现代斜拉桥的发展ppt课件

现代斜拉桥的发展 现代斜拉桥 斜拉桥(Cable-stayed bridge)的上部结构由梁、索、塔三类构件组成 。 它是一种桥面体系以加劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主、支 承体系以斜索受拉及桥塔受压为主的桥梁。 一、斜拉桥的历史与发展 1、斜拉桥的历史 斜拉桥的历史很早，在几百年之前就存在有斜拉桥的雏形。其承重索是用藤 罗或竹材编制而成 。 1784年德国人设计的木斜拉桥 1817年英国人设计的两座斜拉桥 斜拉桥的发展，有着一段十分曲折而漫长的历程。18世纪下半叶， 在西方的法国、德国、英国等国家都曾修建过一些用铁链或钢拉杆建成 的斜拉桥。 1868年捷克人设计的斜拉桥 1873年在英国泰晤士河上建造的斜拉桥 1907年和1925年法国人建造的斜拉桥 斜拉桥早在19世纪初期在欧洲就曾风行一时。但由于当时对于理论认识的 不足，对于高次超静定结构无法精确计算以及缺乏高强材料等原因，致使建成的 桥梁多次发生毁桥事故，甚至造成严重的伤亡悲剧，这就使得此种新的桥型没有 得到发展。 1938年，德国经济高速发展，交通运输变得越来越重要。德国的Dischinger首 先重新认识到斜拉桥结构体系的优越性。 1955年在捷克建成的182m斜拉桥 1958年在德国的杜塞尔道夫上建成的260m斜拉桥 50年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥。从此以后斜拉桥出现了迅速的发 展。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的更 是飞速发展。截至目前，中国已建成斜拉桥100多座，是世界上修建斜拉桥最多 的国家，其中跨径400米以上的有20多座，居世界之首。目前已建成苏通大桥主 孔跨度达1088米，为世界第一跨径斜拉桥。 2、现代斜拉桥发展的原因与条件 1、对300m800m跨度最有竞争力； 与悬索桥相比，斜拉桥有比较好的刚度。 2、景观方面的新颖感； 塔的型式多样性，拉索布置的灵活性，可以构造出许多新型的桥梁形式。 3、新材料开发配合； 高强度钢索材料的发展，防腐技术的提高。 4、设计理论和计算技术的进步； 抗风抗震的计算理论有了长足的进展，电子计算机有限元分析计算软件的应 用。 5、施工技术的进步； 自架式平衡施工技术的发展，施工控制技术的进步。 6、整体桥面的开发与配合。 扁平箱形截面的构造技术的发展。 3、现代斜拉桥的特点 1）密索取代稀索 稀索是在主梁上索与索之间的距离比较大。稀索在主梁上的间距一般为 3060m（钢梁）及1530m（混凝土梁）。 稀索的缺点是：拉索锚固力大、主梁截面弯矩偏大，截面高度大。 2）、预应力混凝土斜拉桥的兴起 早期的斜拉桥主要是钢斜拉桥，直到60年代才开始出现少数的预应力混凝土 （PC）斜拉桥。 进入70年代后，PC斜拉桥大量兴起。 1977年的法国勃鲁东桥，320m 3）斜拉桥种类的多样化 斜拉桥从早期的钢斜拉桥，发展到预应力混凝土斜拉桥、结合梁（叠合梁） 斜拉桥、混合梁（即边跨混凝土梁与主跨钢梁连结）斜拉桥。 上图为天津保定桥，该桥为钢与混凝土组合结构，主跨采用钢箱梁结构，边跨采 用预应力混凝土箱梁结构。桥梁主塔高50米采用风帆造型。 4）斜拉桥的桥塔和拉索形式的多样化 上图为广州的海印大桥，其桥塔侧面看如同大鹏的嘴。 二、 现代斜拉桥的结构形式 1、孔跨布置 现代斜拉桥最典型的孔跨布置为：双塔三跨式与独塔两跨式。然后是在这 两种形式的变体。 1）双塔三跨式 主跨跨径L2与边跨跨径L1的比例关系有： 钢斜拉桥 2.22.5 其他斜拉桥 2.03.0 双塔三跨式斜拉桥可以布置成两个边跨相等的对称形式，也可以布置成两个 边跨不相等的非对称形式。 宜宾长江大桥，全长941.43m，主桥为双塔双索面混凝土梁斜拉桥。它为 对称双塔三跨式斜拉桥。 巴拿马世纪大桥是巴拿马运河上修建的第二座大桥。该桥主桥设计为独柱式 双塔、中央单索面混凝土斜拉桥，主跨420m。 双塔三跨式斜拉桥的两个边跨可以根据结构受力的需要，布置中间辅助墩。 法国诺曼底桥，建于1994年。主跨856米，为混合梁，其中624米为钢梁， 其它为混凝土梁；边跨全部为混凝土梁。 日本的多多罗大桥于1999年5月1日建成通车，主跨长890米，连引道全长为 1480米。 2）独塔双跨式 独塔双跨式斜拉桥常布置成两跨不对称的形式，即分为主跨与边跨；也可以 布置成两跨对称的形式。 陕西咸阳渭河二号大桥是目前西北地区最大的单塔斜拉式大桥，于1995年 12月19日建成通车。 韩国首尔奥林匹克大桥（Olympic Bridge），位于韩国首尔广津区九宜洞和 松坡区风纳洞之间，横跨汉江。大桥于1985年11月20日开工建造，1990年6月 才建成通车。 济南黄河三桥，采用倒Y形索塔、独塔双索面斜拉式设计，主塔高195米，大 桥全长4473.04米，主跨长386米、宽40.5米。 通化西昌大桥位于吉林省通化市，全长637米，主桥为独塔单索面预应力混 凝土斜拉桥，主塔墩为塔、梁、墩固结体系，桥面以上塔高81.8米。 3）单跨式 单跨式斜拉桥一般只需要一个桥塔，由于不存在边跨的关系，塔后斜索只能 采用地锚形式。 西班牙的阿拉米罗大桥为举办1992年世界博览会建成的。大桥全长200m， 由13对钢索斜拉固定在142m高的斜桥塔上，桥塔与地平成58度角。该桥也称 无背索斜拉桥。 长沙浏阳河洪山大桥，主桥结构形式为无背索斜塔竖琴式单索面斜拉桥，主 跨206米，等截面薄壁空心钢筋混凝土结构，钢箱梁高4.4米，桥面宽33.2米。 4）多塔多跨式 斜拉桥与悬索桥很少采用多塔多跨式。主要原因是多塔多跨式斜拉桥的中间 桥塔顶没有很好的方法来有效地限制它的变位。 希腊里约安蒂里奥大吊桥（Rio-Antirio bridge）：位于希腊，拥有四座桥塔、 世界上第二长的拉索式斜拉挢，横跨在帕特雷附近的科林斯湾之上。 湖南岳阳洞庭湖大桥是岳阳市跨越洞庭湖口的一座特大型桥梁。大桥总长 5784.5米，主桥主跨采用2310米三塔双斜面索混凝土斜拉桥。 宜昌夷陵长江大桥，2001年底建成通车。大桥全长3246米，主桥主跨采用 2348米三塔混凝土斜拉桥。 2、斜拉索布置 1）斜索在空间内的布置形式 一般有3种类型：单索面、双索面、空间索面。 单索面和双索面与主梁抗扭问题有密切关系。一般而言，采用单索面，斜索 对抗扭不起作用，因此要求主梁有较大抗扭刚度；采用双索面，作用于桥梁的扭 矩可由斜索的轴力来抵抗，因此对主梁的抗扭刚度要求不高。 2）斜索在索面内的布置形式 一般有四种形式：放射形、扇形、竖琴形（或称平行形）、星形。 在主跨与边跨内布置不同的索面形状，可以取得几种不同的混合索面。 重庆奉节长江大桥，大桥全长930米，于2006年6月建成。主跨采用460米 扇形空间索面预应力混凝土斜拉桥，采用A形桥塔。 美国Dames Point Bridge（但点桥），位于佛罗里达。这座桥桥面34米宽， 主跨396米，为竖琴式双索面斜拉桥，采用H形桥塔。 德国塞弗林大桥，建于1959年，是最早的A型独塔斜拉桥，主跨302 米。它为放射形双面索斜拉桥，采用倒V形桥塔。 3、桥塔的形式和布置 1）桥塔纵向形式 主要有三种类型： 单柱形、倒V形、倒Y形 2）桥塔的横向形式 桥塔的横向形式与索面布置密切相关。当采用单面索中，横向形式主要为 三种类型：单柱形、倒V形、A形 当采用双索面时，桥塔横向形式有5种：独柱形、A形、菱形、门形、梯形。 Knie Bridge(中文：格尼桥），位于德国杜塞尔多夫。该桥为独塔竖琴式 双索面斜拉桥，桥塔为柱形。 泉州晋江大桥为独塔扇形双索面斜拉桥，桥塔采用门式桥塔。 扎金大桥（Zakim）为独塔扇形空间索面斜拉桥，桥塔采用倒Y形桥塔。 瓦斯科达伽马大桥（英文：Ponte Vasco da Gama）是位于葡萄牙首都里斯 本跨越塔霍河的一座跨海斜拉桥，为双塔扇形双索面斜拉桥，桥塔采用H形桥塔 。 Glebe Island Bridge（中文： 搁里岛桥），位于澳大利亚悉尼，于1997年通车 。 该桥为双塔扇形空间索面斜拉桥，采用宝石形桥塔。 杭州湾跨海大桥为独塔扇形空间索面斜拉桥，桥塔采用倒V形桥塔。 1997年9月29日建成通车的南昌新八一大桥，位于原八一大桥上游50米处， 全长3000多米， 它为一座双塔竖琴式双索面斜拉桥，桥塔采用H形。 汕头宕石大桥，是我国第一座钢箱梁与PC箱粱混合结构斜拉桥。它为一座 双塔空间索面斜拉桥，桥塔为A形。 4、锚拉体系与支承体系 1）斜索的锚拉体系 有三种：自锚式、地锚式、部分地锚式。 2、桥塔支承体系 （1）、塔墩固结、塔梁分离 （2）、塔梁固结、梁墩分离 （3）、铰支桥塔 （4）、塔、梁、墩固结 三、现代斜拉桥发展趋势 现代斜拉桥的发展趋势是： （1）桥跨向特大跨度（即1000m以上）发展； （2）结构形式更为美观，表现为桥塔独特异形，桥面加劲梁更为轻巧。 因此需要存在改进的问题为： （1）、抗风设计 风的随机性和其动力振动行为极为复杂，尽管依靠风洞试验来验证抗风设 计，但风洞模型与实际还是存在差异。因此，需要多收集跨海峡大桥的风振方 面实际资料加以研究。 （2）、抗震设计 斜拉桥的塔、索、梁的各自振动特性有很大差别，给地震设计带来很大的复 杂性。此外结构的阻尼特性也还研究不够，再加之对于大跨度桥梁，地震的行 波效应也需要考虑。 （3）、斜索的使用寿命 影响斜索的使用寿命是两个方面的问题：腐蚀与疲劳。 （4）结构材料强度的提高 结构材料强度的提高可以减轻结构自重，从而提高桥梁跨越能力。 1、标志性斜拉桥 斜拉桥最新世界排名 目前在建大跨度斜拉桥：鄂东长江公路大桥 926m，九江长江公路大桥 818m，荆岳长江大桥 816m 排名名称主跨/m国家 1苏通大桥1088中国 2昂船洲大桥1018中国 3多多罗大桥890日本 4诺曼底大桥856法国 5上海长江大桥730中国 6闵浦大桥708中国 7南京长江三桥648中国 8南京长江二桥628中国 9金塘大桥620中国 10白沙洲长江大桥618中国 （1） 苏通大桥 1088米，中国，2008年 苏通大桥位于江苏省东部的 南通市和苏州（常熟）市之间， 是交通部规划的黑龙江嘉荫至 福建南平国家重点干线公路跨 越长江的重要通道，是我国建 桥史上工程规模最大、综合建 设条件最复杂的特大型桥梁工 程。 苏通大桥工程起于通启高速 公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4 公里，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程三部分组成。 （2） 香港昂船洲大桥 1018米，在建 昂船洲大桥位于香港，是全 球第二长的双塔斜拉桥。大桥主 跨长1018米，连引道全长为 1596米。是本港首座位处市区环 境的长跨距吊桥，在香港岛和九 龙半岛都可以望到这座雄伟的建 设。 昂船洲大桥离海面高度73.5 米，而桥塔高度则为290米，两 者都比青马大桥为高。桥面为三 线双程分隔快速公路。 （3）多多罗大桥 890米，日本，1999年 多多罗大桥是位于日本濑户内海 的斜拉桥，连接广岛县的生口岛 及爱媛县的大三岛之间。大桥于 1999年竣工，同年5月1日启用， 最高桥塔224米钢塔，主跨长 890米，主梁采用钢箱梁，是当 时世界上最长的斜拉桥，连引 道全长为1480米，四线行车。 世界最长斜拉桥和最高桥塔 的纪录被2008年建成通车的中国 苏通长江公路大桥（苏通大桥）打破，苏通大桥跨径1088米，混凝土桥 塔高300.4米。 （4） 诺曼底大桥 856米，法国，1995年 诺曼底大桥守卫着法国北部 塞纳河上的泥滩，看上去像一 个从混凝土桥塔上伸出的钢索 所编成的巨大蜘蛛网。 这座 斜拉桥的落成后（1995 年）堪 称世界上同类桥梁中极为壮观 的一座。 该桥的重量由2000千米长的 钢绳支撑。两座混凝土桥塔高 215米，耸立在相当于20层高楼的基座上。诺曼底桥的中央跨度为856， 但这不包括靠近桥两端的引桥。桥的总长是2200米 （5） 南京长江三桥 648米，中国，2005年 南京长江三桥是长江南京段 继南京长江大桥、二桥之后建 设的又一座跨江通道，2005年 10月，三桥建成通车，这样， 长江南京段已拥有三条快速过 江通道。 南京三桥位于现南京长江大 桥上游约19公里处的大胜关附 近，横跨长江两岸，南与南京 绕城公路相接，北与宁合高速 公路相连，全长约15.6公里， 其中跨江大桥长4.744公里，主桥采用主跨648米的双塔钢箱梁斜拉桥， 桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形 钢塔斜拉桥 （6） 南京长江二桥 628米，中国，2001 南京长江二桥位于现南京 长江大桥下游11公里处，全 长21.337公里，由南、北汊 大桥和南岸、八卦洲及北岸 引线组成。其中：南汊大桥 为钢箱梁斜拉桥，桥长2938 米，主跨为628米。 当时建成时，该跨径仅 次于日本多多罗大桥和法国 的诺曼底大桥位居同类型桥中世界第三，中国第一；设计标准：双向 六车道高速公路；设计速度：100公里/小时；设计荷载：汽超 20，挂120；路基宽33.5米，桥面宽32米(不含斜拉索锚固区)。 （7） 白沙洲长江大桥 618米，中国，2001年 武汉白沙洲长江大桥位于 武汉长江大桥上游8.6千米处 。南岸在洪山区青菱乡长江 村与107国道正交；北岸在 汉阳江堤乡老关村与318国 道连通。该桥全长3589米， 桥面宽26.5米，6车道，设 计时速为80公里，日通车 能力为5万辆，分流过江车 辆29%，主要分流外地过 汉车辆。它是武汉88公里中环线上的重要跨江工程。 （8） 青州闽江大桥 605米，中国，2001年 青州闽江大桥位于福州市 马尾区青州路及长乐县筹东 村之间，是福州长乐国际机 场连接福州市区的专用通道。 青州闽江大桥是一座主跨 为605m的双塔双索面叠合梁 斜拉桥，其跨度在同类型桥 梁中列世界第一。桥宽29m， 主梁采用工字型边梁与预应 力混凝土桥面板叠合断面。 A字型桥塔高175m。空间索面、梁上索距为13.5m。 （9 ）杨浦大桥 602米，中国，1993年 杨浦大桥是一座跨越黄浦江 的自行设计、建造的双塔双索 面迭合梁斜拉桥。杨浦大桥， 于1991年4月29日动工，1993 年9月15日建成。总长为7654 米，主桥长1172米、宽30.35 米，共设6车道。602米长的 主桥犹如一道横跨浦江的彩虹 ，在世界同类型斜拉桥中雄居 第一。挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺穹苍，塔的两侧32对钢索 连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。 （10） 徐浦大桥 590米，中国，1997 年 徐浦大桥西接朱梅路，东连新辟的杨高南 路，纵贯东西，形成一条长10多公里的通街 大道，为外环线西南段划上了第一条线。 徐浦大桥是继南浦大桥、杨浦大桥之后， 上海市区第3座跨越黄浦江的特大型桥梁， 位于徐汇区华泾镇和浦东新区三林镇附近的 江面上，下游距南浦大桥10.2公里。大桥全 长6.017公里，主桥长1.074公里，主跨590 米，总宽35.95