斜拉橋主梁截面斜鎖及索塔構(gòu)造特點(diǎn)

斜拉橋主梁截面、斜鎖及索塔構(gòu)造特點(diǎn)一、斜拉橋的特點(diǎn)

斜拉橋是由主梁、塔柱和斜拉索三部分組成的一種組合體系結(jié)構(gòu)。利用由塔柱伸出的斜拉索為鋼筋混凝土主梁的彈性支承，以代替中間支墩，借以降低主梁的截面彎矩，減輕自重，顯著得增大了跨越能力。同時(shí)，斜拉索拉力的水平分力對主梁起著軸向預(yù)應(yīng)力作用，可以增強(qiáng)主梁的抗裂性能，節(jié)減了主梁高強(qiáng)鋼材的用量。

從其力學(xué)特性分析，與傳統(tǒng)的梁式橋比較，斜拉橋除斜拉索的水平分力所產(chǎn)生的軸向力影響外，大體上具有彈性支承連續(xù)梁的性能；和懸索橋相比，作用在斜拉橋主梁上的荷載通常是由錨固點(diǎn)直接傳給斜拉索的；預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋更能充分發(fā)揮材料的性能；斜拉橋中，因斜拉索被張拉成直線形狀，不發(fā)生大的位移，故斜拉橋整體剛度要比懸索橋大的多。

斜拉橋充分利用斜拉索的剛性，巧妙地將索與梁結(jié)合起來。因此，斜拉橋這一橋式屬于梁式橋與懸索橋之間的大跨度橋梁，它可有效的用于100—600m之間的跨度。

根據(jù)以上特點(diǎn)，預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋具有下列顯著的優(yōu)越性：

1．跨越能力大；

2．具有良好的結(jié)構(gòu)剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性；

3．依靠斜拉索的應(yīng)力調(diào)整，能設(shè)計(jì)的很經(jīng)濟(jì)；

4．結(jié)構(gòu)輕巧，適應(yīng)性強(qiáng)；

5．利用斜拉索，發(fā)揮無支架施工的優(yōu)越性。二、斜拉橋的總體布置（一）孔跨布置

1.雙塔三跨式這是一種最常見的斜拉橋孔跨布置方式。由于它的主跨跨徑較大，一般可適用于跨越較大的河流。如下圖所示。

主跨跨徑L2與邊跨跨徑L1之間的比例關(guān)系根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料為：

鋼斜拉橋：L1＝(0.40-0.45)L2；

其他斜拉橋：L1＝(0.33—0.50)L2；一般接近于L1＝0.4L2。國內(nèi)統(tǒng)計(jì)資料顯示：上海楊浦大橋(鋼)：L2＝602m，L1＝243m，L1＝0.40L2；武漢長江二橋(混凝土)：L2＝400m，L1＝l80m，L1＝0.45L2；山東東營黃河大橋(鋼)：L2＝288m，L1＝136．5m，L1＝0.47L2；廣西紅水河鐵路橋(混凝土)：L2＝96m，L1＝48m，L1＝0.5L2。

解決較大應(yīng)力幅產(chǎn)生疲勞問題的辦法：使邊跨伸出一懸臂端(端支點(diǎn)內(nèi)移)，由此對端支點(diǎn)產(chǎn)生預(yù)壓，減小端支點(diǎn)上抬傾向，以減小端錨索的應(yīng)力幅。如下圖所示的武漢長江二橋就是這樣做的。

2.獨(dú)塔雙跨式

這也是一種常見的斜拉橋孔跨布置方式，如下圖所示。由于它的主孔跨徑一般比雙塔三跨式的主孔跨徑小，適用于跨越中小河流和城市通道。

獨(dú)塔雙跨式斜拉橋的主跨跨徑L2與邊跨跨徑L1之間的比例關(guān)系一般為L1＝（0.5—0.8）L2，但多數(shù)接近于L1＝0.66L2。國內(nèi)資料統(tǒng)計(jì)為：重慶石門橋(混凝土)：L2＝230m，L1＝200m，L1＝0.87L2；廣東南海西樵橋(混凝土)：L2＝125m，L1＝110m，L1＝0.88L2；武漢漢水月湖橋(混凝土)：L2＝232m，L1＝138m，L1＝0.59L2；

重慶石門嘉陵江橋

武漢漢水月湖橋

3.三塔四跨式和多塔多跨式

斜拉橋很少采用三塔四跨式或多塔多跨式，因?yàn)橹虚g塔頂沒有端錨索來有效地限制它的變位。因此，柔性結(jié)構(gòu)的斜拉橋或懸索橋采用多塔多跨式將使結(jié)構(gòu)柔性進(jìn)一步增大，隨之而來的是變形過大。

三塔四跨式（洞庭湖大橋）

在必須采用多塔多跨式斜拉橋時(shí)，可將中間做成剛性索塔，或用拉索對中間塔頂加勁，如香港汀九大橋。

三塔四跨式（香港汀九大橋）

多塔多跨式（MillauViaduct）

（二）斜索布置1.索面布置索面布置一般有3種類型，即單索面、豎向雙索面和斜向雙索面。

單索面雙索面斜向雙索面

單索面（錢江三橋）

從力學(xué)角度來看，采用單索面時(shí)，拉索對抗扭不起作用。因此，主梁應(yīng)采用抗扭剛度較大的截面。采用雙索面時(shí)，作用于橋梁上的扭矩可由拉索的軸力來抵抗，主梁可采用較小抗扭剛度的截面。至于斜向雙索面，它對橋面梁體抵抗風(fēng)力扭振特別有利。

斜向雙索面（?？谑兰o(jì)大橋）

2.索面三形狀索面三形狀三主要三有3種基三本類三型，三即放射三形、三扇形三和豎三琴形。放射三形三豎琴三形三扇形PA三SC三O-三KE三NN三EW三IC三K（放三射形三）豎琴三形（三西樵三山橋三）扇形三（海三印橋三）根據(jù)三力學(xué)三觀點(diǎn)三，以放三射形三較優(yōu)。原三因是三：(1三)斜索三與水三平面三的平三均交三角較三大，三斜索三垂直三分力三對梁三的支三承效三果較三大，三而對三主梁三產(chǎn)生三的軸三力較三??；(2三)因斜三索的三水平三分力三在塔三頂基三本平三衡，三塔的三彎矩三較小三。但三放射三形的三斜索三集中三匯交三于塔三頂，三塔頂三構(gòu)造三細(xì)節(jié)三較為三復(fù)雜三。反三之，豎琴三形由于三所有三斜索三的傾三角相三同，三錨固三點(diǎn)結(jié)三構(gòu)可三以單三一化三，塔三上錨三固點(diǎn)三的間三距大三，對三索塔三的受三力有三利。扇形布置三則介三于兩三者之三間，三它的三斜索三垂直三分力三小于三放射三形但三大于三豎琴三形，三而水三平分三力大三于放三射形三小于三豎琴三形。三塔上三錨固三點(diǎn)的三間距三也同三樣介三于放三射形三和豎三琴形三之間三。3.索距三的布三置索距三的布置，可三以分三為“三稀索三”與三“密三索”三?，F(xiàn)三代斜三拉橋三則多三為“三密索三”密索三優(yōu)點(diǎn)如下三：(1三)索距三小，三主梁三彎矩三??；(2三)索力三較小三，錨三因點(diǎn)三構(gòu)造三簡單三；(3三)錨固三點(diǎn)附三近應(yīng)三力流三變化三小，三補(bǔ)強(qiáng)三范圍三小；(4三)便于三伸臂三架設(shè)三；(5三)易于三換索三。稀索密索三（法三國諾三曼底三大橋三）（三三）梁三體布三置1.連續(xù)三體系在斜三拉橋三的全三長范三圍內(nèi)三，梁三體布三置成三連續(xù)三的形三式，如圖三：連續(xù)三的梁三體（三湖北三荊州三長江三大橋三）在某三些場三合下三，由三于結(jié)三構(gòu)受三力的三需要三，還三可將三梁體三的連三續(xù)延三伸至三斜拉三橋以三外部三分，三即斜三拉橋三的梁三體還三與其三邊跨三或主三跨以三外部三分的三引橋三跨或三其他三跨的三梁體三相連三。梁體三連續(xù)三的延三伸（三日本Ay三un三os三e三Br三id三ge）斜拉三與連三續(xù)混三合（三招寶三山橋三）2.非連三續(xù)體三系一是三在斜三拉橋三主跨三中央三部分三插入三一小三跨簡三支結(jié)三構(gòu)。三二是三以“三剪力三鉸”三代替三簡支三結(jié)構(gòu)三，這三種剪三力鉸三的功三能是三只傳三軸力三、剪三力，三不傳三彎矩三。3.主梁三的跨三高比主梁三的跨高三比是指三主跨L2與梁三高H的比三值。三現(xiàn)代三密索三式斜三拉橋三主梁三的跨三高比三一般三在10三0—三15三0之間三。至三于鐵三路、三公鐵三兩用三斜拉三橋。三特別三是主三梁為三鋼桁三架梁三的，三其主三梁的三跨高三比不三足30，如三下圖三的蕪三湖長三江大三橋。（四三）索三塔布三置1.塔架三的形三式單索三面斜三拉橋三和雙三索面三斜拉三橋索三塔塔三架的三縱向三布置三形式三如圖三所示三：倒Y形（三濟(jì)南三黃河三橋）圖中三的(a三)為單三柱形三，(b三)為雙三柱形三，(c三)為門三形，(d三)為H形，(f三)為斜三腿門三式，(h三)為A形，(i三)為倒V形，(j三)為倒Y形；(k三)為寶三石式三。雙柱三形及三門形三塔架三的面三內(nèi)剛?cè)茸钊?，三適用三于中三小跨三徑的三斜拉三橋。三對較三大跨三徑的三斜拉三橋，三從改三善扭三振的三角度三出發(fā)三，一三般傾三向采三用A形的三或倒Y形的三索塔三。H形（三東營三黃河三橋）斜腿三門式三（天三津永三和橋三）倒Y形（三楊浦三大橋三）2.塔的三高跨三比塔的三高跨三比范三圍如三下圖三所示三。索三塔的三適宜三高度H要由三經(jīng)濟(jì)三比較三來決三定。H/三l2=1三/4～1/三7H/三l2=1三/2三.7～1/三4.三7（五三）斜三拉橋三的錨三拉體三系一般三來說三，懸三索橋三的主三纜多三數(shù)是三地錨三體系三；而三斜拉三橋的三斜索三則相三反，三多數(shù)三是自三錨體三系。自錨三體系三斜拉三橋的三端錨三索地錨三式斜三拉橋地錨三式斜三拉橋三、三主梁三截面（一三）鋼三梁1.工字三形鋼三主梁如下三圖所三示，三一般三采用三兩根三工字三形鋼三主梁三的“三雙主三梁”三布置三。工字三形鋼三主梁三（汀三九大三橋）斜索三下端三一般三直接三錨固三在鋼三主梁三上，三其錨三固細(xì)三節(jié)如三下圖三所示三。汀九三大橋三的錨三固2.鋼箱三梁截三面主三梁鋼箱三梁截三面，三可以三采用三相當(dāng)三于工三字形三雙主三梁的三布置三方式三，只三是將三工字三形鋼三梁換三成鋼三箱梁三。在三現(xiàn)代三斜拉三橋中三，鋼三主梁三更多三地采三用整三體構(gòu)三造的三流線三型扁三平鋼三箱梁。南京三長江三二橋三鋼箱三梁截三面南京三長江三三橋三鋼箱三梁截三面（三鋼箱三梁）3.鋼桁三梁斜拉三橋采三用鋼三桁梁三，主三要是三由于三布置三雙層三橋面三的需三要。在我三國，三有兩三座著三名的三公鐵三兩用三鋼桁三梁斜三拉橋三，分三別是三蕪湖三長江三大橋三和武三漢天三興洲三長江三大橋三。蕪湖三長江三大橋武漢三天興三洲長三江大三橋4.單索三面斜三拉橋三中的三鋼梁三截面由于三單索三面斜三拉橋三的斜三索對三橋梁三抗扭三不起三作用三，因三此一三般都三采用三抗扭三剛度三較大三的整三體構(gòu)三造的三箱梁三。湄南三河橋三單索三面橋三鋼梁三截面三單位三（mm）（二三）混三凝土三梁1.實(shí)體三邊主三梁和三板式三梁實(shí)體三邊主三梁是三混凝三土斜三拉橋三中比三較簡三單的三一種三截面三形式三。下三圖所三示為三宜賓三中壩三金沙三江大三橋的三主梁三形式三，采三用雙三主肋三加小三縱肋三型式三，與三橫隔三梁一三起形三成正三交異三型混三凝土三板，三有效三減小三剪力三滯效三應(yīng)。實(shí)體三邊主三梁和三板式三梁的三截面三形式三，具三有在三結(jié)構(gòu)三上有三效和三施工三簡便三的優(yōu)三點(diǎn)。2.箱形三截面混凝三土斜三拉橋三主梁三采用三箱形三截面三，在三現(xiàn)代三斜拉三橋中三是經(jīng)三常采三用的三截面三形式三。這三是因三為它三的抗三彎和三抗扭三剛度三大，三能適三應(yīng)稀三索、三密索三、單三索面三或雙三索面三等不三同斜三索布三置；三其組三合截三面，三也可三以方三便地三形成三封閉三式的三單箱三形式三或分三離式三的雙三箱形三式，三以適三應(yīng)不三同橋三寬的三需要三；截三面的三組合三構(gòu)造三，也三可以三部分三預(yù)制三、部三分現(xiàn)三場灌三筑，三為橋三梁施三工方三案提三供更三多選三擇單三索面三布置三的箱三形截三面。在雙三索面三混凝三土斜三拉橋三中，三箱形三截面三的主三梁常三以分三離式三的兩三個(gè)箱三體各三自錨三固于三斜索三，兩三箱之三間則三以橫三梁和三橋面三板連三結(jié)。三雙箱三梁的三典型三截面三為倒三梯形三，如下三圖所三示濟(jì)三南黃三河橋三和武三漢長三江二三橋三：瀘州三泰安三長江三大橋三的單三箱三三室截三面與三分段三現(xiàn)澆三施工三方案三（單三位cm）瀘州三泰安三長江三大橋三主橋三跨度20三8+三27三0+三35三+3三0m，PC單箱三三室三箱梁三，PC索塔三，不三對稱三獨(dú)塔三雙索三面斜三拉橋三。單三箱三三室流三線形三梁段三，梁三寬29三.5三m，梁三高3m。頂三板厚40三~2三0c三m，底三板厚70三~2三5c三m，腹三板厚50三~2三5c三m，斜三腹板三厚23三cm，斜三拉索三外側(cè)三設(shè)寬三度2.三4m的人三行道三懸臂三。梁三頂設(shè)2%雙向三橋面三橫坡三。主三梁截三面寬三高比B/三h=三9.三83三3:三1，高三跨比h/三L=三1/三90，跨三寬比L/三B=三9.三15三3:三1。黑龍三江省三綏芬三河市三新華三街立三交橋三的主三橋?yàn)?0三0m三+1三00三m雙孔三獨(dú)塔三單索三面斜三拉橋三，跨三越綏三芬河三鐵路三站場三。主三梁橫三斷面三為全三預(yù)應(yīng)三力混三凝土三單箱三三室三。梁三底平三齊，三梁高三由外三至內(nèi)1.三8m～1.三92三m。梁三頂寬23三.5三m，底三寬11三.5三m，兩三側(cè)懸三臂各三長3.三0m三,外腹三板傾三斜?；炷羻稳淙遥ㄈ椃胰邮腥氯A三街立三交橋三的主三橋三單位三：m）（三三）結(jié)三合梁結(jié)合三梁斜三拉橋三是指三鋼主三梁的三上翼三緣與三設(shè)置三其上三的混三凝土三橋面三板之三間用三剪力三鍵結(jié)三合共三同受三力的三梁體三結(jié)構(gòu)三。結(jié)三合梁三一般三只適三用于三雙索三面斜三拉橋三。結(jié)三合梁三斜拉三橋在80年代三后才三得到三發(fā)展三。其三代表三作首三推加三拿大三的安三那西三斯(A三nn三ac三is三)橋其三結(jié)合三梁主三梁截三面如三圖所三示。（四三）混三合梁混合三梁斜三拉橋三是指三其主三跨為三鋼梁三而邊三跨為三混凝三土梁三的斜三拉橋三。鋼三梁與三混凝三土梁三的連三接點(diǎn)三一般三設(shè)在三索塔三附近三，可三以在三邊跨三側(cè)，三也可三以在三主跨三側(cè)。三斜拉三橋邊三跨采三用混三凝土三梁的三構(gòu)思三，是三取其三梁的三自重三大，三有利三于邊三跨發(fā)三揮其三錨固三跨的三作用三?；炷亮喝c鋼三梁的三連接三點(diǎn)選三擇在三索塔三附近三，原三因是三該處三梁的三彎矩三最小三，梁三的軸三力為三最大三。對三混凝三土梁三與鋼三梁連三接的三細(xì)節(jié)三構(gòu)造三而言三，傳三遞軸三力的三構(gòu)造三要比三傳遞三彎矩三的構(gòu)三造容三易處三理得三多。19三94年底三法國三建成三的諾三曼底三大橋三是混三合梁三斜拉三橋，三主孔三跨度三為85三6m。諾曼三底大三橋主三梁截三面（三單位m）諾曼三底大三橋主三梁截三面（五三）斜三拉橋三三種三主梁三截面三形式三的比三較斜拉三橋的三三種三主梁三截面三，即三鋼梁三、混三凝土三梁和三結(jié)合三梁，三其各三自的三特點(diǎn)三可以三通過三下表三來說三明。三表中三混凝三土斜三拉橋三與鋼三斜拉三橋、三結(jié)合三梁斜三拉橋三的比三較(表中三的A、B、C、D表示三優(yōu)劣三等級)。項(xiàng)目鋼斜拉橋結(jié)合梁斜拉橋混凝土斜拉橋性能要求預(yù)制拼裝就地澆注恒載ABCC減輕橋梁自重質(zhì)量CBAA空氣動(dòng)力質(zhì)量材料阻尼CBAA改善空氣動(dòng)力徐變ABCD尺寸線形的穩(wěn)定性收縮ABCD尺寸線形的穩(wěn)定性耐久性CBAA最佳耐久性改造的難易ABCC易于改造施工的難易BACD易于施工路面造價(jià)BAAA降低路面的造價(jià)斜索的連結(jié)CBAA連結(jié)的難易斜索疲勞CBAA降低活載恒載比值基本造價(jià)CABB與跨度及地區(qū)有關(guān)四、三斜三索（一三）斜三索的三構(gòu)造在近三代大三跨度三斜拉三橋中三，斜三索的三構(gòu)造三基本三上分三為整三體安三裝的三斜索三和分三散安三裝的三斜索三兩大三類。三前者三的代三表為三平行三鋼絲三索和三冷鑄三錨，三后者三的代三表為三平行三鋼絞三線索三和夾三片錨三。1.平行三鋼絲三索和三冷鑄三錨平行三鋼絲三索的三截面三組成三和冷三鑄錨三如圖三所示三：平行三綱絲三索和三冷鑄三錨的三斜索三，整三體在三工廠三制造三。平三行鋼三絲索三由φ5三mm或φ7三mm高強(qiáng)三度鍍?nèi)\鋼三絲(抗拉三強(qiáng)度σb＝16三00三MP三a左右)組成三，一三般排三列成三六角三形。平行三鋼絲三索和三冷鑄三錨，三以其三性能三可靠(承載三能力三、疲三勞強(qiáng)三度和三防腐三措施)從70年代三在歐三洲和三日本三始用三起至三今已三被廣三泛使三用。由于三運(yùn)輸三需求三，鋼三索必三須盤三繞在三圓筒三上，三為避三免索三的鋼三絲產(chǎn)三生過三高的三彎曲三應(yīng)力三和外三包PE套被三撕裂三，一三般規(guī)三定圓三筒直三徑不三小于三索徑三的20三-2三5倍。2.平行三鋼絞三線索三和夾三片錨平行三鋼絞三線索三截面三組成三和夾三片錨三如圖三所示三。將三平行三綱絲三索中三的鋼三絲換三成等三截面三的鋼三絞線三即成三為平三行綱三絞線三索。平行三鋼絞三線索三和夾三片錨對平三行鋼三絞線三索和三夾片三錨體三系，三需要三注意三的問三題是三：(1三)夾片三錨的三疲勞三強(qiáng)度三；(2三)夾片三和錨三孔之三間的三圓錐三度配三合要三精確三，否三則咬三合力三將集三中在三夾片三小端三形成三“切三口效三應(yīng)”三，成三為疲三勞破三壞之三源；(3三)對夾三片應(yīng)三設(shè)置三防松三脫裝三置，三否則三在較三小索三力(小于0.三25三)下受三振動(dòng)三荷載三時(shí)，三夾片三可因三咬合三力不三足而三松脫三導(dǎo)致三事故三；(4三)鋼絞三線進(jìn)三入錨三管內(nèi)三有兩三處轉(zhuǎn)三折，三一在三鋼絞三線散三開的三約束三圈處三；二三在鋼三絞線三進(jìn)入三錨孔三處。三在第三二個(gè)三轉(zhuǎn)折三處，三亦為三拉索三的錨三固點(diǎn)三，存三在著三固端三撓矩三。由三于軸三向索三應(yīng)力三和撓三曲應(yīng)三力的三疊加三，該三處產(chǎn)三生最三大的三應(yīng)力三幅。三為分三散應(yīng)三力幅三，需三在錨三管內(nèi)三加設(shè)三一“三支承三圈”三。（二三）斜三索的三錨固1.斜索三在主三梁上三的錨三固斜索三在主三梁上三的錨三固，三可以三分為三“吊三拉”三和“三承托三”兩三種形三式。三在工三字形三主梁三上，三大都三采用三“吊三拉”三型式三，如三下圖三所示三：在混三凝土三主梁三上，三都采三用“三承托三”型三式，三如下三圖所三示：斜索三在混三凝土三主梁三上的三錨固2.斜索三在索三塔上三的錨三固(1三)斜索三在實(shí)三體塔三柱上三的交三錯(cuò)錨三固，三如圖三所示三：(2三)斜索三在空三心塔三柱上三的非三交錯(cuò)三錨固三，如三下圖三所示三：空心三塔柱三非交三錯(cuò)錨三固（三蘭州三小西三湖橋三）(3三)采用三鋼錨三固梁三錨固三，如三圖所三示蘇三通大三橋的三鋼錨三箱結(jié)三構(gòu)圖三：（三三）斜三索防三腐斜索三防腐三是斜三拉橋三設(shè)計(jì)三的重三要課三題。在現(xiàn)三代斜三拉橋三所廣三泛采三用的三兩種三斜索—平行三鋼絲三索和三冷鑄三錨、三平行三鋼絞三線索三和夾三片錨三中，三斜索三防腐三的典三型措三施是三這樣三的：平行三鋼絲三索和三冷鑄三錨鍍?nèi)\鋼三絲為三擠高三密度PE套所三防護(hù)三，裸三索埋三于冷三鑄錨三的環(huán)三氧樹三脂混三合料三中。三鋼絲三受到三鍍鋅三層和三高性三能PE套的三保護(hù)三。平行三鋼絞三線索三和夾三片錨三鍍鋅三鋼絞三線涂三以油(或蠟)層后三，用三雙層PE套防三護(hù)并三將整三索平三行鋼三絞線三索和三夾片三錨三鍍?nèi)\鋼三絞線三涂以三油(或蠟)層后三，用三雙層PE套防三護(hù)并三將整三索。彎于PE套內(nèi)三，套三內(nèi)灌三以水三泥砂三漿或三其他三有機(jī)三防腐三劑，三裸索三埋于三鋼套三的防三腐油三脂中三。鋼三絞線三受到三鍍鋅三層、三油層三、PE層和PE套管三的4層保三護(hù)。環(huán)氧三全涂三