悬索桥ppt课件.pptx

第十一章悬索桥 1 2 3 优点 跨越能力大 受力合理 能最大限度发挥材料强度 整体造型流畅美观 施工安全快捷 适用 跨度超过600m 4 金门大桥 5 金门大桥的北端连接北加利福尼亚 南端连接旧金山半岛 当船只驶进旧金山 从甲板上举目远望 首先映入眼帘的就是大桥的巨形钢塔 钢塔耸立在大桥南北两侧 高342米 其中高出水面部分为227米 相当于一座70层高的建筑物 塔的顶端用两根直径各为92 7厘米 重2 45万吨的钢缆相连 钢缆中点下垂 几乎接近桥身 钢缆和桥身之间用一根根细钢绳连接起来 钢缆两端伸延到岸上锚定于岩石中 大桥桥体凭借桥两侧两根钢缆所产生的巨大拉力高悬在半空之中 钢塔之间的大桥跨度达1280米 为世界所建大桥中罕见的单孔长跨距大吊桥之一 从海面到桥中心部的高度约60米 又宽又高 所以即使涨潮时 大型船只也能畅通无阻 金门大桥于1933年动工 1937年5月竣工 用了4年时间和10万多吨钢材 耗资达3550万美元 6 明石海峡大桥 7 日本明石海峡大桥 位于本州岛与四国之间 全长3910米 主跨1991米 960 1991 960 为三跨二铰加劲桁梁式吊桥 桥宽35 5米 双向六车道 加劲梁14米 抗震强度按1 150的频率 承受8 5级强烈地震和抗150年一遇的80m s的暴风设计 为目前世界上跨度最大的悬索桥 也是世界上最长的双层桥 是联结内陆工业中的重要纽带 它跨越日本本州岛 四国岛之间的明石海峡 最终实现了日本人一直想修建一系列桥梁把4个大岛连在一起的愿望 创造了上世纪世界建桥史的新纪录 总投资约40亿美元 1995年1月17日 日本坂神发生里氏7 2级大地震 震中距桥址才4公里 大桥附近的神户市内5000人丧失 10万幢房屋夷为平地 明石海峡大桥设计荷载可承受里氏8 5级地震 该桥在阪神地震中仅有微小损坏 由于地面运动 两塔基础之间的距离增加了80cm 桥塔顶倾斜了10cm 使主跨增加了近80cm 从而接近于l991m 主缆垂度因此减少了130cm 8 长江江阴公路大桥 9 江阴长江公路大桥是我国首座跨径超千米的特大型钢箱梁悬索桥梁 也是20世纪 中国第一 世界第四 大钢箱梁悬索桥 是国家公路主骨架中同江至三亚国道主干线以及北京至上海国道主干线的跨江 咽喉 工程 是江苏省境内跨越长江南北的第二座大桥 大桥位于靖江市十圩村与江阴市间 大桥全线建设总里程为5 176公里 总投资36 25亿元 大桥全长3071米 索塔高197m 两根主缆直径为0 870m 桥面按六车道高速公路标准设计 宽33 8米 设计行车速度为100公里 小时 桥下通航净高为50米 可满足5万吨级轮船通航 大桥于1994年11月22日开工 1999年9月28日竣工通车 10 11 地锚式 绝大多数悬索桥 特别是大跨度悬索桥采用 锚碇处一般要求地基具有较大的承载力 最好有良好的岩层作持力地基 自锚式 适宜用于两岸地基承载力较差 特别是软土的桥位 对城市闹区跨河桥梁可以避免影响景观或无法布置的庞大的主缆锚碇建筑物 12 自锚式特点 1 主缆拉力的垂直分力 一般较小 可以抵消边跨端支点部分反力 从而减小加劲梁的端支点反力 但水平分力则以轴向压力的方式传送到加劲梁中 2 跨度不宜过大 否则加劲梁的截面将非常庞大不经济 3 必须先架设加劲梁 然后再安装主缆 实践中因施工困难 风险大等原因而极少采用 13 14 15 16 17 18 顺桥向桥塔结构形式 1 刚性塔 可做成单柱形或A字形 一般多用于多塔悬索桥中 可提高结构纵向刚度 减小纵向变位 从而减小梁内应力 2 柔性塔 允许塔顶有较大的变位 是现代悬索桥中最常用的桥塔结构 一般为塔柱下端做成固结的单柱形式 3 摇柱塔 将下端做成铰接的单柱形式 一般只用于跨度较小的悬索桥 19 20 21 22 加劲梁特点 1 必须具有足够的抗扭刚度或自重以保持在风荷载作用下的气动稳定性 2 加劲梁所承担的活载及本身的恒载通过吊索和索夹传至主缆 3 加劲梁的变形从属于主缆 它的刚度对悬索桥的总体刚度贡献不大 因而梁高通常不必做得太大 23 24 重力式锚碇原理 依靠锚固体的巨大自重来抵抗主缆的垂直分力 水平分力则由锚固体与地基之间 包括侧壁 的摩阻力或嵌固阻力来抵抗 从而实现对主缆的锚固 组成 锚碇中预埋有锚碇架 它是由钢锚杆和支撑架构成 主缆束股是通过锚头与锚杆联接 再由锚杆通过支撑架分散至整个混凝土锚体中 25 隧道式锚碇原理 是先在两岸天然完整坚固的岩体中开凿隧道 将锚碇架置于其中后 用混凝土浇筑而成 利用岩体强度对混凝土锚体形成嵌固作用 达到锚固主缆的目的 26 特点 混凝土用量较重力式锚碇大为节省 经济性能更为显著 但迄今为止 大部分悬索桥都由于缺乏坚固的山体岩壁可利用 而一般采用重力式锚碇 27 28 29 30 31 1 弹性理论 悬索桥最早的计算理论假定 结构变形非常微小且可以忽略 方法 不考虑结构体系变形对内力的影响 将悬索桥作为超静定结构 按照普通的结构力学方法计算 它只能满足跨度较小且加劲梁刚度相对较大的悬索桥的计算 32 2 挠度理论计算特点 考虑原有荷载 如恒载 已产生的主缆轴力对新的荷载 如活载 产生的竖向变形 挠度 将产生一种新的抗力 该理论是在变形之后再来考虑内力的平衡 用挠度理论来计算活载内力时 计入了恒载内力对悬索桥的刚度起到的提高作用 33 假定 1 恒载沿桥梁的纵向是均匀分布的 2 在恒载作用下 加劲梁处于无应力状态 吊索之间的局部挠曲应力除外 3 吊索是竖向的 并且是密布的 4 在活载作用下 只考虑吊索有拉力 但不考虑吊索的拉伸和倾斜 5 加劲梁为直线形 并且是等截面 6 只计主缆及加劲梁的竖向变形 挠度 但不考虑它们的纵向变形 34 3 重力刚度法对于加劲梁很柔的悬索桥 先假设加劲梁的抗弯刚度为零 取大缆做基本体系 并且让基本体系用改变其几何线形的方式来承担活荷载 在缆的线形改变量或挠度求得后 可以就每一吊索上端的位置推算位于吊索下端的梁的挠度 再凭梁的挠度的各阶导数推算梁的弯矩及其所分担的活载集度 从给定的活载集度中将梁所分担的集度扣除 余下者就是经由吊索传给大缆 让大缆所分担的活载集