桥梁工程第十五讲--斜拉桥和悬索桥

1、一、斜拉桥的组成及力学特点一、斜拉桥的组成及力学特点 1、组成：、组成：斜拉索主梁 斜拉桥斜拉桥2、力学特点、力学特点： （1）主梁似）主梁似多跨弹性支承连续梁多跨弹性支承连续梁主梁弯矩小主梁弯矩小 （2）索力产生的水平分力作为主梁的）索力产生的水平分力作为主梁的“免费免费”预压力预压力 （3）高次超静定结构）高次超静定结构 （1）双塔三跨式）双塔三跨式：最常用，最常用，适用：跨越较大的河流、海口及海面。公路适用：跨越较大的河流、海口及海面。公路桥梁，边主跨比；铁路桥梁，边主跨比。桥梁，边主跨比；铁路桥梁，边主跨比。二、构造类型二、构造类型1、孔跨布置：、孔跨布置：美，坦帕弯阳光大桥美，坦帕弯

2、阳光大桥（2）独塔双跨式）独塔双跨式： 常见常见 适用：跨越中、小河流和城市道路适用：跨越中、小河流和城市道路 边跨边跨L1与中跨与中跨L2之比：之比： L1=（）（）L2，多近于，多近于L12（3）单跨式）单跨式：（：（ 采用地锚式）采用地锚式） 独塔单跨式、双塔单跨式独塔单跨式、双塔单跨式（4）多塔多跨式）多塔多跨式：（：（3塔）（塔）（ 4跨）跨） 少用少用由于中间塔没有端锚索有效地限制其变位，柔性太大。由于中间塔没有端锚索有效地限制其变位，柔性太大。改进措施改进措施:a、做中间刚性塔；、做中间刚性塔；b、拉索加劲中间塔；、拉索加劲中间塔； c、增加主梁梁高；、增加主梁梁高；d、矮塔部分

3、斜拉桥体系、矮塔部分斜拉桥体系2、斜拉索、斜拉索（1）材料及组成）材料及组成 立面内的布置型式立面内的布置型式辐射式（标准扇形）辐射式（标准扇形）竖琴式（平行布置形）竖琴式（平行布置形）扇式（半扇形）扇式（半扇形）（2）立面布置）立面布置星式：星式：倾角小，锚固复杂，整体刚度好另外，还有分叉形，混合形另外，还有分叉形，混合形 空间布置形式空间布置形式单索面单索面双索面双索面竖直双索面竖直双索面倾斜双索面倾斜双索面（4）空间（或横向）布置）空间（或横向）布置 拉索倾角（边索）拉索倾角（边索）辐射式或扇式：辐射式或扇式：210300竖琴式竖琴式:260380（3）斜拉索的倾角）斜拉索的倾角早期：稀

4、索早期：稀索混凝土达混凝土达15m30m钢斜拉桥达钢斜拉桥达30m50m（5）索距：）索距：莱茵河上最早的斜拉桥（德莱茵河上最早的斜拉桥（德）杨浦大桥杨浦大桥现代：密索现代：密索混凝土达混凝土达4m12m钢斜拉桥达钢斜拉桥达8m24m3、主塔、主塔 主要承受轴力，同时受弯矩主要承受轴力，同时受弯矩（1）纵桥向布置：）纵桥向布置：（2）横桥向布置）横桥向布置（3）高跨比）高跨比 双塔：双塔：H=（1/41/7）L2 单塔：单塔：H=（）（）L2（4）材料：除日本外，多采用混凝土材料）材料：除日本外，多采用混凝土材料 4、主梁：、主梁：（1）力学体系）力学体系 主梁是以承受压力和弯矩为主的偏心受压

5、构件，主梁是以承受压力和弯矩为主的偏心受压构件， 力学体系上可分为：连续体系、非连续体系力学体系上可分为：连续体系、非连续体系（2）主梁的高跨比）主梁的高跨比 双面索：双面索：h/l=1/1001/150 单面索：单面索：h/l=1/501/100（3）材料）材料 钢材、混凝土、结合梁、混合梁钢材、混凝土、结合梁、混合梁板式板式分离箱式分离箱式封闭式箱型封闭式箱型半封闭式箱型半封闭式箱型三角箱形三角箱形（4）横截面）横截面5、结构体系（支承体系）、结构体系（支承体系）（1）悬浮体系（或飘浮体系）：塔墩固结，塔梁分离）悬浮体系（或飘浮体系）：塔墩固结，塔梁分离（3）塔梁固结体系：塔梁固结，梁墩分

6、离）塔梁固结体系：塔梁固结，梁墩分离（2）支承体系（或铰支体系）支承体系（或铰支体系）（4）刚构体系：塔、梁、墩固结）刚构体系：塔、梁、墩固结悬索桥悬索桥一、组成：主缆、加劲梁、吊索、索塔、鞍座、锚碇一、组成：主缆、加劲梁、吊索、索塔、鞍座、锚碇（下部）及桥面结构（下部）及桥面结构主缆加劲梁索塔吊索鞍座桥面结构一、结构构造：一、结构构造：1、主缆、主缆 （1）作用：主要承重构件）作用：主要承重构件 （2）布置形式：一般为平行的两根，个别）布置形式：一般为平行的两根，个别4根根钢束及钢丝钢束及钢丝 （3）材料：高强度平行钢丝束（钢丝束组成）材料：高强度平行钢丝束（钢丝束组成方法有空中编丝组缆（方

7、法有空中编丝组缆（AS法）和预制平行钢法）和预制平行钢丝束股法（丝束股法（PWS法）法）2、索塔、索塔 （1）作用：支承主缆，分担主缆所受的竖向力，）作用：支承主缆，分担主缆所受的竖向力，在风力和地震力作用下，对总体稳定提供保证。在风力和地震力作用下，对总体稳定提供保证。 （2）形式：）形式： 顺桥向：顺桥向： 横桥向：横桥向：（3）材料：多用混凝土）材料：多用混凝土（4）断面：多为箱形）断面：多为箱形 桁架式桁架式 刚构式刚构式 混合式混合式3、加劲梁、加劲梁 （1）作用：提供桥面系并防止桥面发生过大的挠）作用：提供桥面系并防止桥面发生过大的挠曲和扭曲变形。曲和扭曲变形。 （2）材料：多为钢

8、结构）材料：多为钢结构 （3）形式：）形式：钢桁梁（早期多用）钢桁梁（早期多用）扁平钢箱梁（今多用）扁平钢箱梁（今多用）（4）在塔墩上的支承：简支和连续）在塔墩上的支承：简支和连续（5）加劲梁桥面构件：钢筋砼桥面板（早期），）加劲梁桥面构件：钢筋砼桥面板（早期），钢桥面板（当前）钢桥面板（当前）钢板梁（早期个别中小跨径，今不用）钢板梁（早期个别中小跨径，今不用）4、吊索、吊索（1）作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆）作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆（2）布置形式：）布置形式：等间距，等截面等间距，等截面A、直吊索（美、日） B、斜吊索（欧洲）（3）材料：要求有抗拉强度和一定的柔性）材料：要求

9、有抗拉强度和一定的柔性 一般用：钢丝绳、钢绞线、平行钢丝束、刚性吊杆（少）一般用：钢丝绳、钢绞线、平行钢丝束、刚性吊杆（少）（4）与主缆的连接）与主缆的连接 鞍挂式（四股）销连接式（双股）5、锚碇、锚碇 （1）作用：主缆的锚固体，是支承主缆的重要部分，）作用：主缆的锚固体，是支承主缆的重要部分，将主缆的拉力传给地基将主缆的拉力传给地基 （2）形式：）形式： 地锚式锚碇：地锚式锚碇：锚固鞍座索股锚碇架锚块主缆支架重力式锚碇（重力锚）隧道式锚碇（岩洞锚） 6、鞍座、鞍座 （1）塔顶鞍座（主索鞍）塔顶鞍座（主索鞍） 作用：支承主缆，并将主缆传来的竖直力均匀分作用：支承主缆，并将主缆传来的竖直力均匀分

10、布到主塔布到主塔 材料：钢材材料：钢材 制造方法：制造方法：a、大型铸件（全铸）、大型铸件（全铸） b、铸件、铸件+焊接钢结构（铸焊）焊接钢结构（铸焊） c、焊接钢结构（全焊）、焊接钢结构（全焊） （2）主缆支架鞍座（散索鞍）主缆支架鞍座（散索鞍）位置：锚碇的前墙处位置：锚碇的前墙处作用：改变主缆方向，并将主缆钢丝束箍在水平作用：改变主缆方向，并将主缆钢丝束箍在水平和竖直方向分散开，引入各自的锚固位置和竖直方向分散开，引入各自的锚固位置 与主索鞍的区别：其在主缆受力或温度变化时，与主索鞍的区别：其在主缆受力或温度变化时，随主缆同步移动。随主缆同步移动。 斜拉桥与悬索桥的区别：斜拉桥与悬索桥的区别：1、两者刚度差别很大、两者刚度差别很大2、前者主梁受很大的水平分力而成