懸索橋總體設(shè)計(jì)、構(gòu)造與施工技術(shù)

1、懸索橋總體設(shè)計(jì)、構(gòu)造與施工技術(shù)一二三四懸索橋總體設(shè)計(jì)懸索橋構(gòu)造懸索橋施工自錨式懸索橋一 懸索橋總體設(shè)計(jì)1. 懸索橋的組成及發(fā)展2. 懸索橋的結(jié)構(gòu)體系3. 懸索橋的總體布置1. 懸索橋的組成及發(fā)展概況懸索橋是由主纜、加勁梁、塔柱和錨碇構(gòu)成。懸索橋的四個(gè)發(fā)展階段：第一代懸索橋，采用天然材料修建，后期也采用了鐵索等，一般沒有吊桿或吊索，承重結(jié)構(gòu)與使用構(gòu)造合二為一。懸索橋第二代懸索橋，開始采用了吊桿將橋面與主索分開。懸索橋第三代懸索橋，形成了美式懸索橋體系，主纜采用紡絲法，加勁梁采用桁架梁，橋塔以鋼塔為主。懸索橋第四代懸索橋，以流線形扁平鋼箱為主要特征的英式懸索橋。懸索橋2. 懸索橋的結(jié)構(gòu)體系地錨式：

2、單跨、三跨簡(jiǎn)支加勁梁、三跨連續(xù)加勁梁懸索橋自錨式：?jiǎn)嗡p跨、雙塔三跨單塔雙跨雙塔三跨懸索橋帶斜拉索的懸索橋1883年建成的紐約布魯克林大橋，主跨484m，是最早的帶斜拉索的懸索橋。懸索橋斜拉懸吊混合式懸索橋1997年建成的貴遵高等級(jí)公路烏江大橋，主跨288m，主梁為高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力薄壁箱梁，采用全截面纜吊預(yù)應(yīng)力懸拼施工，最大吊重為76噸，是世界首座吊拉組合橋。懸索橋立面圖懸索橋我國(guó)跨徑超500m懸索橋序號(hào)橋名跨徑(m)結(jié)構(gòu)型式竣工年地理位置1虎門二橋坭洲水道橋688+1680雙塔雙跨鋼箱梁廣東2舟山西堠門大橋578+1650+485單跨雙鉸箱梁2009浙江3潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋1490單跨雙鉸箱梁江蘇省

3、4南京長(zhǎng)江四橋1418雙塔三跨鋼箱梁江蘇省5江陰長(zhǎng)江公路大橋1385單跨雙鉸箱梁1999江蘇省6青馬大橋1377單跨雙鉸鋼桁梁1997香港7武漢陽(yáng)邏長(zhǎng)江公路大橋1280單跨鋼箱梁2007湖北8虎門二橋大沙水道橋1200單跨鋼箱梁廣東9吉首矮寨大橋1176單跨鋼桁架梁湖南10廣州黃埔珠江大橋1108單跨鋼箱梁2008廣東11鎮(zhèn)勝高速關(guān)嶺壩陵河大橋1088單跨鋼桁架梁2007貴州12泰州長(zhǎng)江公路大橋1080+1080三塔雙跨鋼箱梁江蘇省13馬鞍山長(zhǎng)江公路大橋左汊橋1080+1080三塔雙跨鋼箱梁安徽14宜昌長(zhǎng)江公路大橋246.255+960+246.255單跨雙鉸箱梁2001湖北省15西陵長(zhǎng)江大橋

4、225+900+255單跨雙鉸箱梁1996湖北省16滬蓉西巴東四渡河大橋900單跨鋼桁架梁 橋面距谷底560m湖北17虎門大橋302+888+348.5單跨雙鉸箱梁1997廣東省18張花高速澧水特大橋200+856+190單跨鋼桁架疊合梁懸索橋湖南19武漢鸚鵡洲長(zhǎng)江大橋225+850+850+225三塔四跨鋼箱梁懸索橋湖北20陜西葫蘆河大橋160+700+200鋼箱梁2008陜西21廈門海滄大橋230+648+230三跨連續(xù)鋼箱梁1999福建省22鎮(zhèn)勝高速關(guān)嶺北盤江公路大橋636單跨雙鉸鋼桁加勁梁懸索橋貴州23重慶魚嘴長(zhǎng)江大橋180+616+205單跨鋼箱梁2008重慶市24重慶鵝公巖長(zhǎng)江大橋

5、210+600+210三跨連續(xù)鋼箱梁2000重慶市25重慶萬(wàn)州長(zhǎng)江二橋289580289單跨雙鉸鋼桁架加勁梁2004重慶市26重慶忠縣長(zhǎng)江大橋560單跨雙鉸鋼管桁梁重慶市27達(dá)孜大橋500單跨雙鉸砼板梁1984西藏世界十大懸索橋世界十大懸索橋一覽序號(hào)橋名主跨(米)國(guó)家竣工時(shí)間1明石海峽大橋1991日本19982虎門二橋1680中國(guó)在建3舟山西堠門大橋1650中國(guó)20094大伯爾特橋1624丹麥19965潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江公路大橋1490中國(guó)20056亨伯爾橋1410英國(guó)19817江陰長(zhǎng)江公路大橋1385中國(guó)19998香港青馬大橋1377中國(guó)19979維拉扎諾橋1298美國(guó)196410金門大橋1280美國(guó)

6、1937懸索橋3. 懸索橋的總體布置總體布置應(yīng)考慮的結(jié)構(gòu)特性跨度比垂跨比寬跨比高跨比加勁梁支承體系主纜與加勁梁的連接吊索間距懸索橋（1） 跨度比三跨對(duì)稱懸索橋邊跨與中跨跨度比一般為0.30.5。從結(jié)構(gòu)特性來考慮，懸索橋單位長(zhǎng)度橋長(zhǎng)所需鋼材隨跨度比減小而增大；從結(jié)構(gòu)豎向變形來看，則以減小跨度比有利。（2）垂跨比主纜拉力隨垂跨比按反比例關(guān)系變化。垂跨比越大，懸索橋橫向和豎向整體剛度越小。地錨式懸索橋一般取1/8-1/12。懸索橋（3）寬跨比中小跨徑一般大于1/20，懸索橋在1/60-1/40.（4）高跨比桁架式加勁梁：1/180-1/70；箱形加勁梁：1/400-1/300.懸索橋（5）加勁梁支承

7、體系主要指在橋塔處主梁是否連續(xù)。一般三跨懸索橋大多為非連續(xù)。（6）主纜與加勁梁的連接中央扣、中間斜索、邊跨端部的端斜索（7）吊索間距跨徑在80m到200m范圍內(nèi)的吊橋，吊橋間距一般取58m?？鐝皆龃螅鯒U間距也應(yīng)增大，有時(shí)達(dá)20 m左右。懸索橋二 懸索橋構(gòu)造1. 橋塔2. 纜索系統(tǒng)3. 加勁梁4. 鞍座5. 錨碇懸索橋1.橋塔1.1 橋塔結(jié)構(gòu)形式按材料分類：石砌圬工塔、擺動(dòng)式鋼塔、下端固定鋼塔、鋼筋混凝土塔按縱向結(jié)構(gòu)形式：剛性塔、柔性塔、搖柱塔按橫向結(jié)構(gòu)形式：剛構(gòu)式、桁架式、混合式懸索橋懸索橋剛性塔在主鞍座下設(shè)輥軸，使鞍座能夠可沿縱向移動(dòng)。柔性塔鞍座固定于塔頂，構(gòu)造簡(jiǎn)單，維修保養(yǎng)容易。有些小跨

8、度懸索橋中曾采用過搖柱式塔，現(xiàn)已不再采用。懸索橋日本關(guān)門橋橋塔懸索橋美國(guó)金門大橋橋塔懸索橋1.2 塔柱截面形式懸索橋懸索橋懸索橋2.纜索系統(tǒng)2.1 主纜主纜的材料有藤索、竹索、鐵索、眼桿鏈、鋼絲?，F(xiàn)代懸索橋采用鋼絲繩（跨度500m 以下）和平行鋼絲束兩種。平行鋼絲束分為預(yù)制平行束股和空中紡絲法。懸索橋主纜絲股排列型式尖頂型、平頂型緊纜后絲股的截面懸索橋懸索橋2.2 吊索（1）吊索的材料可用鋼絲繩、平行鋼絲束或鋼絞線等材料制作。（2）與索夾的連接方式騎跨式、銷鉸式（3）豎吊索與斜吊索傳統(tǒng)的吊索都是垂直的，從英國(guó)的塞文橋開始使用斜吊索。懸索橋懸索橋2.3索夾索夾由鑄鋼制作，分成左、右兩半或上、下兩

9、半。懸索橋懸索橋懸索橋3. 加勁梁加勁梁主要起支承和傳遞荷載的作用。加勁梁大都采用等高度鋼桁架梁或扁平鋼箱梁。桁架的抗扭剛度相對(duì)較小，所以其梁高比流線型箱梁的要高得多，以滿足抗風(fēng)要求。加勁梁結(jié)構(gòu)形式：（1）鋼板梁（2）鋼桁梁（3）鋼箱梁（4）鋼筋混凝土箱梁第九章懸索橋第九章懸索橋第九章懸索橋懸索橋懸索橋懸索橋懸索橋4. 鞍座4.1 塔頂主鞍座設(shè)在塔頂?shù)陌白兄靼?，一般由鑄鋼件構(gòu)成，包括鞍槽、腹板、底板、加勁肋等。鞍槽采用鑄鋼件，鞍槽下的支撐結(jié)構(gòu)用厚鋼板的焊接結(jié)構(gòu)，鞍槽與支撐結(jié)構(gòu)之間也用焊接。為方便吊裝，主鞍座在縱向可分為兩段或三段吊裝。懸索橋懸索橋日本關(guān)門懸索橋主索鞍懸索橋懸索橋懸索橋4.2

10、副鞍座邊跨較大時(shí)，可在邊墩設(shè)副鞍座。設(shè)置在邊跨靠岸端的墩架或鋼排架頂，改變主纜在豎直面內(nèi)的方向，以便進(jìn)入錨碇。（1）固定式（2）輥軸或搖桿式懸索橋新港橋懸索橋4.3 散索鞍將鋼絲束股在水平和豎直方向散開以便于錨固。第九章懸索橋第九章懸索橋懸索橋5. 錨碇地錨分重力式和隧洞式（或巖洞式）兩種。重力式地錨尺寸大，工程量也大。隧洞式地錨工程量較小，但需有堅(jiān)實(shí)山體巖層可加以利用。懸索橋日本明石海峽橋錨碇懸索橋懸索橋當(dāng)主纜在錨碇前墻處需要展開成絲股并改變方向時(shí)，則需設(shè)置主纜支架。主纜支架可以設(shè)置在錨碇之外，也可以設(shè)置在錨碇之內(nèi)。主纜支架主要有三種形式：鋼筋混凝土剛性支架、鋼制柔性支架及鋼制搖桿支架。懸索

11、橋三 懸索橋施工1.基本施工步驟2.主纜架設(shè)3.加勁梁的安裝懸索橋1.基本施工步驟先修建基礎(chǔ)、錨碇、橋塔；利用橋塔架設(shè)施工便道（稱為貓道）；通過貓道來架設(shè)主纜；安裝吊索、拼裝加勁梁。懸索橋2.主纜架設(shè)（1）準(zhǔn)備工作：安裝吊機(jī)、各種鞍座、絞車及轉(zhuǎn)向設(shè)備。（2）架設(shè)導(dǎo)索（3）架設(shè)拽拉索和貓道（4）架設(shè)主纜（5）安裝吊索懸索橋懸索橋懸索橋3.加勁梁的安裝：頂推、跨纜吊機(jī)等兩種方案：1.從跨中向橋塔附近推進(jìn)2.從橋塔向跨中推進(jìn)懸索橋方案一懸索橋方案二懸索橋四 自錨式懸索橋簡(jiǎn)介1. 自錨式懸索橋概況2. 自錨式懸索橋受力特點(diǎn)3. 自錨式懸索橋施工懸索橋1. 自錨式懸索橋概況自錨式懸索橋與地錨式懸索橋結(jié)構(gòu)

12、形式上的主要差別是將主纜錨固于加勁梁上，但兩者的受力體系及施工方法有著很大的差別。懸索橋19世紀(jì)后半葉，奧地利工程師約瑟夫朗金和美國(guó)工程師查理斯本德分別獨(dú)立地構(gòu)思出自錨式懸索橋的造型，朗金在1859 年寫出了這種構(gòu)想，本德于1867年申請(qǐng)了專利。 1870年，朗金在波蘭設(shè)計(jì)建造了世界上首座小型鐵路自錨式懸索橋。 1915年, 德國(guó)設(shè)計(jì)師在科隆的萊茵河上建造了主跨達(dá)185m的科隆-迪茲自錨式懸索橋，采用臨時(shí)木腳手架支撐鋼梁直到主纜就位。該方案的選擇主要是因?yàn)槠渫庑蚊烙^，而地質(zhì)條件又不允許修建錨碇。主纜采用了眼桿結(jié)構(gòu)，因而能方便地錨固在加勁梁上?？坡?迪茲橋1945年被毀，但原來橋臺(tái)上的鋼箱梁仍保

13、存至今。懸索橋科隆-迪茲橋懸索橋科隆-迪茲橋建成后25年間德國(guó)在萊茵河上又修建了4 座懸索橋，其中1929年建成的主跨315 m的科隆-米爾海姆橋最為著名。這座橋最初選中了鋼拱橋方案，由于擔(dān)心惡劣的地質(zhì)情況不能承擔(dān)拱腳的推力，改為了自錨式懸索橋。盡管該橋在1945年被毀后重新修建為地錨式懸索橋，但保持自錨式懸索橋的跨徑記錄達(dá)70年之久。懸索橋科隆-米爾海姆橋懸索橋19251928年間美國(guó)賓夕法尼亞州匹茲堡市在阿勒格尼河上修建的三座非常相似的自錨式懸索橋。在規(guī)劃第六、第七和第九街橋時(shí)，城市藝術(shù)委員會(huì)從美觀的角度提出了采用懸索橋。匹茲堡的工程師指出惡劣的地質(zhì)條件不能修建錨碇，因而選擇了自錨式結(jié)構(gòu)，并采用了類似科隆-迪茲橋的眼桿結(jié)構(gòu)、拱形橋塔和連續(xù)鋼箱梁。匹茲堡橋主跨為131135 m，在眼桿和加勁梁之間采用臨時(shí)壓桿作為支撐，從每個(gè)支撐向外懸臂施工，直到主跨合攏和主纜在中間連接。這種施工技術(shù)比科隆-迪茲橋有了很大進(jìn)步，每座橋的工期都在15個(gè)月之內(nèi)。1995年維修后，這三座橋在建成70年后仍然正常工作。懸索橋在匹茲堡橋之后美國(guó)修建了密蘇里州小奈安瓜河橋（跨徑69 m，1933 年）和印第安那州沃巴什河橋（跨徑107 m，1939 年）兩座自錨式懸索橋。1954年，德國(guó)工程師在杜伊斯堡完成了一座230m的大跨徑自錨式懸索橋。日本此花大橋建成于1990年，又名大阪北