橋梁工程之斜拉橋講義（PPT77）

斜拉橋組成：主梁、索塔和和斜拉索。主梁：一般采采用混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)。索塔：大都采采用混凝土結(jié)結(jié)構(gòu)。斜拉索：采用用高強(qiáng)材料（高高強(qiáng)鋼絲或鋼鋼絞線）荷載傳遞路徑徑：斜拉索的兩端端分別錨固在在主梁和索塔塔上，將主梁梁的恒載與車車輛荷載傳遞遞至索塔，再再通過(guò)索塔傳傳至地基。與連續(xù)梁的比比較主梁在斜拉索索的各點(diǎn)支承承下，像多跨彈性支承承的連續(xù)梁。。同跨數(shù)的斜拉拉橋與連續(xù)梁梁橋相比，彎矩值大大降降低。斜拉橋主梁尺寸大大大降低，梁高一般為為跨度的1/50~1/200，甚至更小，，從而自重顯顯著減輕，既既節(jié)省了材料料，又能大幅幅度地增大橋橋梁的跨越能能力。主跨排前十的的斜拉橋孔跨布局雙塔三跨：主跨跨徑較大大，適用于跨跨越較寬的河河流及海面。。邊主跨之比比應(yīng)考慮全橋橋的剛度、拉拉索的疲勞強(qiáng)強(qiáng)度等因素。。對(duì)于公路橋梁，合合理的邊主跨跨之比為0.4~0.45，鐵路橋梁宜宜為0.2~0.25.獨(dú)塔雙跨：主孔跨徑一般般比雙塔三跨跨式的小，特特別適用于跨跨越中小河流流、谷地及作作為跨線橋。。邊主跨之比為為（0.5～0.8），但大多數(shù)數(shù)為0.66。三塔四跨式和和多塔多跨式式：很少采用。因因?yàn)橹虚g塔沒(méi)沒(méi)有端錨索來(lái)來(lái)有效限制它它的變位。采采用增加主梁梁剛度和索塔塔剛度增加了了工程量。如如必須采用多多塔多跨，可可將中間塔做成成剛性索塔，或用長(zhǎng)拉索將中中間塔頂分別別錨固在兩個(gè)個(gè)邊塔的塔頂頂或塔底，還有一種方方法是加粗尾尾索并并在錨錨固尾尾索的的梁段段上壓壓重。輔助墩墩與邊邊引跨跨：活載往往往在在邊跨跨梁端端附近近區(qū)域域產(chǎn)生生很大大的正正彎矩矩，并并導(dǎo)致致梁體體轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)，伸伸縮縫縫易受受損，，一般般設(shè)置置輔助助墩加加以解解決。。設(shè)輔助墩墩也可可減小小拉索索應(yīng)力力變幅幅，提提高主主跨剛剛度，，緩和和端支支點(diǎn)負(fù)負(fù)反力力。索塔布布置索塔：：索力力傳至至基礎(chǔ)礎(chǔ)的關(guān)關(guān)鍵構(gòu)構(gòu)件。。恒載載作用用下，，索塔應(yīng)應(yīng)盡可可能處處于軸軸心受受壓狀狀態(tài)。。橫橋向向布置置單索面面：在橫橋橋方向向只有有單個(gè)個(gè)支撐撐點(diǎn)，，抗扭扭剛度度低，，不利利于承承受偏偏心活活載，，抗風(fēng)性性能以以及施施工穩(wěn)穩(wěn)定性性差，主梁梁一般般采用用箱型型截面面。適用：：具有有中央央分隔隔帶的的橋梁梁，利利用分分隔帶帶布置置索面面。優(yōu)點(diǎn)：：橋面有有效寬寬度大大，橋橋墩布布置靈靈活，，視野野寬闊闊。索面布布置雙索面面：結(jié)構(gòu)抗扭剛剛度大大，動(dòng)動(dòng)力抗抗風(fēng)性性能好好。因此此對(duì)主主梁的的抗扭扭剛度度要求求小，，但是是為了了結(jié)構(gòu)構(gòu)抗風(fēng)風(fēng)要求求以及及懸臂臂施工工中的的安全全考慮慮，主主梁截截面的的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)剛度度也不不宜設(shè)設(shè)置太太小。。索面形形狀輻射形形：沿主梁梁均勻勻分布布，而而在索塔上上集中中于塔塔頂一一點(diǎn)。。優(yōu)點(diǎn)：：由于于斜拉拉索與與水平平面的的的平平均交交角較較大，，故拉索的的垂直直分力力對(duì)主主梁的的支承承效果果也大大。缺點(diǎn)：：?豎琴形形：斜拉索索平行行排列列，索索少時(shí)時(shí)顯得得比較較簡(jiǎn)潔潔，并并可簡(jiǎn)簡(jiǎn)化斜斜拉索索與索索塔的的連接接構(gòu)造造，塔塔上錨固點(diǎn)點(diǎn)分散散，對(duì)對(duì)索塔塔受力力有利利。缺點(diǎn)：：?扇形：：斜拉拉索不不相互互平行行，兼兼有輻輻射形形與豎豎琴形形的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，，故獲獲得廣廣泛應(yīng)應(yīng)用。。索距的的布置置索距的的的布布置分分為“稀索索”與與“密密索””。在早早期的的斜拉拉橋中中都為為“稀稀索””，現(xiàn)現(xiàn)代斜斜拉橋橋多為為“密密索””。密索優(yōu)優(yōu)點(diǎn)：：（1）索距距小，，主梁梁彎矩矩小；；（2）索力力小，，錨固固點(diǎn)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)簡(jiǎn)單；；（3）錨固固點(diǎn)附附近應(yīng)應(yīng)力流流變化化小，，補(bǔ)強(qiáng)強(qiáng)范圍圍?。?；（4）利于懸懸臂架架設(shè)與與換索索。主要結(jié)結(jié)構(gòu)體體系按塔、、梁、、墩相相互結(jié)結(jié)合方方式，，可劃劃分為為漂浮體體系、、半漂漂浮體體系、、塔梁梁固結(jié)結(jié)體系系和剛剛構(gòu)體體系；；按主梁梁的連連續(xù)方方式，，有連續(xù)體體系與與T構(gòu)體系系；按斜拉拉索的的錨固固方式式，有有自錨體體系、、部分分地錨錨體系系和地地錨體體系；；按塔的的高度度不同同，有有常規(guī)斜斜拉橋橋與矮矮塔部部分斜斜拉橋橋體系系。特點(diǎn)：：塔墩墩固結(jié)結(jié)、塔塔梁分分離。主梁除兩端端有支支承外外，其其余部部分全全用拉拉索懸懸吊，，屬于于一種種在縱縱向可可稍作作浮動(dòng)的多跨跨彈性性支承承連續(xù)續(xù)梁。。為了抵抵抗由由風(fēng)力力等引引起主主梁的的橫向向水平平位移移，一一般在在塔柱柱與主主梁之之間設(shè)設(shè)置側(cè)向限限位支支座。。漂浮體體系優(yōu)點(diǎn)：：（1）主跨跨滿載載時(shí)，，塔柱處處的主主梁截截面無(wú)無(wú)負(fù)彎彎矩峰峰值；；（2）溫度、、收縮縮和徐徐變次次內(nèi)力力均較較?。?；（3）可以吸吸震消消能。。缺點(diǎn)：：當(dāng)采用懸懸臂施施工時(shí)時(shí)，塔塔柱處處主梁梁需臨臨時(shí)固固結(jié)，，成橋橋后解解除臨臨時(shí)固固結(jié)時(shí)時(shí)，主主梁會(huì)會(huì)發(fā)生生較大大縱向向擺動(dòng)動(dòng)。半漂浮浮體系系特點(diǎn)：：塔墩固固結(jié)，，主梁梁在塔塔墩上上設(shè)置置豎向向支承承。接近于于在跨跨度內(nèi)內(nèi)具有有彈性性支承承的三三跨連連續(xù)梁梁。缺點(diǎn)：：主梁梁內(nèi)力力在塔塔墩支支點(diǎn)處處產(chǎn)生生急劇劇變化化，出現(xiàn)了了負(fù)彎彎矩尖尖峰，通常常須加強(qiáng)強(qiáng)支承承區(qū)段段的主主梁截截面。。在墩頂頂設(shè)置彈彈簧支支撐或或零號(hào)號(hào)索,可與漂漂浮體體系媲媲美，，且在在經(jīng)濟(jì)濟(jì)與減減小縱縱向漂漂移方方面有有一定定好處處。塔梁固固結(jié)體體系特點(diǎn)：：塔梁固固結(jié)并并支承承在墩墩上。。一般只只在一一個(gè)塔塔柱處處設(shè)置置固定定支座座，其其余均均為縱縱向可可以活活動(dòng)的的支座座。優(yōu)點(diǎn)：：主梁受受力比比較均均勻，，整體體升降降溫引引起的的溫度度應(yīng)力力比較較小。。缺點(diǎn)：：上部部結(jié)構(gòu)構(gòu)重量量與活活載反反力都都需支支座傳傳給橋橋墩，，這就就需要設(shè)設(shè)置很很大噸噸位的的支座座，這樣樣給日日后的的養(yǎng)護(hù)護(hù)、更更換均均帶來(lái)來(lái)較大大的困困難。。剛構(gòu)體體系特點(diǎn)：：塔、梁梁、墩墩相互互固結(jié)結(jié)，行成成跨內(nèi)內(nèi)具有有多點(diǎn)點(diǎn)彈性性支承承的剛剛構(gòu)。。為消消除溫溫度應(yīng)應(yīng)力，，需要要墩具具有一一定的的柔性性，常用高高墩。優(yōu)點(diǎn)：：既免免除了了大型型支座座又能能滿足懸懸臂施施工的的穩(wěn)定定要求求。結(jié)構(gòu)的的整體體剛度度比較較好，，主梁梁撓度度小。。缺點(diǎn)：：主梁梁固結(jié)結(jié)處負(fù)負(fù)彎矩矩大，，使固固結(jié)處處附近近截面面需要要加大大。T構(gòu)體系系T構(gòu)體系系與剛剛構(gòu)體體系的的區(qū)別別是主梁跨跨中區(qū)區(qū)域無(wú)無(wú)軸拉拉力。具體體方法法：（1）在中中跨中中央部部分插入一一小跨跨懸掛掛結(jié)構(gòu)構(gòu)（活動(dòng)動(dòng)支座座，卸卸力））。（2）以剪力鉸鉸代替替懸掛掛結(jié)構(gòu)構(gòu)。這種種剪力力鉸的的功能能是只傳彎彎矩、、剪力力，不不傳軸軸力。部分地地錨體體系主跨很很大，，邊跨跨很小小時(shí)采采用。。矮塔部部分斜斜拉橋橋體系系塔高降降低能能提高高塔身身剛度度，但拉拉索的的水平平傾角角也將將減小小，故故矮塔塔部分分斜拉拉橋拉拉索不不能提提供足足夠的的支承承剛度度，要求主主梁的的剛度度較大大。受力性性能介介于梁梁式橋橋和斜斜拉橋橋之間間。特點(diǎn)：：塔矮。。常規(guī)斜斜拉橋橋塔高高與跨跨度比比為1/4~1/5,而部分分斜拉拉橋?yàn)闉?/8~1/12。梁無(wú)索索區(qū)較較長(zhǎng)，，沒(méi)有有端錨錨索。。邊跨與與主跨跨比值值大，，一般般大于于0.5。梁高較較大，，甚至至做成成變高高梁。。受力以以梁為為主，，索為為輔。。由于梁梁的剛剛度大大，活活載作作用下下斜拉拉索的的應(yīng)力力變幅幅較小小。斜拉橋橋的主主要構(gòu)構(gòu)造（一））主梁作用：：將恒、、活載載分散散傳遞遞給拉拉索。梁的的剛度度越小小，則則承擔(dān)擔(dān)的彎彎矩越越小。。與拉索索及索索塔一一起成成為整整個(gè)橋橋梁的的一部部分，，主梁承承受的的力主主要是是拉索索的水水平分分力所所形成成的軸軸壓力力，因而而需有有足夠夠的剛剛度防止壓壓屈。抵抗橫橫向風(fēng)風(fēng)載與與地震震荷載載，并并將力傳傳給下下部結(jié)結(jié)構(gòu)。主梁設(shè)設(shè)計(jì)需需考慮慮：拉索間間距較較大時(shí)時(shí)，采采用彎彎矩控控制設(shè)設(shè)計(jì)；；單索面面斜拉拉橋，，采用用扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)控制制設(shè)計(jì)計(jì)；雙索面面密索索體系系，主主要考考慮軸軸壓力力和整整個(gè)橋橋的縱縱向彎彎曲；；需考慮一一定的的安全全儲(chǔ)備備。高跨比比：對(duì)對(duì)于雙雙索面面1/100~1/150;單索面面1/50~1/100,且高寬寬比不不宜小小于1/10。截面形形式實(shí)體梁梁式和和板式式主梁梁：適適用于于雙索索面斜斜拉橋橋，結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，，施工工方便便，空空氣動(dòng)動(dòng)力性性能合合理。。箱形截截面：：抗彎彎和抗抗扭剛剛度大大，能能適應(yīng)應(yīng)稀索索、密密索、、單索索面或或雙索索面等等不同同斜索索布置置。主梁據(jù)據(jù)材料料組合合有如如下方方式：：預(yù)應(yīng)力力混凝凝土梁梁，稱稱混凝凝土斜斜拉橋橋鋼-混凝土土組合合梁，，稱組組合梁梁斜拉拉橋鋼主梁梁，稱稱鋼斜斜拉橋橋主跨為為鋼主主梁或或鋼-混凝土土組合合梁，，邊跨為為混凝凝土梁梁，稱稱為混混合式式斜拉拉橋。。（二））索塔塔組成：：塔柱柱、橫橫梁以以及其其他聯(lián)聯(lián)結(jié)構(gòu)構(gòu)件。。橫梁一一般分分為承重橫橫梁與非承重橫橫梁。前者為為設(shè)置主梁梁支座的的受彎?rùn)M橫梁，以及塔塔柱轉(zhuǎn)折折處的壓桿橫梁梁或拉桿桿橫梁；后者為為塔頂橫橫梁和塔柱無(wú)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)折的中中間橫梁梁。索塔截面面實(shí)心體索索塔一般般適用于于中小跨跨度，對(duì)對(duì)于小跨跨度可以以采用等等截面，，對(duì)于中中等跨度度用空心心截面。。矩形截面面宜將四四角做成成倒角或或圓角。種空心截截面包括括H形截面，，一般均均在每一一層拉索索錨頭處處增設(shè)水平隔板板。（三）拉拉索整體安裝裝拉索：：平行鋼絲絲索配冷冷鑄錨。。分散安裝裝拉索：：平行鋼絞絞線索配配夾片錨錨。拉索的錨錨固：拉拉索與混混凝土梁梁的錨固固、拉索索在索塔塔上的錨錨固。索與梁的的錨固形形式頂板錨固固塊：以箱梁頂頂板為基基礎(chǔ)，向向上下兩兩個(gè)方向向延伸加加厚。拉拉索水平平分力傳傳至梁截截面，垂垂直分力力由加勁肋斜斜桿平衡。適適用：箱箱內(nèi)具有有加勁斜斜桿的單單索面斜斜拉橋。。箱內(nèi)錨固固塊：錨固塊位位于頂板板之下和和兩個(gè)腹腹板之間間，并與與它們固固結(jié)在一一起。垂直分力力通過(guò)錨錨固塊左左右的腹腹板傳遞遞。適用范圍圍：兩個(gè)個(gè)分離式式單箱梁梁的雙索索面斜拉拉橋和帶帶有中間間箱室的的單索面面斜拉橋橋。斜隔板錨錨固：錨頭設(shè)在在梁底外外面。垂直分力力由斜隔隔板兩側(cè)側(cè)的腹板板以剪力力形式傳傳遞。適用范圍圍：兩個(gè)個(gè)分離式式單箱梁梁的雙索索面斜拉拉橋和帶帶有中間間箱室的的單索面面斜拉橋橋。梁底兩側(cè)側(cè)設(shè)錨固固塊：設(shè)在風(fēng)嘴嘴實(shí)體之之下或邊邊腹板之之下。適用于雙雙索面斜斜拉橋。。梁兩側(cè)設(shè)設(shè)錨固塊塊錨塊設(shè)在在梁底。。適用于雙雙主梁或或板式截截面斜拉拉橋。拉索在索索塔上的的錨固在實(shí)體塔塔上交錯(cuò)錯(cuò)錨固。。在塔柱中中埋置鋼鋼管，再再將斜拉拉索穿入入和用錨錨頭錨固固在鋼管管上端的的錨墊板板上。在空心塔塔上作非非交錯(cuò)錨錨固。在箱形橋橋塔的壁壁內(nèi)配置置環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力筋筋，以抵抵抗拉索索在箱壁壁內(nèi)產(chǎn)生生的拉力力。采用鋼錨錨固梁錨錨固。將鋼錨固固梁擱置置在混凝凝土塔柱柱內(nèi)側(cè)的的牛腿上上，斜索索通過(guò)埋埋設(shè)在塔塔壁中的的鋼管錨錨固在鋼鋼錨固梁梁兩端的的錨塊上上。利用鋼錨錨箱錨固固。整個(gè)鋼錨錨箱是由由各層的的鋼錨箱箱進(jìn)行上上下焊接接而成，，然后將將錨箱用用焊釘使使之與混混凝土塔塔身連結(jié)結(jié)，用環(huán)環(huán)形預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋將將錨箱夾夾在混凝凝土的塔塔柱內(nèi)，，以增加加對(duì)拉索索水平荷荷載的抵抵抗力。。拉索的減減振氣動(dòng)控制制法：將拉索的的光滑表表面做成成帶有螺螺旋凸紋紋、條形形凸紋、、V形凹紋或或圓形凸凸點(diǎn)的非非光滑表表面。優(yōu)點(diǎn)：提高拉索索表面的的粗糙度度，使氣氣流經(jīng)過(guò)過(guò)拉索時(shí)時(shí)在表面面邊界層層形成湍湍流，從從而避免免渦激共振振的產(chǎn)生；；拉索表表面的凹凸紋能能阻礙