懸索橋簡介、施工工藝及未來發(fā)展展望[詳細]

1、懸索橋簡介、施工工藝及未來發(fā)展展望,08項目（2）班 第二大組 開始,懸索橋簡介,基本結構 結構類型 分類及其相應的特點 適用性 施工方案 進一步研究的問題 結論及其發(fā)展,懸索橋橋型說明,懸索橋，又名吊橋（suspensionbridge）指的是以通過索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈)作為上部結構主要承重構件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在橋面和吊桿之間常設置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小活載所引起的撓度變形。 懸索橋的構造方式是19世紀初被發(fā)明的，現(xiàn)在許多橋梁使用這種結構方式?，F(xiàn)代懸索橋，是由索橋演變而來。適用范圍

2、以大跨度及特大跨度公路橋為主，當今大跨度橋梁全采用此結構?，F(xiàn)代懸索橋通常有橋塔、錨碇、主纜、吊索、加勁梁及鞍座等主要部分組成。 下頁,懸索橋構造特點,1、橋塔 橋塔是支撐主纜的重要構件。 2、錨碇 錨碇是主纜的錨固體。通常采用的有重力式錨碇和隧洞式錨碇。重力式錨碇和隧洞式錨碇 3、主纜 主纜是懸索橋的主要承重構件。 4、吊索 是將活載和加勁梁的恒載傳遞到 主纜的構件。 5、加勁梁 加勁梁的主要功能是提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形。 6 、鞍座 鞍座是支承主纜的重要構件。,重力式錨碇和隧洞式錨碇,重力式錨碇依靠巨大自重來抵抗主纜的垂直分力，水平分力則由錨碇與地基間的摩擦力或嵌固力

3、來抵抗。 隧洞式錨碇則是將主纜中的拉力直接傳遞給周圍的基巖。 返回原頁,懸索橋結構類型,1.柔式懸索橋：不設加勁梁;只在活載于恒載的比值不大時適用：如人行橋或早期的一些主纜很大的懸索橋等。 2.單跨懸吊：僅主跨懸吊，并在主跨上設加勁梁；如存在邊跨，則邊跨獨立。 3.三跨懸吊簡支體系：加勁梁為三跨簡支梁。 4.三跨懸吊連續(xù)體系：加勁梁為三跨連續(xù)梁。 5.自錨式懸索橋：與組合體系中的系桿拱相似，懸索的水平拉力不傳給錨碇二傳給加勁梁。 6.纜索中段同加勁桁架的上弦合為一體。 下頁（受力原理）,懸索橋分類及其相應的特點,1. 美國式懸索橋 其基本特征是采用豎直吊索，并用鋼桁架作為加勁梁。這種形式的懸索

4、橋絕大部分為三跨地錨式。加勁梁是不連續(xù)的，在主塔處有伸縮縫，橋面為鋼筋混凝土橋面，主塔為鋼結構。其優(yōu)點是可以通過增加桁架高度來保證橋梁有足夠的剛度，且便于實現(xiàn)雙層通車。 2. 英式懸索橋 60年代英國提出了新型的懸索橋，突破了懸索橋的傳統(tǒng)形式。英國式懸索橋的基本特征是采用呈三角形的斜吊索和高度較小的流線型扁平翼狀鋼箱梁作為加勁梁。除此之外，這種形式的懸索橋采用連續(xù)的鋼箱梁作為加勁梁，橋塔處設有伸縮縫，用混凝土橋塔代替鋼橋塔。有的還將主纜與加勁梁在主跨中點處固結。其優(yōu)點是鋼箱加勁梁可減輕恒載，因而減小了主纜的截面，降低了用鋼量總造價。 下頁,1.1.1.3 日式懸索橋 日本的懸索橋出現(xiàn)在20世紀

5、70年代以后，國際上懸索橋的技術發(fā)展已日臻完善，日本結合自己的國情，吸收了世界上先進的技術，形成了日式流派，其主要特征是：主纜一律采用預制束股法架設成纜。加勁梁主要沿襲美式鋼桁梁形式，少數(shù)公路橋也開始采用英式流線形箱梁結構。吊索沿用美式豎向4股騎掛式鋼絲繩。橋塔采用鋼結構，主要采用焊接，少數(shù)用栓接。鞍座采用鑄焊混合式，主纜采用預應力錨固系統(tǒng)。 1.1.1.4 混合式懸索橋 其特點是采用豎直吊索和流線型鋼箱梁作為加勁梁?；旌鲜綉宜鳂虻某霈F(xiàn)，顯示了鋼箱加勁梁的優(yōu)越性，同時避免了采用有爭議的斜吊索。 返回,適用性,懸索橋一般適用-些跨度大的山區(qū)山谷，峽谷等。相對于其他橋梁結構的橋可以使用比較少的物質

6、來跨越比較長的距離。懸索橋比較靈活，因此它適合大風和地震取得需要，比較穩(wěn)定的橋在這些地區(qū)必須更加堅固和沉重。 懸索橋是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構件的橋梁，懸索橋的主要承重構件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強度高的鋼材（鋼絲、鋼絞線、鋼纜等）制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強度，并具有用料省、自重輕的特點，因此懸索橋在各種體系橋梁中的跨越能力最大，跨徑可以達到1000米以上。1998年建成的日本明石海峽橋的跨徑為1991米，是目前世界上跨徑最大的橋梁。懸索橋的主要缺點是剛度小，在荷載作用下容易產生較大的撓度和振動。 返回,施工工藝,絕大部分的懸索橋，特別是大跨度的懸索橋，都是地錨

7、式懸索橋。其主纜的拉力由橋梁端部的重力式錨固體(錨碇)或巖洞式錨固體(巖錨)傳遞給地基，因此在錨固體處一般要求地基具有較大的承載力，最好是有良好的巖層作持力地基。 懸索橋有時也可以采用自錨式。承受很大拉力的懸索的端部通過錨碇固定在地基中，個別也有固定在剛性梁的端部者，稱為自錨式懸索橋。 自錨式懸索橋的主纜拉力是直接傳遞給它的加勁梁來承受。 下頁,受力原理,傳力路徑為：橋面重量、車輛荷載等豎向荷載通過吊桿傳至主纜承受，主纜承受拉力，而 主纜錨固在梁端，將水平力傳遞給主梁。由于懸索橋水平力的大小與主纜的矢跨比有關，所以可以通過矢跨比的調整來調節(jié)主梁內水平力的大小，一般來講，跨度較大時，可以適當增加

8、其矢跨比，以減小主梁內的壓力，跨度較小時，可以適當減小其矢跨比，使混凝土主梁內的預壓力適當提高。另外，自錨式懸索橋中的主梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。 返回,自錨式施工工藝,懸索橋中最大的力是懸索中的張力和塔架中的壓力。其主要靠主纜承受荷載，并通過主纜將拉力傳給錨固體系，加勁梁僅僅起到局部承受荷載、傳遞荷載的作用；大跨度的懸索橋的加勁梁多采用自重較輕的鋼材?，F(xiàn)代的懸索一般是多股的鋼筋。 懸索橋的施工順序是錨碇、橋塔、主纜、吊索、加勁纜，施工需要的機械、技術和工藝相對較簡單；結構的線型主要取決于主纜線型和吊桿長度，因而施工控制相對比較簡單。 下頁,自錨式的施工,1.主塔施工

9、2.鞍部施工 3.主梁澆筑 4.索部施工,1、主塔施工 懸索橋一般主塔較高，塔身大多采用翻模法分段澆筑，在主塔連結板的部位要注意預留鋼筋及模板支撐預埋件。對于索鞍孔道頂部的混凝土要在主纜架設完成后澆筑，以方便索鞍及纜索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度監(jiān)控，每段混凝土施工完畢后，利用全站儀對塔身垂直度進行監(jiān)控，以便調整塔身混凝土施工，應避免在溫度變化劇烈時段進行測試，同時隨時觀測混凝土質量，及時對混凝土配比進行調整。,2、鞍部施工 檢查鋼板頂面標高，符合設計要求后清理表面和四周的銷孔，吊裝就位，對齊銷孔使底座與鋼板銷接。在底座表面進行涂油處理，安裝索鞍主體。索鞍安裝誤差控制在橫向軸線誤差最大值

10、3mm標高誤差最大值3mm.吊裝入座后，穿入銷釘定位，要求鞍體底面與底座密貼，四周縫隙用黃油填實。,3、主梁澆筑 主梁混凝土的澆筑同普通橋一樣，首先梁體標高的控制必須準確，要通過精確的計算預留支架的沉降變形；其次，梁體預埋件的預埋要求有較高的精度，特別是拉桿的預留孔道要有準確的位置及良好的垂直度，以保證在正常的張拉過程中拉桿始終位于孔道的正中心。 下頁,主梁澆筑順序應從兩端對稱向中間施工，防止偏載產生的支架偏移，施工時以水準儀觀測支架沉降值，并詳細記錄。待成型后立即復測梁體線型，將實際線型與設計線型進行比較，及時反饋信息，以調整下一步施工。 下頁,4、索部施工,（1）主纜架設 （2）主纜調整

11、（3）索夾安裝 （4）吊桿安裝及加載,（1）主纜架設,懸索橋的鋼纜有鋼絲繩鋼纜和平行線鋼纜。平行線鋼纜根據架設方法分為空中送絲法(AS法)及預制索股法(PWS法)。 纜索的支撐：為避免形成絞，將成圈索放在可以旋轉的支架上。在橋面每4-5m，設置索托輥（或敷設草包等柔性材料。），以保證索縱向移動時不會與橋面直接摩擦造成索護套損壞。因錨端重量較大，在牽引過程中采用小車承載索錨端。 纜索的牽引：牽引采用卷揚機，為避免牽鋼絲繩過長，索的縱向移動可分段進行，索的移動分三段，分別在二橋塔和索終點共設三臺卷揚機。 下頁,纜索的起吊：在塔的兩側設置導向滑車，卷揚機固定在引橋橋面上主橋索塔附近，卷揚機配合放索器

12、將索在橋面上展開。當拉索錨固端牽引到位時，用錨固區(qū)提升吊機安裝主索錨具，并一次錨固到設計位置，吊機起重力在5t以上；主索塔頂就位吊機用于將主索直接吊上塔頂索鞍就位，主索在提升到塔頂時，由于主跨的索段比較長，為確保吊機穩(wěn)定，可在適當?shù)臅r候用塔上提升倒鏈協(xié)助吊裝。 返回,（2）主纜調整,在制作過程中要在纜上進行準確標記。安裝前按設計要求核對各項控制值。調整工作包括測定跨長、索鞍標高、索鞍預偏量、主索垂直度標高、索鞍位移量以及外界溫度，然后計算出各控制點標高。 主纜的調整采用75t千斤頂在錨固區(qū)張拉。先調整主跨跨中纜的垂直標高，完成索鞍處固定。調整時應參照主纜上的標記以保證索的調整范圍。主跨調整完畢

13、后，邊跨根據設計提供的索力將主纜張拉到位。 返回,（3）索夾安裝,為避免索夾的扭轉，索夾在主索安裝完成后進行。索夾安裝采用工作籃作為工作平臺，將工作籃安裝在主纜上，承載安裝人員在其上進行操作。索夾起吊采用汽吊，索夾安裝的關鍵是螺栓的堅固，要分二次進行）索夾安裝就位時用扳手預緊，然后用扭力扳手第一次堅固，吊桿索力加載完畢后用扭力扳手第二次緊固。索夾安裝順序是中跨從跨中向塔頂進行，邊跨從錨固點附近向塔頂進行。 返回,（4）吊桿安裝及加載,吊桿在索夾安裝完成后立即安裝。小型吊桿采用人工安裝，大型吊桿采用吊車配合安裝。主纜相對于主梁而言剛度很小。如果吊桿一次直接錨固到位，無論是張拉設備的行程或者張拉力

14、都很難控制而全橋吊桿同時張拉調整在經濟上是不可行的。為了解決這個問題，就必須根據主梁和主纜的剛度、自重采用計算機模擬的辦法，得出最佳加載程序。并在施工過程中，通過觀測，對張拉力加以修正。 下頁,第一次張拉施加1/4的設計力將每一根吊桿臨時鎖定！第二次順序與第一次相同，按設計力張拉完，然后檢測每一根吊桿的實際荷載，最后根據設計力具體對每一根吊桿進行微調。張拉一定程度后，根據實際觀測及計算分析！進行索鞍頂推，使塔頂回到原來無水平位移時的狀態(tài)，如此反復后！將每根吊索的張拉力調整至設計值。 返回（簡介）,需要進一步研究的問題,（1）更優(yōu)越的施工方法的研究。 （2）主纜錨固點錨下應力的分布研究。 （3）

15、當主纜外包鋼管混凝土時，吊桿在主纜上的錨固方式研究。 （4）吊桿及主纜的合理張拉順序研究。 返回,（5）新型材料的研究和開發(fā)。 （6）受力體系及理論的進一步完善。 （7）懸索橋以纜索承重其柔度、變形較大，如何較好地解決抗風和振動問題。 （8）自錨式懸索橋的索-梁受力合理分配問題。,結論及其發(fā)展,（1）通過國內工程時間證明，鋼筋混凝土自錨式懸索橋在中小跨徑上是一種既經濟又美觀的橋型，結構的剛度也相對較大，對于中小跨徑的公路橋梁和人行橋都適合建造。 （2）對于鋼筋混凝土結構的自錨式懸索橋，錨塊的設計是一個關鍵環(huán)節(jié)，它不但影響結構的整體工作性能，也是影響橋梁的經濟效益和美觀要求，應給予足夠的重視。 下頁,（3）自錨式懸索橋主纜的錨固形式是與地錨式的最大不同之處，根據受力大小和錨塊構造要求的不同，可采取直接錨固、散開錨固和環(huán)