懸索橋和斜拉橋分類及構(gòu)造

第一節(jié)懸索橋和斜拉橋分類及構(gòu)造懸索橋和斜拉橋簡介內(nèi)容概述懸索橋和斜拉橋的分類1懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造2一、懸索橋和斜拉橋的分類1、懸索橋（1）懸索橋的組成及發(fā)展概況定義：懸索橋也稱吊橋，是指利用主纜和吊索作為加勁梁的懸掛體系，將橋跨所承受的荷載傳遞到橋塔、錨碇的橋梁。組成：由主纜、吊索、加勁梁、索塔和錨碇構(gòu)成。主纜吊索加勁梁索塔錨碇一、懸索橋和斜拉橋的分類1、懸索橋（1）懸索橋的組成及發(fā)展概況舊金山金門大橋美式懸索橋恒比爾懸索橋英式懸索橋明石海峽大橋日式懸索橋江陰長江大橋中式懸索橋20世紀(jì)30年代1981199820世紀(jì)90年代一、懸索橋和斜拉橋的分類1、懸索橋（1）懸索橋的組成及發(fā)展概況一、懸索橋和斜拉橋的分類1、懸索橋（1）懸索橋的組成及發(fā)展概況國內(nèi)主跨在450米以上的懸索橋1潤揚(yáng)長江大橋2005年1490米2江陰長江大橋1999年1385米3香港青馬大橋1997年1377米4宜昌長江大橋2001年960米5西陵長江大橋1996年900米6虎門大橋1997年888米7廈門海滄大橋1999年648米8重慶鵝公巖長江大橋2001年560米9汕頭海灣大橋1995年452米10重慶豐都長江大橋1997年450米1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系按懸吊跨數(shù)分單跨懸索橋三跨懸索橋多跨懸索橋福斯公路橋備贊瀨戶橋1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系按主纜錨固方式分地錨式懸索橋：主纜通過重力式錨碇或巖隧式錨碇將荷載產(chǎn)生的拉力傳至大地達(dá)到全橋受力平衡。自錨式懸索橋：主纜在邊跨兩端將主纜直接錨固于加勁梁上，主纜的水平拉力由加勁梁提供軸壓力自相平衡，不需另設(shè)置錨碇。江漢六橋大連星海灣跨海大橋1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系矮寨特大懸索橋采用豎直吊索并以鋼桁架作加勁梁根據(jù)懸吊方式分1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系采用斜吊索鋼箱加勁梁的懸索橋根據(jù)懸吊方式分英國恒伯爾橋1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系帶斜拉索的懸索橋根據(jù)懸吊方式分紐約布魯克林大橋1、懸索橋一、懸索橋和斜拉橋的分類（2）懸索橋的結(jié)構(gòu)體系按支承結(jié)構(gòu)分單跨兩鉸加勁梁三跨兩鉸加勁梁三跨連續(xù)加勁梁2、斜拉橋一、懸索橋和斜拉橋的分類組成：由斜拉索、索塔和主梁組成。斜拉索主梁索塔2、斜拉橋一、懸索橋和斜拉橋的分類分類：（1）按索塔布置方式分上虞章鎮(zhèn)斜拉橋單塔式斜拉橋適于跨越寬度不大或基礎(chǔ)、橋墩工程數(shù)量不是很大的情況。2、斜拉橋一、懸索橋和斜拉橋的分類分類：（1）按索塔布置方式分雙塔式斜拉橋適于橋下凈空要求較大的情況。遼河大橋2、斜拉橋一、懸索橋和斜拉橋的分類分類：（1）按索塔布置方式分多塔式斜拉橋適于寬闊水面大的情況。嘉紹跨海大橋2、斜拉橋一、懸索橋和斜拉橋的分類分類：（2）按主梁的支承條件分連續(xù)梁式斜拉橋在墩臺支撐處均采用活動支座，行車順暢，變形縫少。單懸臂式斜拉橋跨中有一段掛梁，對邊跨臨時(shí)支墩施工，中跨懸臂施工。T形剛架式斜拉橋梁根部與墩、塔連成整體，形成十字固結(jié)，主梁要強(qiáng)固。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)主纜吊索索夾索鞍加勁梁索塔錨碇二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)1）主纜主纜是懸索橋的主要受力構(gòu)件，它通過吊索（或吊桿）與加勁梁相連。類型：鋼絲繩一般用于中小跨度（600m以下）的懸索橋平行鋼絲束適用于大跨懸索橋，平行鋼絲束分為預(yù)制平行束股和空中紡絲法。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)1）主纜制作方法：空中紡線法（AS）利用牽引機(jī)械往復(fù)拽辣鋼絲，在現(xiàn)場制作平行鋼絲索股的施工方法。制索股的同時(shí)完成了架設(shè)，每股絲數(shù)量大，索股數(shù)量少，錨室內(nèi)的錨固面積小，但編纜設(shè)備一次性投入高。預(yù)制平行索股法（PPWS）將在工廠預(yù)制平行高強(qiáng)鋼絲組成的索股運(yùn)到工地安裝的方法。節(jié)省架設(shè)時(shí)間、提高索股質(zhì)量，目前修建的懸索橋均采用此法。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)1）主纜截面組成：PPWS正六邊形AS鋼絲索股二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)2）吊索吊索：是連接主纜和加勁梁的構(gòu)件，它通過索夾把加勁梁懸掛于主纜上。布置形式：豎直布置斜向布置二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)2）吊索材料：可用鋼絲繩、平行鋼絲束或鋼絞線等材料制作。吊索與主纜連接：倒U騎掛式鉸接式二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)2）吊索吊索與加勁梁的連接方式以傳力直接可靠、方便檢修和不易積水為原則，常用的方式如下：錨頭承壓式銷接式二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)3）索夾索夾是緊箍主纜索股并連接主纜與吊索的構(gòu)件。作用：把主纜箍緊，使主纜在受拉時(shí)，產(chǎn)生收縮變形時(shí)也不致滑動。形式：六邊形索夾圓形索夾二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)4）索鞍索鞍是為主纜提供支承并使主纜平順地改變方向的構(gòu)件。類型：按材料及成型方法分二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)4）索鞍類型：按所處位置分塔頂主索鞍塔頂設(shè)置主索鞍，是主纜在塔頂?shù)某兄亟Y(jié)構(gòu)。支架副索鞍邊跨靠近岸端的墩架或鋼排架的頂部，改變主纜在豎平面內(nèi)的傾角。也可不設(shè)。。錨固散索鞍多設(shè)置在橋臺上，使構(gòu)成主纜的許多鋼絲束股在水平向及豎直向分散開的支撐鞍座，并導(dǎo)引各索股入錨固部分。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)4）索鞍主索鞍散索鞍二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)5）加勁梁加勁梁是提供橋面直接承受荷載的梁體結(jié)構(gòu)。作用：加勁梁主要起支承和傳遞荷載的作用。形式：鋼板梁鋼桁梁鋼箱梁混凝土箱梁二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)5）加勁梁形式：①鋼板梁：通常采用工字形截面，沿跨徑設(shè)計(jì)成等高度梁，僅在翼緣板層數(shù)上變化，以適應(yīng)彎矩變化的要求，為了保證腹板局部穩(wěn)定，在腹板兩側(cè)設(shè)縱橫加勁肋。②鋼桁梁：特點(diǎn)：通透梁體，抗風(fēng)穩(wěn)定性好；空間桁架結(jié)構(gòu)，抗扭剛度較大；不易產(chǎn)生顫振、抖振和渦激共振。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)5）加勁梁形式：③鋼箱梁；特點(diǎn)：采用正交異性鋼橋面板和帶加勁肋的薄鋼板組成，能充分發(fā)揮薄鋼板比厚鋼板力學(xué)性能好的優(yōu)點(diǎn)，利于焊接，同時(shí)，正交異性板具有很高的承載力，截面設(shè)計(jì)更為經(jīng)濟(jì)合理。鋼箱梁內(nèi)部構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)5）加勁梁形式：④混凝土箱梁(預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁)；特點(diǎn)：在總用鋼量上稍有減少，抗風(fēng)、變形（剛度）較好，流線型梁體外形美觀、養(yǎng)護(hù)容易；但總造價(jià)偏高，施工架設(shè)膠南、工期長，抗震性及適應(yīng)性較差，吊索及索夾工作量加大。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)5）加勁梁加勁梁的布置：雙鉸加勁梁簡支體系和連續(xù)加勁梁的連續(xù)體系。雙鉸加勁梁簡支體系：構(gòu)造簡單、制造和架設(shè)時(shí)的誤差對加勁梁無影響，適用于中小跨徑和大跨徑懸索橋。連續(xù)加勁梁：在橋塔處內(nèi)力達(dá)到最大值，適于鐵路懸索橋或公鐵兩用懸索橋。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)6）橋面鋼橋面：是個(gè)多結(jié)構(gòu)的組合體，一般包括防銹和主體鋪裝兩大體系?；炷良觿帕海翰捎没炷翗蛎婧蜑r青混凝土橋面，但近年混凝土橋面病害較多，故大多采用瀝青混凝土橋面。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)7）索塔索塔是支承主纜的重要構(gòu)件。作用：支承主纜，分擔(dān)主纜所受的豎向力，在風(fēng)力和地震力作用下，對總體穩(wěn)定提供保證。形式：①按橫向結(jié)構(gòu)形式：剛構(gòu)式、桁架式、混合式1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)7）索塔形式：②按縱向結(jié)構(gòu)形式：剛性塔、柔性塔、搖柱塔二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)8）錨碇基本組成：主纜的錨碇架及固定裝置、錨塊、錨塊基礎(chǔ)?；痉诸悾褐亓κ藉^碇、隧道式錨碇、巖錨。二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造重力式錨碇依靠錨塊自重來抵抗主纜的豎直分力，水平分力則由錨碇與地基之間的摩阻力（包括側(cè)壁的）或者嵌固阻力來抵抗。1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)8）錨碇二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造隧道式錨碇主纜散開后各索股通過巖洞中的混凝土錨塊內(nèi)埋設(shè)的錨梁與拉桿的伸出端連接，并利用預(yù)應(yīng)力工藝調(diào)整松緊。1、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)8）錨碇二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造巖錨各索股先分散在各個(gè)巖孔內(nèi)（每股一個(gè)孔），最后再進(jìn)入錨固室。主纜經(jīng)散索鞍轉(zhuǎn)向并在散索室分散后，每根鋼絲索錨拉在鋼桿上，鋼桿再錨拉在澆注在傳力塊體內(nèi)的錨板上，各鋼桿與插放在各鉆孔內(nèi)的后張力筋連接，力筋最后在錨固室內(nèi)張拉后防腐。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造布置與分孔拉索塔柱主梁2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（1）布置與分孔1）單跨單跨斜拉橋?yàn)榈劐^或無背索結(jié)構(gòu)體系，建設(shè)成本高，較少采用。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（1）布置與分孔2）雙跨獨(dú)塔雙跨斜拉橋，以跨度較大者為主跨?？缭街行『恿骰蜉^大河流主航道。當(dāng)邊跨跨度比較大時(shí)，邊跨設(shè)置輔助墩或者增大橋塔剛度。1當(dāng)邊跨跨度比較小時(shí)，要避免支座出現(xiàn)負(fù)反力。22、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（1）布置與分孔3）三跨雙塔三跨斜拉橋以中間跨為主跨，邊跨L1/L2宜為0.33~0.50.2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（1）布置與分孔4）多跨三跨以上的斜拉橋由于中間橋塔沒有端錨索限制其變形，結(jié)構(gòu)剛度小、施工過程中形狀控制困難，較少采用。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（1）布置與分孔5）輔助墩為提高斜拉橋的整體剛度，有時(shí)在非通航的邊跨適當(dāng)設(shè)置輔助墩約束主梁的變形。其作用使改善結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，增加施工期的安全。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置1）拉索的橫橋向布置橫橋向布置單索面雙平行索面雙斜索面2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置1）拉索的橫橋向布置橫橋方向只有單個(gè)支撐點(diǎn)，結(jié)構(gòu)抗扭剛度低，宜采用抗扭剛度較大的主梁，適合于設(shè)有中央分隔帶的橋梁，可以利用分隔帶布置索面，橋面有效寬度大，橋墩布置靈活，視覺效果好。單索面2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置1）拉索的橫橋向布置抗扭剛度大，動力抗風(fēng)性能好，因此主梁抗扭剛度要求可以小些，但從安全性和抗風(fēng)險(xiǎn)要求方面考慮，主梁截面抗扭剛度也不宜設(shè)計(jì)得過小。雙平行索面和雙斜索面2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置2）拉索的順橋向布置順橋向布置輻射式豎琴式扇式星式2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置2）拉索的順橋向布置輻射式拉索集中在塔頂，斜索傾角大，發(fā)揮效力好，鋼索用量省，但塔頂錨固過于集中，構(gòu)造處理困難，適用于拉索數(shù)量不多的小跨斜拉橋。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置2）拉索的順橋向布置豎琴式斜索彼此平行，傾角相等，避免拉索之間相互交叉的視覺效應(yīng)，外形簡潔美觀，對主梁軸向變形的約束剛度大，但鋼索用量大，豎向傳力效果差。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置2）拉索的順橋向布置扇式特點(diǎn)介于輻射式和豎琴式之間，長大跨徑斜拉橋多采用該方式，索力傳遞接近于最合理，構(gòu)造也滿足施工要求，是斜拉橋普遍采用的一種結(jié)構(gòu)形式。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置2）拉索的順橋向布置星式將分散錨固在塔柱上的斜索合并錨在邊跨兩端與橋臺上或毛在邊跨橋墩上，斜索傾角最小，錨固復(fù)雜，目前較少采用。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（2）拉索的布置3）索距的布置稀索密索2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的構(gòu)造（3）塔柱1）塔柱的縱橋向布置塔柱是將索力傳至基礎(chǔ)的關(guān)鍵構(gòu)件，其內(nèi)力主要是索力和自重作用下產(chǎn)生的軸向壓力及對應(yīng)的彎矩。順橋向以單柱為主，當(dāng)設(shè)計(jì)要求塔柱的縱向剛度很大時(shí)，可設(shè)計(jì)成A形（倒V形）、Y形。2、斜拉橋構(gòu)造二、懸索橋和斜拉橋的