第八章其他橋型-斜拉橋

第八章其他橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋拱橋斜拉橋懸索橋2/4/20231李亞東：斜拉橋內(nèi)容概述（發(fā)展與現(xiàn)狀）總體布置構(gòu)造特點(diǎn)（梁、索）計(jì)算分析要點(diǎn)施工方法斜拉橋圖片欣賞2/4/20232李亞東：斜拉橋一、概述主要組成部分－主梁、斜拉索、索塔按（梁的）材料分類－鋼、混凝土、結(jié)合梁（疊合梁）與混合梁斜拉橋四類體系受力多次超靜定結(jié)構(gòu)從索塔上用若干斜向拉索將梁吊起，使主梁在跨內(nèi)增加了若干彈性支點(diǎn)，減少了梁內(nèi)彎矩，降低梁高，提高了梁的跨越能力只有在斜拉索處于拉緊狀態(tài)才能充分發(fā)揮彈性支撐作用特點(diǎn)梁體尺寸較小，受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制少抗風(fēng)穩(wěn)定性比懸索橋好計(jì)算復(fù)雜，索與梁或塔的連接構(gòu)造比較復(fù)雜施工控制等技術(shù)要求嚴(yán)格2/4/20233李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形1784年，德國Loscher設(shè)計(jì)的木斜拉橋1817年，英國的Dryburgh橋，1838重建1817年，英國的King’sMeadow橋2/4/20234李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形（續(xù)）1868年捷克的FranzJoseph橋1907年法國的Cassagne橋1925年法國的Lezardrieux橋2/4/20235李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形（續(xù)）新加坡Cavenaph橋，1867年2/4/20236李亞東：斜拉橋斜拉橋的現(xiàn)狀發(fā)展－在20世紀(jì)50年代斜拉橋開始得到很快的發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì)，全世界已建成各類斜拉橋300余座（幾乎全是公路橋），我國占1/5左右。趨勢(shì)密索取代稀索預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的興起斜拉橋種類的多樣化技術(shù)問題抗風(fēng)設(shè)計(jì)（大跨）抗震設(shè)計(jì)斜拉索的使用壽命埃及海船上的斜拉天橋2/4/20237李亞東：斜拉橋中外斜拉橋跨度統(tǒng)計(jì)2/4/20238李亞東：斜拉橋各類斜拉橋的跨度發(fā)展2/4/20239李亞東：斜拉橋斜拉橋發(fā)展的原因和條件結(jié)構(gòu)造型新穎（直線感和柔細(xì)感）新材料的應(yīng)用（高強(qiáng)鋼絲，特別是斜拉索卷材）設(shè)計(jì)理論和計(jì)算技術(shù)的進(jìn)步施工技術(shù)的進(jìn)步在400～800m跨度內(nèi)具有很強(qiáng)競(jìng)爭力（經(jīng)濟(jì)效益）

爪哇的竹斜拉橋2/4/202310李亞東：斜拉橋鋼斜拉橋跨度排名前10名橋名橋位

國家年份跨度多多羅Onomichi-Imabari日本1999890諾曼第***LeHavre法國1995856南京二橋南京中國2000628白沙洲***武漢中國2000618青州閩江**福州中國1996605楊浦**上海中國1993602徐浦**上海中國1997590Meiko-ChuoNagoya日本1997590桃夭門大橋**

舟山中國2003580石汕頭中國19985182/4/202311李亞東：斜拉橋混凝土斜拉橋跨度排名前10名橋名橋位

國家年份跨度SkarnsundetTrondheimFjord挪威1991530荊沙長江大橋湖北中國2002500鄂黃大橋湖北中國2001480大佛寺重慶中國2000450長江二橋重慶中國1996444BarriosdeLuna西班牙1983440銅陵大橋安徽中國1995432Helgeland挪威1991425鄖陽湖北中國1994414Elorn法國19944002/4/202312李亞東：斜拉橋橋例：香港昂船洲大橋設(shè)計(jì)（1018m，48億）2/4/202313李亞東：斜拉橋武漢天興洲公鐵兩用長江大橋是國內(nèi)繼武漢、南京、九江、蕪湖長江大橋之后的第五座公鐵兩用長江大橋，也是國內(nèi)最大的公鐵兩用大橋大橋設(shè)計(jì)為主跨480米雙塔雙索面斜拉橋，公路橋面以上塔高123米。正橋長4210.85米，正橋加公路引橋全長9510.85米，其中公鐵合建部分2367.8米。公路6車道、鐵路雙線，橋面全寬27米工程預(yù)計(jì)今年底動(dòng)工，2006年底竣工，估算工程總投資約62億元。2/4/202314李亞東：斜拉橋江蘇南通“萬里長江第一橋”－蘇通大橋江蘇省南通市擬建世界上跨徑最大的斜拉橋位于南通農(nóng)場(chǎng)至蘇州(常熟)徐六涇之間，西距南京約280公里，東距長江入?？诩s100公里。大橋全長7600m，其中雙塔斜拉橋主跨1088m，通航凈高62m，按6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，橋面設(shè)計(jì)車速100公里/小時(shí)，引橋120公里/小時(shí)，南北接線全長約32.2公里總投資在60億元左右，今年年底開工建設(shè)，約5年時(shí)間建成2/4/202315李亞東：斜拉橋二、斜拉橋的總體布置(c)多塔多跨式1、斜拉橋孔跨布置2/4/202316李亞東：斜拉橋斜拉橋孔跨布置（續(xù)）獨(dú)塔單跨式塔跨混合式2/4/202317李亞東：斜拉橋大跨斜拉橋的立面布置實(shí)例法國諾曼底橋日本多多羅橋2/4/202318李亞東：斜拉橋2、主梁的支承體系斜拉橋在塔處及墩(含輔助墩)處的支承形式對(duì)主梁的受力行為以及結(jié)構(gòu)的使用性能影響較大根據(jù)主梁支承條件不同，可分為連續(xù)梁和連續(xù)剛架等連續(xù)梁式斜拉橋：行車順暢，變形縫少，便于采用連續(xù)梁橋的各種施工方法連續(xù)剛架式便于平衡對(duì)稱施工，且抵抗中跨變位的剛度較大2/4/202319李亞東：斜拉橋3、斜拉索的布置輻射形扇形平行形混合形星形a)雙平行索面b)雙斜索面c)單平面d)曲索面索距的選擇－密索(約6~8m)，優(yōu)點(diǎn)：主梁中的彎矩?。诲^固點(diǎn)的構(gòu)造簡單；伸臂施工時(shí)所需輔助支撐較少，每根斜索的截面較小，斜索制造更換較容易2/4/202320李亞東：斜拉橋4、索塔的布置↑縱向型式↑橫向型式↑橫向型式2/4/202321李亞東：斜拉橋三、斜拉橋的構(gòu)造特點(diǎn)主梁截面形式－與所用材料及索面的布置位置有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋常用截面

1、主梁截面

板式分離式雙箱閉合箱形半封閉箱形c)的改進(jìn)式c)的改進(jìn)式雙主梁形倒三角形斯卡恩圣特2/4/202322李亞東：斜拉橋鋼梁橫截面實(shí)例東營黃河大橋諾曼底大橋多多羅大橋2/4/202323李亞東：斜拉橋鋼梁橫截面（正交異性板）2/4/202324李亞東：斜拉橋結(jié)合梁橫截面實(shí)例（續(xù)）①鋼主梁②鋼橫梁③小縱梁④行車軌道梁⑤人行道挑梁⑥預(yù)制橋面板⑦現(xiàn)澆橋面板⑧斜拉索↑安那西斯橋←南浦大橋2/4/202325李亞東：斜拉橋2、斜拉索的構(gòu)造及防護(hù)

拉索的構(gòu)造平行鋼絲股束（ParallelWireStrand，PWS）－將一定根數(shù)（19，37，61，91，127，…）的鍍鋅鋼絲捆扎成股，鋼絲順直無扭轉(zhuǎn)，截面為六角形。圖a，一根平行鋼絞線索（ParallelStrandCable，PSC）－將7絲鋼絞線按平行鋼絲股束的排列方法，布置成六角形截面。圖b封閉式鋼索，中心有一些圓鋼絲，外面則由幾層楔形和Z形的異形鋼絲組成，國內(nèi)沒有工程實(shí)例，圖cabc2/4/202326李亞東：斜拉橋斜拉索的構(gòu)造及防護(hù)（續(xù)）拉索的構(gòu)造（續(xù)）平行鋼絲束（ParallelWireCable，PWC）－將一束平行的預(yù)應(yīng)力鋼絲放在聚乙烯套管內(nèi)（壓注水泥砂漿等防腐），截面不要求是六角形，使用廣泛，圖a超長節(jié)距索－80年代初期開始制造，讓PWS、PWC產(chǎn)生扭角（＜4°），這樣可以纏繞在卷筒上，便于運(yùn)輸，圖b、c高強(qiáng)粗鋼筋索－國內(nèi)應(yīng)用較少2/4/202327李亞東：斜拉橋斜拉索的構(gòu)造及防護(hù)（續(xù)）拉索的防護(hù)－提高拉索的耐久性，增長使用壽命，減少養(yǎng)護(hù)工作鋼絲的防護(hù)－涂防銹底漆，電泳涂漆或鍍鋅，或環(huán)氧涂層

拉索的防護(hù)－柔性索套，半剛性索套和剛性索套

柔性索套：1、封閉索防護(hù)，制作麻煩，費(fèi)用高；2、平行索用塑料罩套（聚乙烯材料）防護(hù)，1980年前后試用的方法，現(xiàn)已不用；3、平行索采用聚乙烯管，在管內(nèi)壓注水泥漿或樹脂等，需要壓漿設(shè)備；4、平行索熱擠PE套防護(hù)，廣泛采用；5、鋼絞線索內(nèi)用PE套管（對(duì)每股鋼絞線），外用聚乙烯硬管半剛性索套和剛性索套：套管用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼管作成，可以增大剛度，減小撓度，但施工較復(fù)雜，索套迎風(fēng)面積大（對(duì)抗風(fēng)不利）

2/4/202328李亞東：斜拉橋環(huán)氧全涂裝無粘結(jié)筋（一根鋼絞線）2/4/202329李亞東：斜拉橋斜拉索的更換廣州海印大橋，中跨175m的三跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1988年建成，PE套管防護(hù)，1995年出現(xiàn)拉索斷落和松弛，對(duì)186根索全部更換，耗資2000萬濟(jì)南黃河大橋，中跨220m的五跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1982年建成，鋁管加水泥漿防護(hù)，鋼絲銹蝕嚴(yán)重，1995年對(duì)88根索全部更換犍為岷江大橋，中跨240m的五跨雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1990年建成，熱擠PE套管防護(hù)，鋼絲銹蝕嚴(yán)重，2000底年對(duì)全部根索予以更換，耗資1000余萬其他拉索防護(hù)加固的橋梁：上海新五橋，廣東九江大橋，紅水河鐵路橋等2/4/202330李亞東：斜拉橋爬纜索機(jī)器人功能沿索爬升功能纜索檢測(cè)功能纜索清洗功能上海交大97年試研制2/4/202331李亞東：斜拉橋3、錨具：平行鋼絲索DINA（冷鑄鐓頭）錨HiAm錨頭鋼絲鐓頭2/4/202332李亞東：斜拉橋3、錨具：平行鋼絞線索VSLSSL(SingleStrandInstallation)2000斜拉索體系2/4/202333李亞東：斜拉橋4、斜拉索與混凝土梁的錨固型式2/4/202334李亞東：斜拉橋四、斜拉橋的計(jì)算分析要點(diǎn)高次超靜定結(jié)構(gòu)，需采用有限元法并借助于電子計(jì)算機(jī)來進(jìn)行；柔性索視為桿單元，主梁和索塔則作為梁單元可簡化成平面結(jié)構(gòu)，用橫向分布系數(shù)來計(jì)入空間影響非線性結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)變形較大，塔及主梁中有彎矩與軸向壓力的相互影響，以及拉索自重垂度引起的索力與變形間的非線性變化）斜索的非線性影響（Ernst公式）：恒載內(nèi)力計(jì)算較為復(fù)雜按施工程序分階段進(jìn)行拉索拉力的調(diào)整與結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力的關(guān)系（右圖）拉索初始張拉力的確定活載內(nèi)力計(jì)算可采用一般線性結(jié)構(gòu)的分析方法。

2/4/202335李亞東：斜拉橋斜拉索拉力與主梁、索塔內(nèi)力的關(guān)系2/4/202336李亞東：斜拉橋五、斜拉橋施工方法簡介可采用適合于梁式橋施工的任一合適方法，如支架上拼裝或現(xiàn)澆，懸臂拼裝或澆筑，頂推法和平轉(zhuǎn)法由于斜拉橋梁體尺寸較小，各節(jié)段間有拉索，索塔還可以用來架設(shè)輔助鋼索，因此對(duì)各種無支架施工法更為有利各方法的適用跨度支架上拼裝或現(xiàn)澆：100m左右頂推法和平轉(zhuǎn)法：不超過200m懸臂拼裝或澆筑：可達(dá)近900m2/4/202337李亞東：斜拉橋懸臂施工懸臂施工法工序：修建索塔；吊裝或現(xiàn)澆主梁節(jié)段；安裝斜拉索并張拉；兩者交替進(jìn)行直至合龍。施工控制：在施工過程中，斜拉索的索力和主梁線形需要根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整，且一般需在全橋合龍后對(duì)索力進(jìn)行最終調(diào)整。

2/4/202338李亞東：斜拉橋懸臂施工圖片2/4/202339李亞東：斜拉橋轉(zhuǎn)體施工圖片2/4/202340李亞東：斜拉橋牽索式掛籃（武漢長江二橋）2/4/202341李亞東：斜拉橋牽索式掛籃（宜賓中壩大橋）牽索式掛籃的特點(diǎn)效率系數(shù)2/4/202342李亞東：斜拉橋牽索掛籃施工（澳大利亞）2/4/202343李亞東：斜拉橋斜拉索施工平行鋼絲索：工廠制作，現(xiàn)場(chǎng)整體安裝；若索很長（重），其吊裝施工較為困難。鋼絞線索：工廠制作半成品，現(xiàn)場(chǎng)按長度下料安裝并最終形成索；索力控制相對(duì)繁瑣費(fèi)時(shí)。

2/4/202344李亞東：斜拉橋六、斜拉橋圖片欣賞2/4/202345李亞東：斜拉橋鄂黃長江公路大橋等鄂黃長江公路大橋：主橋?yàn)?5+200+480+200+55m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力砼漂浮體系斜拉橋，2002年合龍巴東長江公路大橋：雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土漂浮體系斜拉橋，主跨388m，2001年開工荊沙長江公路大橋：大橋共由九個(gè)橋段組成，其中北汊通航孔橋?yàn)?00+500+200mPC斜拉橋，南汊通航孔橋?yàn)?60+300+97mPC斜拉橋鄂黃長江公路大橋2/4/202346李亞東：斜拉橋香港汲水門大橋公鐵兩用，主跨430m，混合梁，鋼絞線，1997年2/4/202347李亞東：斜拉橋?qū)幉ㄕ袑毶酱髽蝾A(yù)應(yīng)力混凝土雙索面獨(dú)塔斜拉橋，74.7+258+185(102+83)+49.5m，4.6億1995年開工，98年9月24日懸臂施工到23＃塊時(shí)，梁體（16＃？底板）突然斷裂，主要原因：設(shè)計(jì)2000年9月修復(fù)后架通2/4/202348李亞東：斜拉橋汕頭石大橋結(jié)合梁，鋼絞線索，主跨518m，1998年2/4/202349李亞東：斜拉橋宜昌夷陵長江大橋三塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，鋼絞線索主跨348m，梁段預(yù)制拼裝，2001年完工2/4/202350李亞東：斜拉橋香港TingKan橋三塔斜拉橋，主跨448m2/4/202351李亞東：斜拉橋廣東西江金馬大橋最大跨徑的砼獨(dú)塔斜拉橋主跨283＋283m

2/4/202352李亞東：斜拉橋重慶：馬桑溪大橋等馬桑溪大橋：179＋360＋179m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，VSLSSI2000鋼絞線斜拉索體系，2001年底完工大佛寺大橋：主跨450m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，2001年9月合龍重慶長江二橋：主跨444m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1996年建成王家沱大橋：主跨530m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，待建馬桑溪大橋2/4/202353李亞東：斜拉橋重慶石門大橋主橋?yàn)?00＋230ｍ單索面獨(dú)塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，平行索，1988年建成通車2/4/202354李亞東：斜拉橋天津海