土木工程專業(yè)橋梁工程之斜拉橋課件（PPT63頁）

1、橋梁 工程主編 趙青普通高等學(xué)校土木工程專業(yè)精編系列規(guī)劃教材斜拉橋內(nèi)容提要能力要求主要講述斜拉橋的結(jié)構(gòu)類型、構(gòu)造、計(jì)算及施工。教學(xué)重點(diǎn)斜拉橋的結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)造；教學(xué)難點(diǎn)為斜拉橋的計(jì)算及施工。通過學(xué)習(xí)，應(yīng)熟悉各種斜拉橋的結(jié)構(gòu)類型及構(gòu)造，掌握斜拉橋的計(jì)算及施工方法。本節(jié)內(nèi)容一、概述二、總體設(shè)計(jì)三、構(gòu)造四、計(jì)算五、施工六、習(xí)題與思考題爪哇（java）的竹斜拉橋老撾（Laos）的竹斜拉橋一、概述（一）斜拉橋的發(fā)展史斜拉橋的雛形我國古代的吊橋世界上第一座現(xiàn)代鋼斜拉橋,是1955年德國DEMAG公司在瑞典修建的斯特倫松德（Stromsund）橋，跨徑74.7+182.6+74.7，梁體為鋼板梁，采用預(yù)應(yīng)力拉

2、索支撐。我國于1975年在重慶云陽建成了第一座試驗(yàn)性斜拉橋。（1）橋面輕型化（2）主塔結(jié)構(gòu)的多樣化（3）多跨(多塔)斜拉橋（4）拉索新型化（5）部分式斜拉橋（6）結(jié)構(gòu)分析合理化（二）斜拉橋的發(fā)展趨勢（1）抗風(fēng)設(shè)計(jì)（2）抗震設(shè)計(jì)（3）計(jì)算模型（4）幾何非線性問題（5）成橋后健康檢測問題（三）發(fā)展面臨的技術(shù)問題二、總體設(shè)計(jì)（一）斜拉橋基本構(gòu)成斜拉橋由主梁、索塔、斜拉索三種基本構(gòu)件及基礎(chǔ)等主要部分構(gòu)成，在邊跨內(nèi)可根據(jù)需要設(shè)置輔助墩。（二）斜拉橋結(jié)構(gòu)體系按塔、梁、墩相互結(jié)合方式，分為以下四種：1、漂浮體系塔梁處不設(shè)支座，多設(shè)豎直拉索（零號(hào)索），邊墩上只設(shè)縱向滑動(dòng)支座，斜拉索在豎直面內(nèi)布成輻射形或扇形不

3、能是豎琴形。(1)優(yōu)點(diǎn)：溫度、收縮和徐變次內(nèi)力均較小，減小梁在塔處負(fù)彎矩，主梁各截面受力較均勻；地震時(shí)，全橋可作縱擺動(dòng)，避免共振，達(dá)到抗震消能作用，利于抗震。適于主跨400米以上大跨斜拉橋。(2)缺點(diǎn)：懸臂施工時(shí)，塔梁處主梁需臨時(shí)固結(jié)，合龍后需去除臨時(shí)固結(jié)作體系轉(zhuǎn)換，此時(shí)，主梁會(huì)發(fā)生縱向擺動(dòng)。為防止縱向產(chǎn)生過大的擺動(dòng)，有必要在斜拉橋塔上的梁底部位設(shè)置高阻尼的主梁水平彈性限位裝置。2、半漂浮體系（支承體系）基本同漂浮體系，但在所有塔梁處設(shè)縱向滑動(dòng)支座，不設(shè)豎直拉索，同漂浮體系是采用最多兩種，塔梁處設(shè)固定支座的支承體系，只用于較小跨徑優(yōu)缺點(diǎn)基本同漂浮體系，但塔梁處負(fù)彎矩較大3、塔梁固結(jié)體系塔梁固結(jié)

4、，墩處設(shè)支座，適用：軟基易不均勻沉降處，在墩上設(shè)可調(diào)節(jié)支座；剛度較大矮塔斜拉橋優(yōu)點(diǎn)：塔根部彎矩小，溫度內(nèi)力小，并且在索塔和主梁中的溫度內(nèi)力極小。缺點(diǎn)：支反力大，支座復(fù)雜，塔梁處負(fù)彎矩大，主梁跨中撓度大（主梁在墩頂處轉(zhuǎn)角位移導(dǎo)致塔柱傾斜，使塔頂產(chǎn)生較大的水平位移，從而顯著地增大主梁跨中撓度和邊跨負(fù)彎矩），動(dòng)力特性不好，抗風(fēng)、抗震不利4、剛構(gòu)體系塔梁墩固結(jié)。優(yōu)點(diǎn)：不設(shè)支座，不需轉(zhuǎn)換體系缺點(diǎn)：溫度內(nèi)力大，。適用：獨(dú)塔斜拉橋、較柔高墩大跨徑斜拉橋。二、構(gòu)造（一）布孔1、單跨式（1）獨(dú)塔單跨式塔后拉索只能采用地錨形式。梁體內(nèi)的水平軸力(由斜索水平分力引起)必須由相應(yīng)的下部結(jié)構(gòu)來承受。獨(dú)塔單跨式示例雙塔單

5、跨式示例無塔單跨式示例在適宜的地形條件下、單跨式斜拉橋可以利用山體巖錨來代替橋塔(無論是獨(dú)塔或雙塔)。宜昌夷陵大橋香港汀九大橋2、多跨式獨(dú)塔雙跨式、雙塔三跨式、多塔多跨。中間塔無有效端錨索支承而存在縱向剛度問題斜拉橋的整體剛度、端錨索的應(yīng)力變幅與跨徑比有著很大的關(guān)系。當(dāng)主跨有活載時(shí)邊跨梁端點(diǎn)的端錨索產(chǎn)生正軸力（拉力），而當(dāng)邊跨有活載時(shí)端錨索又產(chǎn)生負(fù)軸力（拉力松減），由此引起較大應(yīng)力幅而產(chǎn)生疲勞問題。對(duì)于活載比重較小的公路和城市橋梁，一般按恒載平衡的原則確定邊主跨比（二）邊主跨比邊中跨比（1）雙塔三跨斜拉橋邊主跨徑比宜取0.330.5，鋼主梁宜取0.30.4，組合梁宜取0.40.5，混合梁宜取0

6、.30.45，混凝土主梁宜取0.40.45。特殊情況，可采用更小邊主跨比或地錨式斜拉橋；（2）獨(dú)塔斜拉橋雙側(cè)跨徑比可取0.51.0。（3）多塔斜拉橋跨徑比可參照雙塔三跨斜拉橋選用（4）而對(duì)于活載比重大的鐵路橋梁，邊主跨之比宜為0.200.25，（5）鋼斜拉橋的邊跨應(yīng)比相同跨徑混凝土斜拉橋的跨徑小 （三）斜拉索1、斜拉索橫向布置單索面、雙索面、多索面；空間索面、平面索面：目錄下頁上頁2、斜拉索縱向布置3、斜拉索標(biāo)準(zhǔn)間距鋼梁、組合梁斜拉索標(biāo)準(zhǔn)間距宜用816m。砼梁斜拉索標(biāo)準(zhǔn)間距用612m 密索體系優(yōu)點(diǎn)：索距小，主梁彎矩??；索力較小，錨固點(diǎn)構(gòu)造簡單；錨固點(diǎn)附近應(yīng)力流變化小，補(bǔ)強(qiáng)范圍小；利于伸臂架設(shè)；

7、易于換索。4、斜拉索細(xì)節(jié)構(gòu)造（1）斜拉索與主梁、索塔不能固結(jié)，以便于張拉與換索（2）斜拉索索端鋼護(hù)筒內(nèi)應(yīng)設(shè)減振裝置，并采取防水、防潮措施（3）橋面上斜拉索應(yīng)高度不小于2m的豎向防護(hù)，以防人為損壞（4）應(yīng)采用平行鋼絲或鋼絞線斜拉索（四）主梁1、可采用鋼梁、砼梁、組合梁、混合梁鋼梁：跨徑大于600m使用經(jīng)濟(jì)砼梁：跨徑為200m400m使用經(jīng)濟(jì)組合梁（結(jié)合梁）：由兩種不同材料結(jié)合或不同工序結(jié)合而成的梁（鋼梁上加設(shè)混凝土橋面板的），400m600m使用經(jīng)濟(jì)混合梁：多指主跨用鋼梁，次跨用砼梁2、主梁宜在全長范圍內(nèi)布置成連續(xù)體系3、主梁截面形式（1）砼主梁：a.實(shí)心板截面：用于跨徑200m以下b.邊箱梁截

8、面、肋板式截面：用于雙索面斜拉橋c.箱形截面、帶斜撐箱形截面：用于單索面斜拉橋d.橋面很寬時(shí)，多用單箱多室、肋板式、邊箱梁截面，必要時(shí)可在中間增加梁肋數(shù)流線形箱形截面小邊箱板式截面（2）鋼梁：箱形截面、分離式邊箱梁截面、鋼板梁截面分離式邊箱梁截面鋼板梁截面目錄下頁上頁工字鋼主梁截面邊鋼箱梁截面：用于跨徑較大（3）組合梁：a.組合梁宜采用雙索面飄浮體系b.鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力砼橋面板厚度宜250mm，砼強(qiáng)度宜C40，預(yù)制板需存放46個(gè)月才能使用c.砼板間接縫、鋼梁頂面剪力鍵（如下圖）與鋼梁頂面應(yīng)有效結(jié)合為一體4、主梁橫向連接（1）砼主梁：靠加厚或施加預(yù)應(yīng)力的橫隔梁（板）；橫隔板人洞應(yīng)加強(qiáng)角隅處配筋，加

9、強(qiáng)防裂措施；輕型開口截面主梁橫隔板間距宜610m，厚度宜180mm（2）鋼梁：鋼梁橫隔板宜采用鋼板梁，鋼桁架主梁橫向連系宜采用桁架斜撐形式；橫隔板梁應(yīng)采用工廠焊接，鋼板厚宜10mm（3）組合梁：橫向連接宜采用鋼板梁，鋼板厚宜10mm5、主梁縱向連接（1）砼主梁：采用分段懸澆時(shí)，分段處縱向預(yù)應(yīng)力筋接頭不應(yīng)超過總數(shù)的50%；懸拼施工時(shí)，分段端面應(yīng)設(shè)計(jì)成企口縫形式，并預(yù)埋定位件；跨徑不大時(shí)，接縫采用膠接縫，跨徑較大時(shí)，采用濕接縫（2）鋼梁：鋼梁段應(yīng)工廠焊接，節(jié)段連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接，頂板應(yīng)采用焊接；縱向隔板宜設(shè)橋面車道分界線位置（3）組合梁：節(jié)段長度以能布置12斜拉索或24橫梁為宜；鋼梁節(jié)段

10、應(yīng)采用工廠焊接，節(jié)段連接可采用高強(qiáng)螺栓連接或焊接（4）混合梁：不同材料梁連接處，宜設(shè)在彎矩最小處，可布在主跨或邊跨內(nèi)，連接處應(yīng)設(shè)橫隔板；兩段梁的重心高度宜設(shè)置一致；縱向連接可采用施加預(yù)應(yīng)力或抗剪栓釘連接，通過逐漸變高加勁肋緩解兩種梁體剛度的突變6、主梁高跨比：（1）雙塔三跨斜拉橋主梁高跨比：1）砼梁宜取1/100 1/2202）組合梁宜取1/125 1/2003）鋼主梁宜取1/180 1/330(2)獨(dú)塔斜拉橋主梁高跨比變化較大，受索面數(shù)、截面形式影響大，一般低于雙塔三跨斜拉橋單柱式（等截面）單柱式（向下加寬）單柱式（向上加寬）A形式倒Y形式（五）索塔1、索塔形式(1)縱向形式單柱式雙柱式花瓶

11、式A式倒Y式門式A式倒Y式寶塔式鉆石式(2)橫向布置目錄下頁上頁2、索塔細(xì)部構(gòu)造（1）砼索塔（鋼筋砼、預(yù)應(yīng)力砼）1）豎向受力筋直徑宜20mm；面積配筋率應(yīng)1%2）箍筋直徑應(yīng)12mm；間距應(yīng)豎向受力筋直徑10倍，且200mm3)橫截面形式如下：（2）鋼索塔1）截面形式：矩形空心箱截面、帶T、十字形空心箱形式2）箱室四周主壁板應(yīng)設(shè)置豎向加勁肋(二者板厚宜20mm)、橫向隔板，橫隔板間距宜4m3、索塔高跨比雙塔、多塔斜拉橋橋面以上索塔的高度與主跨跨徑比宜為1/41/6；獨(dú)塔斜拉橋塔高通過外索控制，橋面以上的高度與跨徑之比宜為1/2.71/3.7，外索的水平傾角不宜小于22。已建成的大跨度斜拉橋，橋面

12、以上塔高與中跨跨徑之比位于1/41/7之間，多為0.25左右。錨固在頂板上用于箱內(nèi)采用加勁斜桿的單索面橋（六）錨固系統(tǒng)1、斜拉索與砼梁錨固b)、c）用于兩個(gè)分離單箱雙索面橋錨固在箱內(nèi)錨固在斜隔板上錨固在梁體兩側(cè)用于雙索面橋錨固在梁底用于截面高度小的雙主梁或板式梁2、斜拉索與鋼梁錨固（1）錨箱式該式錨固斜拉索錨固在錨固梁上，錨固梁與主梁通過高強(qiáng)螺栓或焊接連接a)耳板式錨固該式錨固在主梁的腹板上伸出一塊節(jié)點(diǎn)板，斜拉索通過鉸與節(jié)點(diǎn)板連接b)錨管式錨固該式錨固在主梁的腹板上安裝一鋼管，斜拉索錨固于鋼管側(cè)壁錨固橫截面交叉錨固鋼橫梁錨固交叉布索對(duì)稱布索3、斜拉索與砼索塔錨固d)鋼錨箱錨固鞍座支承式鞍座錨固式4、斜拉索與鋼索塔錨固錨固梁式支承板式（七）附屬構(gòu)造1、橋面鋪裝（1）鋼梁橋面：宜采用瀝青砼鋪裝（2）砼梁橋面鋪裝：宜采用普通砼、防滲砼、纖維砼、瀝青砼鋪裝，砼強(qiáng)度應(yīng)C402、伸縮裝置（1）伸縮縫錨固部位砼強(qiáng)度不得C40斜拉橋計(jì)算靜力計(jì)算整體計(jì)算局部計(jì)算動(dòng)力計(jì)算抗風(fēng)計(jì)算抗震計(jì)算穩(wěn)定性計(jì)算靜力穩(wěn)定計(jì)算動(dòng)力穩(wěn)定計(jì)算抗震計(jì)算施工階段計(jì)算四、計(jì)算（一）斜拉橋計(jì)算分析內(nèi)容五、施工（一）施工控制文件施工過程控制系統(tǒng)施工過程控制數(shù)據(jù)施工過程測試數(shù)據(jù)主梁節(jié)段澆注或安裝及結(jié)構(gòu)體系