懸索橋構(gòu)造特點(diǎn)與設(shè)計(jì)特點(diǎn)概述

懸索橋構(gòu)造特點(diǎn)與設(shè)計(jì)特點(diǎn)概述8.1懸索橋概述懸索橋的定義懸索橋由主纜索、塔架、錨碇、吊桿、加勁梁和橋面等主要構(gòu)件所組成，橋面荷載經(jīng)加勁梁、吊桿傳給主纜索，再由主纜索傳至塔架和兩端的錨碇。8.1懸索橋概述懸索橋的發(fā)展1883年，第一座現(xiàn)代懸索橋，美國Brooklyn橋，主跨486m1931年，第一座突破千米的懸索橋—主跨1006米的美國紐約華盛頓橋1937年，主跨1280米的懸索橋，美國舊金山金門大橋1940年，美國華盛頓州

塔科馬懸索橋8.1懸索橋概述懸索橋的發(fā)展1997年，丹麥大海帶橋,主跨1624米懸索橋1997年，中國香港青馬大橋,主跨1377米,是當(dāng)時(shí)最大跨度公鐵二用懸索橋1998年，日本明石海峽大橋，主跨1991米，是世界最大跨度懸索橋1999年，中國江陰長江大橋，主跨1385米，中國第一座超千米懸索橋8.1懸索橋概述懸索橋的發(fā)展進(jìn)入二十世紀(jì)以來，懸索橋進(jìn)入了一個(gè)朝低高度主梁、高強(qiáng)度材料和大跨徑方向發(fā)展的階段，加勁梁以桁架為主，梁的高跨比在1/150左右。二戰(zhàn)后，懸索橋進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，歐洲各國采用了抗風(fēng)性能好的薄壁箱形截面加勁梁。8.1懸索橋概述我國懸索橋的發(fā)展汕頭海灣大橋西陵長江大橋(主跨900米)廣東虎門大橋(主跨888米)香港青馬橋(主跨1377米)江陰長江大橋（主跨1385m）8.1懸索橋概述按錨固形式分地錨式：主纜拉力依靠錨固體傳遞給地基。自錨式：主纜拉力水平分力直接傳遞給加勁梁（軸向壓力）承受；豎直分力（較?。┯啥酥c(diǎn)承受。適宜：跨度不大、軟土地基、城市橋等。按力學(xué)性態(tài)分柔性懸索橋剛性懸索橋8.1懸索橋概述典型的懸索橋美國新的舊金山海灣大橋方案8.1懸索橋概述典型的懸索橋美國金門大橋8.1懸索橋概述典型的懸索橋明石海峽橋8.1懸索橋橋概述述典型的的懸索索橋江陰長長江公公路大大橋8.2懸索橋橋構(gòu)造造特點(diǎn)點(diǎn)主纜結(jié)構(gòu)體體系中中的主主要承承重構(gòu)構(gòu)件；；通過過塔頂頂索鞍鞍懸掛掛在主主塔上上并錨錨固于于兩端端錨固固體中中的柔性承承重構(gòu)構(gòu)件。。8.2懸索橋橋構(gòu)造造特點(diǎn)點(diǎn)主塔是懸索索橋抵抵抗豎向荷荷載的主要要承重重構(gòu)件件；支支承主主纜的的重要要構(gòu)件件8.2懸索橋橋構(gòu)造造特點(diǎn)點(diǎn)加勁梁梁懸索橋橋承受受風(fēng)荷荷載和和其它它橫向水水平力力的主要要構(gòu)件件，提供橋橋面和和防止止橋面面發(fā)生生過大大的撓撓曲變變形和和扭曲曲變形形，主要承承受彎彎曲內(nèi)內(nèi)力8.2懸索橋橋構(gòu)造造特點(diǎn)點(diǎn)吊索將加勁勁梁自自重、、外荷荷載傳傳遞到到主纜纜的傳傳力構(gòu)構(gòu)件，，是連連系加加勁梁梁和主主纜的的紐帶帶。8.2懸索橋橋構(gòu)造造特點(diǎn)點(diǎn)錨碇錨固主主纜的的結(jié)構(gòu)構(gòu)，它它將主主纜中中的拉拉力傳傳遞給給地基基8.3懸索橋橋的構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)主纜結(jié)構(gòu)形形式雙面平平行主主纜（（絕大大多數(shù)數(shù)）；；單面面主纜纜；空空間主主纜；；復(fù)式式主纜纜（雙雙鏈吊吊橋：：朝朝陽大大橋））。截面形形狀（（六角角形））尖頂形形；平頂形形；方陣式式；8.3懸索橋橋的構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)主纜編制方方法——AS法通過牽牽引索索作來來回走走動(dòng)的的編絲絲輪，，每次次將兩兩根鋼鋼絲從從一端端拉到到另一一端，，待鋼鋼絲達(dá)達(dá)到一一定數(shù)數(shù)量后后（可可達(dá)400～500根）編編扎成成一根根索股股。鋼鋼束股股數(shù)較較少，，便于于集中中錨固固，起起吊設(shè)設(shè)備輕輕便；；架設(shè)設(shè)主纜纜時(shí)抗抗風(fēng)較較弱所所需勞勞動(dòng)力力也較較多。。8.3懸索橋橋的構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)主纜編制方方法——PS法避免了了鋼絲絲編成成鋼絲絲束股股的作作業(yè)從從而加加快主主纜的的施工工進(jìn)度度，但但要求求大噸噸位的的起重重運(yùn)輸輸設(shè)備備和拽拽拉設(shè)設(shè)備來來搬運(yùn)運(yùn)鋼絲絲束股股。目目前多多采用用61、91、127Φ5左右鋼鋼絲，，最重重可達(dá)達(dá)40噸。8.3懸索橋橋的構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)主纜的的保護(hù)護(hù)銹蝕原原因架設(shè)期期間水水份進(jìn)進(jìn)入；；防護(hù)護(hù)完成成后線線形變變化、、溫度度變化化引起起伸縮縮而導(dǎo)導(dǎo)致粗粗糙表表面的的油漆漆開裂裂和索索夾上上受損損的密密封部部位開開裂，，水的的滲入入導(dǎo)致致主纜纜濕度度高而而銹蝕蝕。防護(hù)方方法施工期期間鍍鍍鋅鋼鋼絲外外涂底底漆或或者樹樹脂類類，然然后手手工滿滿刮膩膩?zhàn)樱?，再纏纏繞鋼鋼絲（（退火火鍍鋅鋅Φ4鋼絲）），最最后作作外涂涂裝。8.3懸索橋橋的構(gòu)構(gòu)造特特點(diǎn)改良措措施：：以S形截面面的纏纏繞鋼鋼絲代代替圓圓端面面鋼絲絲，使使主纜纜表面面光滑滑、絲絲絲相相扣，，油漆漆不易易開裂裂、水水不能能滲入入。開空氣氣導(dǎo)入入法：：將除除濕機(jī)機(jī)產(chǎn)生生的干干燥空空氣用用管道道輸送送，通通過入入口索索夾輸輸入主主纜，，經(jīng)出出口索索夾排排出主主纜（（出入入口索索夾間間距140米左右）），一般般可維持持相對(duì)濕濕度在40％以下。。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)吊索布置形式式：豎直直；傾斜斜（提高高整體振振動(dòng)時(shí)的的結(jié)構(gòu)阻阻尼值））。材料：剛剛性吊桿桿（少量量小跨：：圓鋼或或鋼管））；柔性性吊索：：鋼絲繩繩或者平平行鋼絲絲索（多多采用））。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)吊索鋼絲繩索索繩心式：：以一股股鋼絲繩繩為中央央形心，，外圍用用鋼絲束束股圍繞繞扭絞而而成。股心式：：7股鋼絲束束股扭絞絞而成，，中央一一股為股股心。注意：鋼鋼絲束股股的扭絞絞方向與與其間鋼鋼絲的扭扭轉(zhuǎn)方向向相反。。平行鋼絲絲索（PWS）：多根根Φ5～7鍍鋅鋼絲絲外加PE套管。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)索夾作用剛性索夾夾與柔而而松的主主纜索體體間的連連接為不不穩(wěn)定連連接。依依靠摩擦擦力來保保證主纜纜在受拉拉產(chǎn)生收收縮變形形時(shí)也不不致滑動(dòng)動(dòng)。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)索夾構(gòu)造六邊形（（中小跨跨）：少少用；圓形一對(duì)鑄鋼鋼半圓構(gòu)構(gòu)件以高高強(qiáng)螺栓栓相連接接，依靠靠高強(qiáng)螺螺栓擰緊緊8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)吊索與索索夾的聯(lián)聯(lián)結(jié)方式式4股騎跨式式兩根兩端端帶錨頭頭的鋼絲絲繩索繞繞跨在索索夾頂部部的嵌索索槽中，，錨頭與與加勁梁梁連接。。不宜用用平行鋼鋼絲索，，索夾分分左右兩兩半。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)吊索與索索夾的聯(lián)聯(lián)結(jié)方式式雙股銷鉸鉸式兩根下端端帶錨頭頭、上端端帶銷鉸鉸的鋼絲絲繩索或或平行鋼鋼絲索，，上端利利用銷鉸鉸與索夾夾下的耳耳板（吊吊板）連連接，下下端用錨錨頭或者者同樣用用銷鉸與與加勁梁梁連接。。索夾分分上下兩兩半。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)吊索與索索夾的聯(lián)聯(lián)結(jié)方式式8.3懸索橋的的構(gòu)造特點(diǎn)吊索與主主纜連接接4股騎跨式式8.3懸索橋的的構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)吊索與主主纜連接雙股銷鉸鉸式索索箍索索夾8.3懸索橋的的構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)騎跨式吊吊索與與主纜（（索夾））

以及及與加勁勁梁之之間的連連接8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)橋塔材料圬工（古古老、小小跨簡易易）鋼筋砼（（框架式式；實(shí)心心矩形或或者箱形形）最高高155米鋼（框架架式、桁桁架式；；箱形、、多格箱箱形、H形）8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)橋塔橋塔縱向向結(jié)構(gòu)形形式搖柱塔（擺動(dòng)式式）：單單柱塔下下設(shè)鉸、、塔頂索索鞍固定定于塔，，適于小小跨。柔性塔：一般為為下端固固定式，，塔頂水水平變位位量相對(duì)對(duì)較大，，適于大大跨。剛性塔：塔頂水水平變位位量相對(duì)對(duì)較小，，單柱或或者A形，多用用于多跨跨懸索橋橋的中間間塔柱，，縱向剛剛度較大大，塔頂頂位移小小從而減減小加勁勁梁內(nèi)的的應(yīng)力。。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)橋塔橋塔橫向向結(jié)構(gòu)形形式：剛構(gòu)式（（框架式式）：單單層或者者多層門門架，明明快簡潔潔桁架式：：若干組組交叉的的斜桿與與水平橫橫梁組成成桁架，，施工時(shí)時(shí)稍顯困困難混合式：：僅在橋橋面以下下設(shè)置交交叉斜桿桿以改善善受力和和經(jīng)濟(jì)性性能8.3懸索橋構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)橋塔8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)橋塔塔柱橫向向可豎直直或者稍稍帶傾斜斜（斜柱柱式）或或轉(zhuǎn)折點(diǎn)點(diǎn)（折柱柱式），，后兩者者穩(wěn)定性性能好且且較為經(jīng)經(jīng)濟(jì)。鋼筋砼剛剛構(gòu)式橋橋塔是懸懸索橋的的橋塔最最佳選擇擇。8.3懸索橋構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)加勁梁8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)加勁梁比較項(xiàng)目加勁梁形式鋼桁梁鋼箱梁砼箱梁抗風(fēng)性能渦流激振最不易發(fā)生易發(fā)生不易發(fā)生自激振動(dòng)可能性大可能性小靜態(tài)阻力系數(shù)大小小風(fēng)致變形大小小結(jié)構(gòu)剛度小大結(jié)構(gòu)梁高高低低用鋼量最大低最低橋面系一般與主梁分離一般與主梁結(jié)合為整體為主梁的一部分制造制造桿件多，節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，標(biāo)準(zhǔn)化大量生產(chǎn)困難箱梁由板構(gòu)件組成，標(biāo)準(zhǔn)化大量生產(chǎn)容易工廠預(yù)制節(jié)段，標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)容易施工架設(shè)單根桿件平面構(gòu)件立體節(jié)段多樣化節(jié)段法架設(shè)或與現(xiàn)澆節(jié)段并用預(yù)制節(jié)段法養(yǎng)護(hù)養(yǎng)護(hù)維修油漆養(yǎng)護(hù)難油漆養(yǎng)護(hù)方便一般無需養(yǎng)護(hù)橋面菲結(jié)合型損傷時(shí)易與主梁結(jié)合損傷難維修損傷時(shí)易維修此外，鋼鋼板梁也有采用用8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)錨碇（地錨式懸懸索橋））由主纜的錨錨碇架及及固定裝裝置、錨錨塊、錨錨塊基礎(chǔ)礎(chǔ)組成基本分類類重力式錨錨碇隧道式錨錨碇巖錨8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)錨碇（地錨式懸懸索橋））重力式錨錨碇：依依靠錨塊自重重來抵抗主主纜的豎豎直分力力，水平平分力則則由錨碇碇與地基基之間的的摩阻力力（包括括側(cè)壁的的）或者者嵌固阻阻力來抵抵抗。前錨式：：主纜采采用PS法施工時(shí)時(shí)的纜索索錨固方方式，支支承（定定位）鋼鋼構(gòu)架與與傳力鋼鋼構(gòu)架的的結(jié)合。。后錨式：：主纜采用用AS法施工時(shí)時(shí)的纜索索錨固方方式，鑄鑄鋼索靴靴與眼桿桿的結(jié)合合。目前預(yù)應(yīng)應(yīng)力錨拉拉工藝已已經(jīng)陸續(xù)續(xù)取代前前兩者。。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)錨碇（地錨式懸懸索橋））隧道式錨錨碇（巖巖洞式））主纜散開開后各索索股通過過巖洞中中的混凝凝土錨塊塊內(nèi)埋設(shè)設(shè)的錨梁梁與拉桿桿的伸出出端連接接，并利利用預(yù)應(yīng)應(yīng)力工藝藝調(diào)整松松緊。巖錨（巖巖孔錨））：各索股先先分散在在各個(gè)巖巖孔內(nèi)（（每股一一個(gè)孔）），最后后再進(jìn)入入錨固室室。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)錨碇（地錨式懸懸索橋））8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)（（重力錨錨碇實(shí)例例）8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)目前常采采用的錨錨碇構(gòu)造造8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)其它的特特殊的錨錨碇多跨懸索索橋的共共用錨墩墩三角形空空腹構(gòu)架架式重力力錨平板式重重力錨軟土層中中的深基基礎(chǔ)重力力錨8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)索鞍（鞍鞍座）塔頂主索索鞍塔頂主索索鞍邊跨靠近近岸端的的墩架或或鋼排架架的頂部部，改變變主纜在在豎平面面內(nèi)的傾傾角展束錨固固索鞍多設(shè)置在在橋臺(tái)上上，使構(gòu)構(gòu)成主纜纜的許多多鋼絲束束股在水水平向及及豎直向向分散開開的支撐撐鞍座，，并導(dǎo)引引各索股股入錨固固部分。。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)索鞍（鞍鞍座）塔頂主索索鞍：鞍槽、腹腹板底板板和加勁勁肋板等等（腹板板傳遞鞍鞍槽壓力力，橫肋肋加強(qiáng)））構(gòu)成布置形式式：兩塊斜腹腹板；單單（兩））塊豎腹腹板8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)索鞍（鞍鞍座）塔頂鞍槽槽的縱向向曲率半半徑：縱向圓弧弧半徑（（可為縱縱向非對(duì)對(duì)稱多段段圓?。┎恍∮谟谥骼|直直徑的8～12倍，入口口處鞍槽槽半徑局局部略小小以防破破壞主纜纜防腐。。鞍槽的截截面形狀狀：配合合主纜鋼鋼絲索股股的排列列形狀。。制造方法法：全鑄鑄、鑄件件鞍槽＋＋焊接鋼鋼板（鑄鑄焊）——傾向、全全焊。8.3懸索橋的的構(gòu)造特特點(diǎn)散索鞍構(gòu)造形式式：為調(diào)調(diào)節(jié)主纜纜在各種種條件下下的長度度變化，，散索鞍鞍由輥軸軸、搖軸軸支承，，或者作作成擺柱柱構(gòu)件。。鞍槽的縱縱向曲率率半徑：：入口處處鞍槽形形狀與塔塔頂鞍槽槽相同，，出口處處略小，，滿足轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向和散散索。鞍槽的截截面形狀狀：配配合主纜纜鋼絲索索股的排排列形狀狀。8.3懸索橋構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)點(diǎn)塔頂鞍座座虎門主索鞍江陰主索鞍散索鞍8.4懸索橋的的結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)特點(diǎn)點(diǎn)跨度比（（邊跨與與中跨之之比）一般取值值自由度度較小，，為0.3～0.5單位橋長用鋼量隨隨跨度比的減小而而增大；結(jié)構(gòu)的豎向變形及及豎向撓角隨跨度度比的減小而減小小取消懸吊的邊跨加加勁梁又導(dǎo)致結(jié)構(gòu)構(gòu)的整體剛度降低低大跨懸索橋多小邊邊跨來增加剛度的的同時(shí)又使用鋼量量較省，跨度比在在0.2～0.4之間。8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)垂跨比（主纜矢矢跨比）（f/l）一般取值范圍為為1/9～1/12垂跨比對(duì)主纜拉力力影響較大，垂跨跨比越小主纜拉力力越大鋼橋塔的用鋼量隨隨垂跨比的增加而而增加8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)垂跨比（主纜矢矢跨比）垂跨比越大，懸索索橋的豎向、橫向向整體剛度越大對(duì)振動(dòng)特性的影響響：垂跨比增大時(shí)時(shí)，豎向撓振固有有頻率和極慣矩降降低；扭振固有頻頻率增大8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)高跨比（加勁梁高高與主孔跨度之比比）加勁梁在恒載作用用下除了承受與吊吊索節(jié)間長度有關(guān)關(guān)的撓曲應(yīng)力外，，一般處于無應(yīng)力力狀態(tài)，加勁梁高度與主孔孔跨度基本沒有關(guān)關(guān)系減小加勁梁豎向變變形的有效辦法是是減小跨度比而不不是增大加勁梁高高度8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)高跨比（加勁梁高高與主孔跨度之比比）一般而言，桁架式式加勁梁的高度為為8～14米，箱型加勁梁高高度為2.5～4.5米。已建桁架式加勁梁梁懸索橋的高跨比比大致在1/180～1/70；箱型加勁梁懸索橋橋的高跨比大致在在1/400～1/300；8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)寬跨比一般中小跨度橋梁梁：（B/l）一般取值范圍為為大于等于1/20但是大跨度懸索橋橋的寬跨比尚無合合理而科學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)。8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)寬跨比一般而言，寬跨比比越大，梁體越寬寬，梁體橫向撓曲曲剛度越大已建大跨度懸索橋橋的寬跨比大致在在1/40～1/60。8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)加勁梁的支承體系系簡支（雙鉸）體系系適于邊跨建筑高度度小、曲線邊跨。。由于邊跨主纜的的垂度較小對(duì)荷載載變形有利，架設(shè)設(shè)主纜時(shí)索鞍預(yù)偏偏量較大；梁端用用吊桿或者擺柱作作支撐的懸浮體系系，縱向位移不受受限制。不太適合合鐵路橋。8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)加勁梁的支承體系系連續(xù)體系加勁梁撓度（豎向向及橫向）、梁端端角變位及伸縮量量較小。但是，主主塔支點(diǎn)處產(chǎn)生較較大彎距；梁穿過過塔，使塔柱間橫橫向間距大，基礎(chǔ)礎(chǔ)尺寸也相應(yīng)加大大；制造、架設(shè)誤誤差以及基礎(chǔ)的不不均勻沉降對(duì)加勁勁梁應(yīng)力影響較大大。8.4懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)特點(diǎn)加勁梁的支承體系系：單跨懸索橋中的一一些特殊布置：單跨懸索橋加勁梁梁在兩個(gè)非懸吊的的邊跨內(nèi)各帶