fā)生地震時(shí)因結(jié)構(gòu)物自重產(chǎn)生的慣性力也較小，采用鋼橋塔對(duì)抵抗大地震是有效的措施之一。 3、日本的高度工業(yè)化，在鋼橋塔的制造和安裝架設(shè)方面可以采用優(yōu)質(zhì)的栓焊技術(shù)及利用大型浮吊整體施工，從而在一定程度上可加快工期與減少勞力。方針政策：1、懸索橋和斜拉橋的橋塔，和一般大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)而言，也是優(yōu)先采用與發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)。 2、橋梁連水中橋墩都采用鋼結(jié)構(gòu)，如關(guān)西新機(jī)場(chǎng)連絡(luò)橋的海中橋墩與橫跨東京灣道路的海中橋墩等。特例：倒V形及菱形橋塔特點(diǎn)：1、橋塔形狀作成如單索面斜拉橋中出現(xiàn)的倒V形及菱形， 2、兩座懸索橋的跨度均較小，但是種新的花色。實(shí)例：1、日本大阪的此花大橋(原名北港大橋) 此花大橋?yàn)?50m+300m+150m三跨連續(xù)鋼箱梁自錨式單主纜懸索橋，全橋僅設(shè)置一個(gè)采用斜吊索的索面，因此采用倒V形的鋼橋