斜拉橋與懸索橋

§4斜拉橋§4.1總體布置置§4.2斜拉橋的的構(gòu)造§4.3斜拉橋的的計(jì)算1第五章其其它它體系橋橋梁§4.1.1概述一、斜拉拉橋的組組成（見附圖圖）斜拉橋由由斜拉索索、塔柱柱和主梁梁組成二、斜拉拉橋的主主要特點(diǎn)點(diǎn)2第五章其其它它體系橋橋梁斜拉橋簡(jiǎn)簡(jiǎn)圖3第五章其其它它體系橋橋梁4第五章其其它它體系橋橋梁二、斜拉拉橋的主主要特點(diǎn)點(diǎn)1、斜纜是是主梁的的彈性支座座，使主梁梁跨度減減小，節(jié)節(jié)約材料料并增大大了橋梁梁的跨越越能力2、斜纜的的水平分分力相當(dāng)當(dāng)于混凝凝土梁的的預(yù)壓力力，可提提高抗裂裂性能3、建筑高高度小，，可增大大橋下凈凈空4、結(jié)構(gòu)輕輕巧美觀觀5、高次超超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算算復(fù)雜6、拉索兩兩端的連連接構(gòu)造造復(fù)雜7、施工控控制要求求嚴(yán)格（張拉程程度要求求相同））5第五章其其它它體系橋橋梁§4.1.2孔跨布局局一、雙塔三跨跨式可跨越較較大河流流，為了了在視覺(jué)覺(jué)上清楚楚地表現(xiàn)現(xiàn)主跨，，邊跨L1與主跨L2與比例應(yīng)應(yīng)小于0.5。6第五章其其它它體系橋橋梁二、獨(dú)塔塔雙跨式式一般采用用不對(duì)稱稱形式，，主跨和和邊跨之之比為0.5～0.6，但多數(shù)數(shù)接近于于0.66倍?？缍榷容^小時(shí)時(shí)，也可可采用單單跨。7第五章其其它它體系橋橋梁三、三塔四跨跨和多塔塔多跨式式斜拉橋和和懸索橋橋一樣，，很少采采用三塔四跨跨和多塔塔多跨式式。原因因就是多多塔多跨跨式斜拉拉橋中間間塔塔頂頂沒(méi)有端端錨索來(lái)來(lái)有效限限制它的的位移，，已經(jīng)是是柔性結(jié)結(jié)構(gòu)的斜斜拉橋或或懸索橋橋采用多多塔多跨跨式使結(jié)結(jié)構(gòu)柔性性進(jìn)一步步增大，，變形過(guò)過(guò)大。如如必須采采用多塔塔多跨式式斜拉橋橋時(shí)，可可將中間間塔做成成剛性索索塔。8第五章其其它它體系橋橋梁三塔斜拉拉橋（湖湖南洞庭庭湖大橋橋）9第五章其其它它體系橋橋梁四、輔助助墩和邊邊引跨10第五章其其它它體系橋橋梁§4.1.3索塔布置置一、索塔塔的形式式1、縱向向形式（見附圖圖）單柱形、、倒V形或A形、倒Y形。2、橫向向形式（見附圖圖）（1）單單索面橋橋：?jiǎn)沃?、倒倒V形或A形、倒Y形。（2）雙雙索面橋橋：雙柱柱式、門門式、H形、倒V形、倒Y形11第五章其其它它體系橋橋梁橋塔的縱縱向形式式12第五章其其它它體系橋橋梁索塔的橫橫向形式式-113第五章其其它它體系橋橋梁索塔的橫橫向形式式-214第五章其其它它體系橋橋梁二、塔的的高跨比比雙塔：H/l2=1/4～1/7，單塔：：H/l2=1/2.7～1/4.7輻射式或或扇式：：260~300，豎琴式:210~300。15第五章其其它它體系橋橋梁§4.1.4拉索布置置一、索面面位置（1）雙索面面平行雙索索面：作作用在橋橋梁上的的扭矩可可由拉索索軸力來(lái)來(lái)抵抗，，主梁可可采用抗抗扭剛度度較小的的截面斜向雙索索面：兩兩個(gè)索平平面的上上端均向向內(nèi)側(cè)傾傾斜。（（對(duì)橋面面梁體抵抵抗風(fēng)力力扭振特特別有利利）（2）單索面面（拉索索對(duì)抗扭扭不起作作用，主主梁采用用抗扭剛剛度較大大的截面面）設(shè)置在橋橋梁縱軸軸線上。。16第五章其其它它體系橋橋梁索面布置置形式17第五章其其它它體系橋橋梁二、索面面形狀（1）輻射式式拉索上端端錨固于于塔柱同同一位置置，成輻輻射狀。。特點(diǎn)：拉拉索傾角角大，受受力較小??；但塔塔身自由由長(zhǎng)度大大，對(duì)塔塔身受力力不利；；且塔頂頂錨頭擁?yè)頂D。（2）平行式式（豎琴琴式）各斜索索相互互平行行，但但傾角角相同同特點(diǎn)：：與塔塔柱的的連接接點(diǎn)分分散，，連接接構(gòu)造造易處處理；；但斜斜索傾傾角小小，對(duì)對(duì)其受受力不不利，，且斜斜索用用量較較大。。18第五章章其其它它體系系橋梁梁（3）扇形形（用的的較多多）外形與與受力力特點(diǎn)點(diǎn)介于于以上上兩者者之間間，應(yīng)應(yīng)用最最為廣廣泛。。（4）星式式斜索下下端合合并錨錨于邊邊跨梁梁端與與橋臺(tái)臺(tái)上，，可減減小跨跨中撓撓度，，但斜斜索傾傾角最最小，，采用用較少少。19第五章章其其它它體系系橋梁梁索面形形狀20第五章章其其它它體系系橋梁梁三、索索距的的布置置（1）稀索索對(duì)鋼梁梁間間距距約30～60m對(duì)混凝凝土梁梁間間距約約15～30m（2）密索索間距約約5～15m優(yōu)點(diǎn)：：索間間距小小，可可使主主梁彎彎矩減減小目前斜斜拉橋橋大多多采用用密索索布置置。21第五章章其其它它體系系橋梁梁稀索和和密索索22第五章章其其它它體系系橋梁梁§4.1.5主要結(jié)結(jié)構(gòu)體體系斜拉橋橋的結(jié)結(jié)構(gòu)體體系，，可以以有幾幾種不不同的的劃分分方式式：（1）按照照塔、、梁、、墩相相互結(jié)結(jié)合方方式：：漂浮浮體系系、半半漂浮浮體系系、塔塔梁固固結(jié)體體系和和剛構(gòu)構(gòu)體系系；（2）按照照主梁梁的連連續(xù)方方式：：連續(xù)續(xù)體系系和T構(gòu)體系系；（3）按照照斜拉拉索的的錨固固方式式：自自錨體體系、、部分分地錨錨體系系和地地錨體體系；；（4）按照照塔的的高度度不同同，有有常規(guī)規(guī)斜拉拉橋和和矮塔塔部分分斜拉拉橋體體系。。23第五章章其其它它體系系橋梁梁一、漂漂浮體體系塔墩固固結(jié)，，塔梁梁分離離，主主梁除除兩端端支承承于橋橋臺(tái)處處，全全部用用斜索索吊起起，其其結(jié)構(gòu)構(gòu)形式式相當(dāng)當(dāng)于在在單跨跨梁加加斜索索。特點(diǎn)：：可減少少主梁梁在支支點(diǎn)的的負(fù)彎彎矩，，但須須施加加橫向向約束束。缺點(diǎn)是是：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)生生縱向向擺動(dòng)動(dòng)。為為防止止縱向向漂浮浮體系系斜拉拉橋產(chǎn)產(chǎn)生過(guò)過(guò)大的的擺動(dòng)動(dòng)，十十分有有必要要在斜斜拉橋橋塔上上的梁梁底部部位設(shè)設(shè)置高高阻尼尼的主主梁水水平彈彈性限限位裝裝置。。二、半半漂浮浮體系系塔墩固固結(jié)，，主梁梁在塔塔墩上上設(shè)置置豎向向支撐撐（固固定鉸鉸和活活動(dòng)鉸鉸，可可以是是一個(gè)個(gè)固定定支座座三個(gè)個(gè)活動(dòng)動(dòng)支座座，也也可以以是四四個(gè)活活動(dòng)支支座，，但一一般均均設(shè)活活動(dòng)支支座，，以避避免由由于不不對(duì)稱稱約束束而導(dǎo)導(dǎo)致不不均衡衡溫度度變位位，水水平位位移將將由斜斜拉索索制約約），，其結(jié)結(jié)構(gòu)形形式屬屬于有有彈性性支承承的連連續(xù)梁梁特點(diǎn)：：具有連連續(xù)梁梁的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)。。24第五章章其其它它體系系橋梁梁三、塔塔梁固固結(jié)體體系塔梁固固結(jié)并并支撐撐在墩墩上。。特點(diǎn)：：主梁的的內(nèi)力力與撓撓度直直接同同主梁梁與索索塔的的彎曲曲剛度度比有有關(guān)，，這種種體系系的主主梁一一般只只在一一個(gè)塔塔柱處處設(shè)置置固定定支座座，而而其余余均為為縱向向活動(dòng)動(dòng)支座座。優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是是顯著著減小小主梁梁中央央段承承受的的軸向向拉力力，并并且索索塔和和主梁梁的溫溫度力力極小小。四、連連續(xù)剛剛構(gòu)式式（剛構(gòu)構(gòu)體系系形式式）主梁與與塔、、墩固固結(jié)形形成整整體，，其結(jié)結(jié)構(gòu)形形式是是有彈彈性支支承的的連續(xù)續(xù)剛構(gòu)構(gòu)。特點(diǎn)：：便于平平衡對(duì)對(duì)稱施施工，，抵抗抗跨中中變形形的剛剛度較較大25第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁五、、T構(gòu)體體系系T構(gòu)體體系系斜斜拉拉橋橋與與剛剛構(gòu)構(gòu)體體系系的的區(qū)區(qū)別別主主要要是是主主梁梁跨跨中中區(qū)區(qū)域域無(wú)無(wú)軸軸拉拉力力，，具具體體做做法法兩兩種種：：在在斜斜拉拉橋橋主主跨跨中中央央部部分分插插入入一一小小跨跨懸懸掛掛結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，以以剪剪力力鉸鉸代代替替懸懸掛掛結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，這這種種鉸鉸的的功功能能是是只只傳傳遞遞彎彎矩矩、、剪剪力力，，不不傳傳軸軸力力。。六、、部部分分地地錨錨體體系系在主主跨跨很很大大邊邊跨跨很很小小的的特特殊殊情情況況下下，，少少數(shù)數(shù)斜斜拉拉橋橋采采用用部部分分地地錨錨式式的的錨錨拉拉體體系系。。26第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁七、、矮矮塔塔部部分分斜斜拉拉橋橋由力力學(xué)學(xué)知知識(shí)識(shí)可可知知：：在在截截面面相相同同的的情情況況下下，，塔塔的的抗抗水水平平位位移移剛剛度度與與塔塔高高的的三三次次方方成成反反比比，，因因而而塔塔高高降降低低則則塔塔身身剛剛度度迅迅速速提提高高，，但但塔塔高高降降低低后后拉拉索索的的水水平平傾傾角角也也將將減減小小，，拉拉索索對(duì)對(duì)主主梁梁的的支支撐撐作作用用減減弱弱，，而而水水平平壓壓力力增增大大，，這這相相當(dāng)當(dāng)于于拉拉索索對(duì)對(duì)主主梁梁施施加加了了一一個(gè)個(gè)較較大大的的體體外外預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力。。矮矮塔塔部部分分斜斜拉拉橋橋由由于于拉拉索索不不能能提提供供足足夠夠的的支支撐撐剛剛度度，，故故要要求求主主梁梁的的剛剛度度較較大大。。具有有以以下下特特點(diǎn)點(diǎn)（1）塔塔較較矮矮，，（（2）梁梁的的無(wú)無(wú)索索區(qū)區(qū)較較長(zhǎng)長(zhǎng)，，沒(méi)沒(méi)有有端端錨錨索索，，（（3）邊邊跨跨與與主主跨跨的的比比值值較較大大，，一一般般大大于于0.5，（（4）梁梁高高較較大大，，高高跨跨比比為為1/30～1/40，甚甚至至做做成成高高度度梁梁，，（（5）拉拉索索對(duì)對(duì)豎豎向向恒恒活活載載的的分分擔(dān)擔(dān)率率小小于于30%，受受力力以以梁梁為為主主，，索索為為輔輔，，（（6）由由于于梁梁的的剛剛度度大大，，活活載載作作用用下下斜斜拉拉索索的的應(yīng)應(yīng)力力變變幅幅較較小小，，可可按按體體外外預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力索索設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)。。27第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁28第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁29第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁§4.2斜拉拉橋橋的的構(gòu)構(gòu)造造§4.2.1主梁梁的的構(gòu)構(gòu)造造§4.2.2索塔§4.2.3拉索30第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁§4.2.1主梁梁的的構(gòu)構(gòu)造造主梁梁的的主主要要作作用用有有三三個(gè)個(gè)方方面面：：（1）將將恒恒、、活活載載分分散散傳傳給給拉拉索索，，梁梁的的剛剛度度越越小小，，則則承承擔(dān)擔(dān)的的彎彎矩矩越越小??；；（2）與與拉拉索索及及索索塔塔一一起起成成為為整整個(gè)個(gè)橋橋梁梁的的一一部部分分，，主主梁梁承承受受的的力力主主要要是是拉拉索索的的水水平平分分力力所所形形成成的的軸軸壓壓力力，，因因而而需需要要有有足足夠夠的的剛剛度度防防止止壓壓屈屈；；（3）抵抵抗抗橫橫向向風(fēng)風(fēng)載載和和地地震震荷荷載載，，并并把把這這些些力力傳傳給給下下部部結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)。。31第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁主要要尺尺寸寸擬擬定定主梁梁高高度度h：h=1/50～1/200，主梁梁寬寬度度B:主梁梁寬寬與與主主跨跨的的比比值值宜宜大大于于1/30，與與主主梁梁高高的的比比宜宜大大于于8，主梁梁各各細(xì)細(xì)部部尺尺寸寸：：主主要要根根據(jù)據(jù)軸軸力力來(lái)來(lái)確確定定，，截面面調(diào)調(diào)試試。。鋼筋筋布布置置普通通鋼鋼筋筋的的配配置置縱向向預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力筋筋：：分分段段布布置置，，一一般般在在主主跨跨跨跨中中和和邊邊跨跨端端部部橫向向預(yù)預(yù)應(yīng)應(yīng)力力筋筋32第五五章章其其它它體體系系橋橋梁梁一、、實(shí)實(shí)體體梁梁式式和和板板式式主主梁梁實(shí)體體梁梁式式和和板板式式截截面面的的主主梁梁一一般般僅僅適適用用于于雙雙索索面面斜斜拉拉橋橋，，因因?yàn)闉檫@這種種截截面面具具有有構(gòu)構(gòu)造造簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單和和施施工工方方便便的的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)，，特特別別是是斜斜索索在在實(shí)實(shí)體體的的邊邊主主梁梁中中錨錨固固時(shí)時(shí)，，錨錨固固構(gòu)構(gòu)造造非非常常簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，，而而且且在在索索面面內(nèi)內(nèi)具具有有一一定定的的抗抗彎彎剛剛度度，，在在錨錨固固點(diǎn)點(diǎn)處處可可以以避避免免產(chǎn)產(chǎn)生生大大的的橫橫向向力力流流。。二、、箱箱形形截截面面混凝凝土土箱箱形形截截面面主主梁梁是是現(xiàn)現(xiàn)代代斜斜拉拉橋橋中中經(jīng)經(jīng)常常采采用用的的截截面面形形式式，，這這是是因因?yàn)闉樗牡目箍箯潖潉倓偠榷群秃涂箍古づ倓偠榷却蟠?，，能能適適應(yīng)應(yīng)稀稀索索、、密密索索、、單單索索面面或或雙雙索索面面等等不不同同斜斜索索布布置置，，其其組組合合截截面面，，也也可可以以方方便便地地形形成成封封閉閉式式的的單單箱箱形形式式或或分分離離式式的的雙雙箱箱形形式式，，以以適適應(yīng)應(yīng)不不同同橋橋?qū)拰挼牡男栊枰?，，截截面面的的組組合合構(gòu)構(gòu)造造，，也也可可以以部部分分預(yù)預(yù)制制、、部部分分現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)澆澆筑筑。。33第五章章其其它它體系系橋梁梁在雙索索面混混凝土土斜拉拉橋中中，箱箱形截截面的的主梁梁常以以分離離式的的兩個(gè)個(gè)箱體體各自自錨固固于拉拉索，，兩箱箱之間間的則則以橫橫梁和和橋面面板拉拉結(jié)，，雙箱箱梁的的典型型截面面為倒倒梯形形。在在雙箱箱梁的的兩個(gè)個(gè)分離離式箱箱體之之間用用底板板將其其封閉閉，即即成為為三室室的單單箱梁梁截面面。雙雙索面面與單單索面面的三三室箱箱梁截截面應(yīng)應(yīng)有所所不同同，采采用雙雙索面面時(shí)，，應(yīng)將將兩個(gè)個(gè)中間間豎腹腹板盡盡量拉拉大，，使中中室大大于邊邊室，，以期期取得得較大大的橫橫向慣慣距，，對(duì)于于單索索面，，則應(yīng)應(yīng)將其其盡量量靠攏攏，以以便斜斜拉索索錨固固于較較小的的中室室內(nèi)。。34第五章章其其它它體系系橋梁梁混凝土土主梁梁常用用截面面形式式35第五章章其其它它體系系橋梁梁斜拉橋橋的主主梁橫橫斷面面36第五章章其其它它體系系橋梁梁三、不不同材材料主主梁的的適宜宜跨徑徑斜拉橋橋主梁梁有下下列四四種不不同的的組成成方式式：（1）預(yù)應(yīng)應(yīng)力混混凝土土梁稱稱為混混凝土土斜拉拉橋，，跨徑徑200～400m；（2）鋼—混凝土土組合合梁稱稱為組組合梁梁斜拉拉橋，，跨徑徑400～600m；（3）鋼柱柱梁稱稱為鋼鋼斜拉拉橋，，大于于600m。另外外，當(dāng)當(dāng)跨徑徑處于于400m和600m兩個(gè)臨臨界區(qū)區(qū)域時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮慮其他他因素素分別別對(duì)兩兩種不不同材材料主主梁作作經(jīng)濟(jì)濟(jì)比較較。37第五章章其其它它體系系橋梁梁§4.2.2索塔一、索索塔構(gòu)構(gòu)件組組成38第五章章其其它它體系系橋梁梁二、混混凝土土塔的的構(gòu)造造混凝土土索塔塔常采采用的的截面面形式式見表表4-2-2，實(shí)心心體索索塔一一般適適用于于中小小跨度度的斜斜拉橋橋，對(duì)對(duì)于小小跨度度可采采用等等截面面，對(duì)對(duì)于中中等跨跨度可可采用用空心心截面面，矩矩形截截面索索塔的的構(gòu)造造簡(jiǎn)單單，其其四角角宜做做成倒倒角或或圓角角，以以利抗抗風(fēng)，，所有有其他他多邊邊形截截面的的索塔塔均比比矩形形截面面的抗抗風(fēng)有有利，，還能能增加加橋梁梁外形形的美美觀，，八角角形截截面有有利于于配置置封閉閉式環(huán)環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋，，但構(gòu)構(gòu)造復(fù)復(fù)雜。。各種種空心心截面面包含含H截面一一般均均需在在每一一層拉拉索錨錨頭處處增設(shè)設(shè)水平平隔板板。39第五章章其其它它體系系橋梁梁§4.2.3拉索一、拉拉索的的構(gòu)造造在近代代大跨跨度斜斜拉橋橋中，，拉索索的構(gòu)構(gòu)造基基本上上分為為整體體安裝裝的拉拉索（（平行行鋼絲絲索配配冷鑄鑄錨））和分分散安安裝的的拉索索（平平行鋼鋼絞線線索配配夾片片錨））兩大大類。。1、平行行鋼絲絲索陪陪冷鑄鑄錨平行鋼鋼絲索索是把把φ5mm或φ7mm鍍鋅鋼鋼絲捆捆扎成成股，，一般般排列列成六六角形形，表表層由由玻璃璃絲布布包扎扎定型型后用用熱擠擠高密密塑造造成正正圓形形，這這種斜斜索具具有厚厚鍍鋅鋅層和和厚PE層的雙雙重防防腐保保護(hù)。。40第五章章其其它它體系系橋梁梁41第五章章其其它它體系系橋梁梁2、平行鋼鋼絞線線索配配夾片片錨將平行行鋼絲絲索中中的鋼鋼絲換換成等等截面面的鋼鋼絞線線即成成為平行鋼鋼絞線線索。。鋼索索絲在在索中中是平平行排排列的的。二、拉拉索的的錨固固1、斜拉拉索與與混凝凝土梁梁的錨錨固42第五章章其其它它體系系橋梁梁43第五章章其其它它體系系橋梁梁44第五章章其其它它體系系橋梁梁45第五章章其其它它體系系橋梁梁46第五章章其其它它體系系橋梁梁2、拉索索在索索塔的的錨固固（1）在實(shí)實(shí)體塔塔上交交錯(cuò)錨錨固，，其具具體構(gòu)構(gòu)造是是在塔塔柱中中埋設(shè)設(shè)鋼管管，再再將斜斜拉索索穿入入和用用錨頭頭錨固固在鋼鋼管上上端的的錨墊墊板上上。（2）在空空心塔塔上做做非交交錯(cuò)錨錨固，，其構(gòu)構(gòu)造與與上述述相同同，但但需要要在箱箱形橋橋塔的的壁板板內(nèi)配配置環(huán)環(huán)向預(yù)預(yù)應(yīng)力力筋，，以抵抵抗拉拉索在在箱壁壁內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生的的拉力力。（3）采用用鋼錨錨固梁梁來(lái)錨錨固，，將鋼鋼錨固固梁擱擱置在在混凝凝土塔塔柱內(nèi)內(nèi)側(cè)的的牛腿腿上，，斜索索通過(guò)過(guò)埋設(shè)設(shè)在塔塔壁中中的鋼鋼管錨錨固在在鋼錨錨固梁梁兩端端的錨錨塊上上。（4）利用用鋼錨錨梁錨錨固，，整個(gè)個(gè)鋼錨錨箱是是由各各層的的鋼錨錨箱進(jìn)進(jìn)行上上下焊焊接而而成，，然后后將錨錨箱用用焊釘釘使之之與混混凝土土塔身身連結(jié)結(jié)，另另外還還要用用環(huán)形形預(yù)應(yīng)應(yīng)力筋筋將鋼鋼錨箱箱夾在在混凝凝土塔塔柱內(nèi)內(nèi)，以以增加加對(duì)拉拉索水水平荷荷載的的抵抗抗力。。47第五章章其其它它體系系橋梁梁48第五章章其其它它體系系橋梁梁49第五章章其其它它體系系橋梁梁50第五章章其其它它體系系橋梁梁三、拉拉索的的拉力力拉索的的應(yīng)力力控制制需要要考慮慮三個(gè)個(gè)因素素，有有效彈彈性模模量、、破斷斷強(qiáng)度度和疲疲勞。。若拉索索的應(yīng)應(yīng)力過(guò)過(guò)低，，則斜斜索的的垂度度大，，索的的有效效模量量就小小，這這也反反應(yīng)了了斜拉拉索必必須采采用高高強(qiáng)度度鋼材材的直直接原原因。。51第五章章其其它它體系系橋梁梁四、拉拉索的的減振振1、氣動(dòng)動(dòng)控制制法將斜拉拉索原原來(lái)的的光滑滑表面面做成成帶有有螺旋旋凸紋紋、條條形凸凸紋、、V形凸紋紋或圓圓形凹凹點(diǎn)的的非光光滑表表面。。2、阻尼尼減振振法作用機(jī)機(jī)理就就是通通過(guò)安安裝阻阻尼裝裝置，，提高高拉索索的阻阻尼比比從而而抑制制拉索索的振振動(dòng)。。3、改變變拉索索動(dòng)力力特性性法采用聯(lián)聯(lián)結(jié)器器（索索夾））或輔輔助索索將若若干根根索相相互聯(lián)聯(lián)結(jié)起起來(lái)，，輔助助索可可以采采用直直徑比比主要要索小小的多多的索索，作作用機(jī)機(jī)理：：通過(guò)過(guò)聯(lián)結(jié)結(jié)將長(zhǎng)長(zhǎng)索轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成成為相相對(duì)較較短的的短索索，使使拉索索的振振動(dòng)基基頻提提高，，從而而抑制制索的的振動(dòng)動(dòng)。52第五章章其其它它體系系橋梁梁我國(guó)第第一座座斜拉拉橋簡(jiǎn)簡(jiǎn)介輻射型型拉索索云陽(yáng)湯溪溪河橋位位于四川川省云陽(yáng)陽(yáng)縣，是是我國(guó)第第一座試試驗(yàn)性斜斜拉橋，，建于1975年。雙塔塔斜拉橋橋的孔跨跨布置為為34.91＋75.84＋34.91(ｍ），全全長(zhǎng)153.12ｍ。每塔塔有三對(duì)對(duì)斜拉索索，由鋼鋼芯纜索索組成，，呈輻射射形布置置。53第五章其其它它體系橋橋梁大型斜拉拉橋?qū)嵗榻B銅陵長(zhǎng)江江大橋，，橋型為為預(yù)應(yīng)力力鋼筋混混凝土雙雙塔索面面斜拉橋橋，全長(zhǎng)長(zhǎng)2592米，主橋橋長(zhǎng)1152米，最大大跨徑為為432米，橋面面寬度23米，其中中4車道15米，人行行道5米，通航航凈高24米。54第五章其其它它體系橋橋梁湘桂鐵路路Ⅱ線紅水河河橋是我我國(guó)修建建的第一一座預(yù)應(yīng)應(yīng)力混凝凝土鐵路路斜拉橋橋。全長(zhǎng)長(zhǎng)398m，主跨48+96+48(m)，采用雙塔塔豎琴型型、塔梁梁固結(jié)、、塔墩分分離的結(jié)結(jié)構(gòu)形式式。主梁梁截面為為單箱雙雙室，梁梁高3.2m，箱寬4.8m，索塔高29m，有兩個(gè)塔塔柱組成成，底部部通過(guò)強(qiáng)強(qiáng)大的箱箱形橫梁梁與主梁梁組成整整體。支支座全部部采用國(guó)國(guó)內(nèi)首次次研制成成功的盆盆式橡膠膠支座。。55第五章其其它它體系橋橋梁南京長(zhǎng)江江第二大大橋，位位于現(xiàn)南南京長(zhǎng)江江下游11公里處，，2001年建成，，橋全長(zhǎng)長(zhǎng)21.197公里，由由南、北北汊大橋橋和南岸岸、八卦卦洲及北北岸引線線組成。。其中：：南汊主主橋?yàn)殇撲撓淞盒毙崩瓨?，，橋長(zhǎng)2938米，主跨跨為628米，該跨跨徑目前前居同類類橋型中中國(guó)內(nèi)第第一，世世界第三三。56第五章其其它它體系橋橋梁上海南浦浦大橋，，該橋全全長(zhǎng)8346m，主橋長(zhǎng)846m，浦東引橋橋長(zhǎng)3746m,浦西引橋橋長(zhǎng)3754m。主橋采用用雙塔雙雙索面鋼鋼與混凝凝土結(jié)合合梁斜拉拉橋。主主跨跨徑徑423m，一跨過(guò)江江，通航航凈空46m。主橋塔高高150m，采用折線線H型鋼筋混混凝土塔塔柱，雙雙索面呈呈扇形布布置。57第五章其其它它體系橋橋梁1999年建成，，主跨890m，主鋼塔高高176m，主梁高2.7m58第五章其其它它體系橋橋梁4.3斜拉橋的的計(jì)算§4.3.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)計(jì)算圖式式§4.3.2斜拉索的的垂度效效應(yīng)計(jì)算算§4.3.3索力的初初擬和調(diào)調(diào)整§4.3.4溫度和徐徐變次內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算§4.3.5非線性問(wèn)問(wèn)題的計(jì)計(jì)算59第五章其其它它體系橋橋梁§4.3.1結(jié)構(gòu)分析計(jì)計(jì)算圖式式主梁內(nèi)力力簡(jiǎn)化圖圖式（例例圖）：：由1個(gè)個(gè)中間支支座和4個(gè)索提提供彈簧簧支承的的連續(xù)梁梁，以這這5個(gè)反反力為多多余力，，建立力力法方程程。解力法方方程求得得多余力力，將多多余力和和荷載作作用在基基本結(jié)構(gòu)構(gòu)上，可可求得結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力。將單位荷荷載作用用在結(jié)構(gòu)構(gòu)上，通通過(guò)移動(dòng)動(dòng)單位荷荷載，可可求得結(jié)結(jié)構(gòu)的內(nèi)內(nèi)力影響響線。60第五章其其它它體系橋橋梁彈性支承承連續(xù)梁梁61第五章其其它它體系橋橋梁斜拉橋簡(jiǎn)簡(jiǎn)化計(jì)算算模型62第五章其其它它體系橋橋梁斜拉橋是是高次超超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)，常常規(guī)分析析可采用用平面桿桿系有限限元法，，即基于于小位移移的直接接剛度矩矩陣法。。有限元元分析首首先是建建立計(jì)算算模型，，對(duì)整體體結(jié)構(gòu)劃劃分單元元和結(jié)點(diǎn)點(diǎn)，形成成結(jié)構(gòu)離離散圖，，研究各各單元的的性質(zhì)，，并用合合適的單單元模型型進(jìn)行模模擬。對(duì)對(duì)于柔性性拉索，，可用拉拉壓桿單單元進(jìn)行行模擬，，同時(shí)按按后面介介紹的等等效彈性性模量法法考慮斜斜索的垂垂度影響響，對(duì)梁梁和塔單單元，則則用梁?jiǎn)螁卧M(jìn)行行模擬。。斜拉橋橋的最終終恒載受受力狀態(tài)態(tài)與施工工過(guò)程密密切相關(guān)關(guān)，因此此結(jié)構(gòu)分分析必須須準(zhǔn)確模模擬和修修正施工工過(guò)程。。63第五章其其它它體系橋橋梁斜拉橋截截面內(nèi)力力影響線線64第五章其其它它體系橋橋梁§4.3.2斜拉索的的垂度效效應(yīng)計(jì)算算一、等效效彈性模模量斜拉橋的的拉索一一般采用用柔性索索，斜索索在自重重作用下下會(huì)產(chǎn)生生一定的的垂度，，這一垂垂度的大大小與索索力有關(guān)關(guān)，垂度度與索力力呈非線線性關(guān)系系。為了了簡(jiǎn)化計(jì)計(jì)算，在在實(shí)際計(jì)計(jì)算中索索一般采采用一直直桿表示示，以索索的弦長(zhǎng)長(zhǎng)作為桿桿長(zhǎng)。關(guān)關(guān)健問(wèn)題題是考慮慮索垂度度效應(yīng)對(duì)對(duì)索的伸伸長(zhǎng)與軸軸力的關(guān)關(guān)系影響響，這種種影響采采用修正正彈性模模量來(lái)考考慮。65第五章其其它它體系橋橋梁索的伸長(zhǎng)與垂度的關(guān)系索的幾何形狀為懸鏈線，如近似按拋物線考慮，則索在自重作用下的長(zhǎng)度為：則索的伸長(zhǎng)為：66第五章其其它它體系橋橋梁67第五章其其它它體系橋橋梁二、斜拉拉索兩端端傾角修修正斜拉索兩兩端的鋼鋼導(dǎo)管安安裝時(shí)，，必須考考慮垂度度引起的的索兩端端傾角的的變化量量β，否則將將造成導(dǎo)導(dǎo)管軸線線偏位，，一般情情況下，，可按拋拋物線計(jì)計(jì)算，即即：當(dāng)索的水水平投影影長(zhǎng)度很很長(zhǎng)時(shí)，，按拋物物線計(jì)算算會(huì)帶來(lái)來(lái)一定的的誤差，，因而應(yīng)應(yīng)采用精精確的懸懸鏈線方方程求解解。68第五章其其它它體系橋橋梁§4.3.3索力的初初擬和調(diào)調(diào)整一、恒載載平衡法法索力初初擬對(duì)于主跨跨，忽略略主梁抗抗彎剛度度的影響響，則Wm為第i號(hào)索所支支承的恒恒載重力力，根據(jù)據(jù)豎向力力的平衡衡可得：：69第五章其其它它體系橋橋梁二、可行行域法調(diào)調(diào)索計(jì)算算在斜拉橋橋設(shè)計(jì)中中，通常常先要確確定一個(gè)個(gè)合理成成橋狀態(tài)態(tài)，然后后根據(jù)擬擬定的施施工工序序確定各各合理施施工狀態(tài)態(tài)。所謂謂合理成成橋狀態(tài)態(tài)是指斜斜拉橋在在施工完完成后，，在所有有恒載作作用下，，各構(gòu)件件受力滿滿足某種種理想狀狀態(tài)，如如梁、塔塔中彎曲曲應(yīng)變能能最小。。斜拉橋橋合理成成橋狀態(tài)態(tài)確定的的過(guò)程實(shí)實(shí)際上就就是按施施工過(guò)程程確定各各索初張張力的過(guò)過(guò)程。合合理成橋橋狀態(tài)的的確定通通?？梢砸韵炔豢伎紤]施工工過(guò)程，，只根據(jù)據(jù)成橋狀狀態(tài)的受受力圖式式來(lái)計(jì)算算，然后后按施工工過(guò)程將將索的張張拉程序序逐個(gè)細(xì)細(xì)化。分分析方法法有簡(jiǎn)支支梁法、、剛性支支承連續(xù)續(xù)梁法、、可行域域法。1、簡(jiǎn)支梁梁法選擇一個(gè)個(gè)合適的的斜拉索索初始張張拉力，，使主梁梁結(jié)構(gòu)的的恒載內(nèi)內(nèi)力與主主梁以拉拉索的錨錨固點(diǎn)為為簡(jiǎn)支支支承的簡(jiǎn)簡(jiǎn)支梁內(nèi)內(nèi)力一致致。70第五章其其它它體系橋橋梁2、剛性支支承連續(xù)續(xù)梁法所謂剛性支承承連續(xù)梁梁法就是是求一組組恒載索索力值，，使主梁梁在恒載載和索力力作用下下，成橋橋后索梁梁連接點(diǎn)點(diǎn)處的位位移為零零。這時(shí)主梁梁的恒載載彎矩即即為剛性性支承連連續(xù)梁的的彎矩。3、可行域域法三、懸臂臂施工時(shí)時(shí)合理施施工狀態(tài)態(tài)的確定定71第五章其其它它體系橋橋梁§4.3.4溫度和徐徐變次內(nèi)內(nèi)力計(jì)算算一、溫度度次內(nèi)力力計(jì)算1、年溫差差2、日照溫溫差二、徐變變次內(nèi)力力計(jì)算超靜定結(jié)結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)長(zhǎng)期荷載載作用下下，因混混凝土徐徐變產(chǎn)生生的變形形受到約約束而引引起次內(nèi)內(nèi)力，造造成結(jié)構(gòu)構(gòu)內(nèi)力重重分布，，在混凝凝土斜拉拉橋的梁梁、塔、、索三個(gè)個(gè)構(gòu)件中中，梁和和塔會(huì)發(fā)發(fā)生徐變變，而拉拉索一般般為鋼構(gòu)構(gòu)件，沒(méi)沒(méi)有徐變變問(wèn)題。。徐變的的影響將將造成主主梁縮短短和下擾擾，塔柱柱縮短和和偏移，，并造成成拉索的的傾角和和內(nèi)力發(fā)發(fā)生變化化。72第五章其其它它體系橋橋梁§4.3.5非線性問(wèn)問(wèn)題的計(jì)計(jì)算平面桿系系有限元元法（直直接剛度度法）計(jì)計(jì)算斜拉拉橋內(nèi)力力和變形形：國(guó)內(nèi)對(duì)于于中小跨跨度斜拉拉橋一般般采用平平面桿系系有限元元計(jì)算斜斜拉橋的的內(nèi)力和和變形，，分析時(shí)時(shí)主梁和和塔采用用梁?jiǎn)卧?，而索索采用直直桿單元元，桿單單元的彈彈性模量量采用前前面推導(dǎo)導(dǎo)的修正正彈性模模量考慮慮垂度效效應(yīng)。桿桿單元和和梁?jiǎn)卧膯蝿倓偩仃嚪址謩e為：：73第五章其其它體系系橋梁桿單元：梁?jiǎn)卧盒崩瓨虻闹髦髁汉退级际峭瑫r(shí)存存在壓力和和彎矩。軸軸力和彎矩矩相互作用用（如下圖圖），考慮慮軸力和彎彎矩相互作作用后彎矩矩平衡方程程為：74第五章其其它體系系橋梁任意截面彎彎矩：在實(shí)際中采采用穩(wěn)定函函數(shù)的概念念來(lái)考慮彎彎矩和軸力力的相互作作用，考慮慮彎矩和軸軸力相互作作用后的單單剛矩陣為為：75第五章其其它體系系橋梁§4.4懸索橋§4.4.1概述（見附圖））組成：主要要由主纜、、加勁梁、、塔柱和錨錨碇構(gòu)成，此外還有有吊桿、橋橋面板等§4.4.2懸索橋的結(jié)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造造76第五章其其它體系系橋梁懸索橋77第五章其其它體系系橋梁4.4.2懸索橋的結(jié)結(jié)構(gòu)與構(gòu)造造一、懸索橋橋的結(jié)構(gòu)體體系二、懸索橋橋的總體布布置三、懸索橋橋的主要構(gòu)構(gòu)造四、大型懸懸索橋簡(jiǎn)介介78第五章其其它體系系橋梁一、懸索橋橋的結(jié)構(gòu)體體系1、按加勁梁梁的構(gòu)造分分類（見附圖））可分為以下下三種形式式：?jiǎn)慰?、、三跨?jiǎn)支支加勁梁、、三跨連續(xù)續(xù)加勁梁2、其他類型型（1）地錨式與與自錨式：：主纜錨固固于錨碇者者稱地錨式式；主纜錨錨固于加勁勁梁斷部者者稱自錨式式（見附圖））（2）帶斜拉索索的懸索橋橋，以懸索索橋?yàn)樽⌒崩骷訌?qiáng)強(qiáng)懸索橋的的剛度（3）斜拉—懸索混合形形式塔柱附近主主要靠斜拉拉索受力，，跨中主要要靠懸索79第五章其其它體系系橋梁懸索橋的構(gòu)構(gòu)造形式80第五章其其它體系系橋梁自錨式懸索索橋81第五章其其它體系系橋梁帶斜拉索的的吊橋82第五章其其它體系系橋梁斜拉－懸吊吊混合式懸懸索橋83第五章其其它體系系橋梁美式懸索橋橋84第五章其其它體系系橋梁英國(guó)式吊橋橋85第五章其其它體系系橋梁二、懸索橋橋的總體布布置(1)跨徑(2)主索矢高及及塔高(3)吊桿間距(4)錨索傾角(5)加勁梁(6)橫截面布置置86第五章其其它體系系橋梁（1）跨徑根據(jù)地形、、地質(zhì)條件件確定橋塔塔和橋臺(tái)位位置，通常常取中跨：：邊跨=2：1～4：1。（大于4：1且邊跨跨徑徑較小時(shí)，，邊跨可不不設(shè)吊桿，，邊索成普普通錨索即即單跨懸索索橋）（2）主索矢高高及塔高矢高f越大，主索索內(nèi)力越小小，但塔高高和懸索的的長(zhǎng)度都要要增加，從從受力的角角度看，較較有利的矢矢跨比是1/6～1/7；塔高=橋面標(biāo)高+吊桿最小高高度+矢高87第五章其其它體系系橋梁（3）吊桿間距距吊桿間距涉涉及到橋面面構(gòu)造和材材料用量，，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)經(jīng)濟(jì)比較，，一般取5～8m（跨徑增大間間距應(yīng)相應(yīng)應(yīng)增大）。。（4）錨索傾角角原則是錨索索傾角φ1與主索在橋橋塔處的傾傾角φ0相等或接近近。（5）加勁梁的的高度根據(jù)剛度條條件和材料料用量確定定，為了保保證四分點(diǎn)點(diǎn)處的剛度度要求，梁梁高應(yīng)?。ǎ↙/40～L/60）～L/12088第五章其其它體系系橋梁（6）橫截面布布置（見附圖））橫截面內(nèi)通通常布置兩兩根纜索，，吊桿與主主索在同一一鉛直面內(nèi)內(nèi)，當(dāng)荷載載較大時(shí)，，可布置四四根纜索。。1）加勁梁是是箱梁，行行車道可布布置在上下下層2）加勁梁是是桁梁車道較少時(shí)時(shí)，人行道道布置在加加勁梁范圍圍內(nèi)車道較多時(shí)時(shí)，人行道道懸挑在加加勁梁外側(cè)側(cè)89第五章其其它體系系橋梁加勁梁橫截截面布置90第五章其其它體系系橋梁三、懸索橋的主主要構(gòu)造(1)大纜(2)橋塔(3)鞍座(4)錨碇(5)加勁梁91第五章其其它體系系橋梁（1）大纜（見附圖））大纜是懸索索橋的主要要受力構(gòu)件件，它通過(guò)過(guò)吊索（或或吊桿）與與加勁梁相相連，其形形式有以下下兩種：1）鋼絲繩：：一般用于于中小跨度度（500m以下）的懸懸索橋橋2）平行鋼絲絲束：適用用于各種跨跨度92第五章其其它體系系橋梁主纜內(nèi)絲股股的排列緊緊纜后絲絲股的截面面變形狀態(tài)態(tài)93第五章其其它體系系橋梁(2)橋塔橋塔的作用用是支承大大纜。1）按材料分分類（見附圖））圬工橋塔：：用石料砌砌筑，用于于早年懸索索橋鋼橋塔：有有桁架架式、剛構(gòu)構(gòu)式或混合合式鋼筋混凝土土塔：做成成剛構(gòu)式，，適用于大大跨度橋2）按結(jié)構(gòu)受受力分類由于鞍座與與大纜之間間不允許發(fā)發(fā)生相對(duì)位位移，可把把塔柱做成成以下幾種種形式（見附圖）剛性塔：在在鞍座與塔塔頂之間設(shè)設(shè)輥軸，使使鞍座可沿沿縱向移動(dòng)動(dòng)柔性塔：鞍鞍座固定于于塔頂，由由于塔的彈彈性變形來(lái)來(lái)適應(yīng)線位位移，這種種方式構(gòu)造造較簡(jiǎn)單，，容易維修修擺柱塔：在在塔底設(shè)鉸鉸，施工困困難，已很很少采用94第五章其其它體系系橋梁懸索橋橋塔塔的形式95第五章其其它體系系橋梁塔與索鞍的的聯(lián)結(jié)形式式96第五章其其它體系系橋梁(3)鞍座1）主鞍（見附圖））設(shè)在塔頂?shù)牡陌白Q主主鞍，其作作用是支承承大纜，并并把荷載傳傳遞給橋塔塔由于大纜的的彎曲應(yīng)力力和大纜對(duì)對(duì)鞍座的接接觸壓力均均與主塔的的彎曲半徑徑成反比，，所以，通通常主鞍的的彎曲半徑徑是大纜直直徑的8～12倍。2）副鞍（需需要改變大大纜的方向向才設(shè)副鞍鞍）設(shè)在邊跨靠靠岸一端墩墩臺(tái)上的鞍鞍座稱副鞍鞍，其作用用是改變大大纜在豎直直面的方向向。若邊跨跨較大，則則大纜在邊邊跨靠岸一一端的坡度度就平緩，，為了使大大纜的傾角角變陡，以以便進(jìn)入錨錨碇，就需需要設(shè)副鞍鞍。97第五章其其它體系系橋梁3）展索鞍（見附圖））設(shè)在錨碇前前墻處的鞍鞍座稱展索索鞍，其作作用是改變變錨碇前方方纜索的方方向，以便進(jìn)入錨錨碇，并把把大纜的絲絲股在水平平和豎直方方向分散開開，引入錨錨固位置。。98第五章其其它體系系橋梁塔頂鞍座示示例（側(cè)面面圖）99第五章其其它體系系橋梁展束鞍的構(gòu)構(gòu)造示意100第五章其其它體系系橋梁錨碇的形式式101第五章其其它體系系橋梁(4)錨碇1）什么是錨錨碇？錨碇是對(duì)錨錨塊基礎(chǔ)、、錨塊、大大纜錨固系系統(tǒng)及防護(hù)護(hù)結(jié)構(gòu)的總總稱在錨碇范圍圍內(nèi)，大纜纜的絲股從從纏緊狀態(tài)態(tài)變?yōu)樯㈤_開，其拉力力通過(guò)錨固固傳力系統(tǒng)統(tǒng)分散到錨錨塊內(nèi)2）作用固定大纜的的端頭，防防止其走動(dòng)動(dòng)3）錨固方式式的類型（見附圖））地錨