缆索承重斜拉桥主梁、索塔及锚固培训

1、1_斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉桥的构造一、拉索的种类、构造及防护一、拉索的种类、构造及防护二、拉索锚固构造二、拉索锚固构造三、主梁构造特点三、主梁构造特点四、索塔的构造和截面尺寸四、索塔的构造和截面尺寸斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索种类与构造拉索种类与构造 每一根拉索都包括钢索和锚具两大部分。钢索承受拉力，设置在钢索两端的锚具用来传递拉力。钢索作为斜拉索的主体主要有如下几种形式：平行

2、钢筋索、钢丝索（平行钢丝股索Parallel-Wire-Strand、平行钢丝索PWC、半平行钢丝索）、钢绞线索（平行钢绞线索、半平行钢绞线索）、封闭式钢缆、单股钢绞缆。 一、拉索的种类、构造及防护一、拉索的种类、构造及防护斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）将7丝钢绞线平行排列，布置成六角形截面平行钢筋索： 高强钢筋平行布置组成，标准强度不低于1470MPa钢丝索 平行钢丝股索PWS 平行钢丝索PWC半平行钢丝索采用镀锌高强钢丝，其标准强度不低于1600MPa，常采用5或 7镀锌钢丝制造钢绞线 平行

3、钢绞线索： 半平行钢绞线索， 标准强度不低于1860MPa封闭式钢缆单根钢缆施工操作过程繁杂，索中钢筋都有接头，目前很少使用 拉索种类与构造拉索种类与构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索种类与构造拉索种类与构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索种类与构造拉索种类与构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（

4、下） 拉索端部的锚具拉索端部的锚具热铸锚墩头锚冷铸锚夹片式群锚 锚具的主要构造为：锚杯、锚圈、锚垫块、填充固化料、防漏板及夹片等，为锚具的主要构造为：锚杯、锚圈、锚垫块、填充固化料、防漏板及夹片等，为便于穿索、张拉，在锚具的尾部须设置张拉连接器及引出杆连接等附属构造。便于穿索、张拉，在锚具的尾部须设置张拉连接器及引出杆连接等附属构造。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索端部的锚具拉索端部的锚具v 热铸锚热铸锚1)将一个内壁为锥形的钢套筒（锚杯）套在钢束上，然后把钢束端部的钢丝散开，再往锚杯内灌人

5、熔融的低熔点合金，合金凝固后锚杯内便形成一个楔形塞子；2)钢束受拉后，这一塞子在锚杯中越楔越紧，外界拉力通过锚杯传给钢束；3)热铸锚张拉端的锚杯有插销或内螺纹，以便和张拉设备相连；4) 锚杯出口部分填充环氧树脂，防止金属之间的磨损腐蚀。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索端部的锚具拉索端部的锚具v 墩头锚墩头锚1)镦头锚钢丝穿过多孔锚板后末端镦粗，镦粗后的钢丝头将钢丝拉力传递到锚板（端锚）上；2)锚板有外螺纹用于安装螺母，张拉端锚板连接带有内螺纹的套筒以便与张拉设备连接。斜拉桥主梁、索塔及锚固构

6、造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索端部的锚具拉索端部的锚具v 冷铸锚冷铸锚1)构造与受力机理同热铸锚相似，只是在锚杯锥形腔后面增设了一块钢丝定位板，钢丝通过锚杯再穿过定位板的孔眼后镦头就位；2)锚杯中的孔隙用特制的环氧混合料填充，待环氧固化后，即与锚杯中的钢丝结合成整体（楔形体）。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索端部的锚具拉索端部的锚具v 夹片式群锚夹片式群锚1)由后张法预应力体系演变来的拉索锚具，但抗疲劳性能要求

7、高；2)钢绞线进入群锚的锚板前，先穿过连接钢筒，钢筒的尾端与锚垫板连接，在拉索张拉完毕后注入水泥浆（钢绞线不可更换）或油脂（钢绞线可更换）；3)夹片式群锚的优点是可以逐根钢绞线单独张拉，从而降低了超长斜拉索安装的难度，受到越来越多重视；4)但是，受结构变形影响，每根钢绞线的张拉力均不相同，如何在保证总索力准确的同时使每根钢绞线的最终应力均匀是施工的关键。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索的防护拉索的防护高强度钢材在长期高应力及应力变化状态下工作，防腐是提高其使用寿命的关键拉索防护分为钢丝防护钢

8、丝防护和拉索防护拉索防护两个方面。1、钢丝的防护、钢丝的防护钢材本身应不含有腐蚀成份，并有足够的抗拉强度和良好的耐候性能结构，保护措施有：镀锌、镀防锈油脂和涂防锈底漆等。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 拉索的防护拉索的防护2、拉索的防护、拉索的防护（涂料、卷带、套管和塑料缠绕等）1）拉索外面用多层玻璃纤维缠绕并加涂沥青或环氧树脂形成玻璃钢外壳防护2）拉索外套钢套管，管内压注水泥浆，管内拉索用玻璃纤维缠绕，加涂沥青，钢套管外涂防锈漆；3）拉索套在高密度聚乙烯套管内，管内再压注水泥浆填满空隙；4）拉

9、索套在PE管内，除在管内压注水泥浆外，管外再缠绕环氧树脂玻璃纤维形成玻璃钢外壳保护；5）在拉索外面热挤压高密度聚乙烯套管；6）在热挤压高密度聚乙烯套管前，对拉索表面进行铝粉或锌进行金属喷涂，或先用聚酯带缠包后进行热挤压PE套管。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）二、拉索锚固构造二、拉索锚固构造 拉索与主梁的锚固构造拉索与主梁的锚固构造在混凝土箱梁顶板设置锚固构造（锚固块）斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）

10、在箱梁内锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）在梁体两侧和梁底设锚固斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉索与钢梁的锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）拉索与混凝土塔的锚固

11、构造拉索与混凝土塔的锚固构造拉索在塔上交叉锚固1) 拉索锚固区是塔与拉索的连接处，拉索强大的集中力、孔洞削弱及局部受力，应力集中现象普遍存在；2) 对于实心塔柱，拉索较多地采用交叉锚固构造形式；3) 拉索交叉通过塔柱轴线后交叉锚固在塔壁上，按构造要求将锚具设在锯齿凹槽或凸槽形牛腿上。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）拉索在塔柱上对称锚固1) 大跨径斜拉桥常采用空心塔柱，拉索对称锚固在塔柱的内壁上；2) 塔壁上直接锚固塔壁上直接锚固塔柱横壁上埋设钢管，拉索穿过钢管锚固在塔壁内侧齿块上，拉索水平分力通过

12、布置在塔壁内的横向预应力钢束（筋）平衡；3) 塔柱横桥向尺寸和索力均较小且为单索索面时，只需在塔柱纵向板壁上设置预应力筋；4) 塔柱横向尺寸较大时，需在塔柱纵、横板壁上均设预应力筋；5) 塔柱横向尺寸较大且为横排的双索面时，除在塔柱纵、横板壁上都设置预应力筋外，还可在中间增设隔板并布置预应力筋。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）拉索在塔柱上对称锚固1) 钢锚梁对称锚固钢锚梁对称锚固将钢锚固梁支承于塔内壁的牛腿凸块上，拉索穿过塔壁锚固在钢锚固梁两端的锚块上；2) 钢锚固梁承担拉索的水平分力和局部弯矩，

13、拉索的垂直分力由钢锚固梁通过牛腿传给塔柱；3) 钢锚固梁使拉索锚固区塔柱受力明确，主要由钢锚梁承担局部荷载。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）1) 钢锚箱对称锚固钢锚箱对称锚固塔柱内壁锚固区埋设带锚梁的钢箱，拉索锚固在锚梁上，钢箱承担拉索产生的局部拉应力，塔柱承担钢锚箱传来的整体压力或偏心压力；2) 钢锚箱构造复杂，一般用于超大跨径斜拉桥，如我国的苏通大桥，或拉索集中锚固在塔顶时。利用钢锚箱对称锚固斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强

14、桥梁工程（下）桥梁工程（下）汀九桥的钢锚箱斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉索与钢塔的锚固构造 鞍座支承、锚固梁、支承板以及鞍座支承、锚固梁、支承板以及铰接等形式的锚固构造铰接等形式的锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）三、主梁构造特点三、主梁构造特点 主梁的立面和横截面布置主梁的立面和横截面布置 主要尺寸拟定主要尺寸拟定 混凝土主梁中钢筋（束）的布置混凝土主梁中钢筋（束）的布置 钢钢混凝土结合

15、梁的构造特点混凝土结合梁的构造特点斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下） 主梁的立面布置主梁的立面布置结构体系飘浮体系半飘浮体系塔梁固结刚构体系v 主梁的边跨和主跨比v 主梁端部处理v 主梁高度沿跨长的变化v 结构体系和布置斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）v 主梁的边跨和主跨比v 主梁端部处理v 主梁高度沿跨长的变化 主梁的立面布置主梁的立面布置斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥

16、梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）v 混凝土主梁v 钢主梁 主梁的横截面布置主梁的横截面布置- -截面形式截面形式从早期到现在，随着对密索体系斜拉桥受力特点及抗风性能的不断认识，主梁截面形式有了很大变化。v混合梁v 结合梁结合梁斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）混凝土主梁横截面形式分离双箱截面实体双主梁截面板式边主梁截面整体箱形截面板式梁截面斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（

17、下）1) 分离双箱截面分离双箱截面为早期斜拉桥的截面形式，带有常规箱梁桥的痕迹，模板比较简单；2) 随着对密索体系受力特性的认识，主梁高度大大降低，箱体逐渐减小，发展为倒梯形箱倒梯形箱；3) 外侧斜腹板、内侧竖腹板的倒梯形箱形截面形式有利于抗风稳定；4) 桥面较宽时发展为分离三角形边箱形式三角形边箱形式，通过横梁及桥面板联系在一起，横截面外侧做成风嘴状以减少迎风阻力，端部加厚以锚固拉索，截面接近流线形，抗风稳定性好。混凝土主梁横截面形式斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）5) 随着密索体系概念的进步，

18、双箱截面主梁进一步发展为梁高更低的分离实体双分离实体双主梁主梁；6) 分离的实体主梁之间由桥面板及横梁连接，拉索直接锚固在梁肋中心处，简化了模板，悬臂浇筑施工方便；7) 主梁纵向和横向受力明确；混凝土主梁横截面形式重庆长江二桥斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）8) 随着梁高的进一步降低，主梁底与横梁平齐，形成（带肋）板式边主梁板式边主梁；9) 主梁截面带有风嘴尖角，以适应大跨径斜拉桥的抗风要求；10)横梁间距一般取拉索距离的一半；11)桥宽与跨径较小时，梁高进一步降低成为板式截面板式截面，主梁高度仅

19、50cm左右；12)采用平板后，施工模板极为简单，成本大大降低。混凝土主梁横截面形式Helgeland Bridge Evripos Bridge斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）混凝土主梁横截面形式13)整体箱形截面整体箱形截面具有很大的抗弯及抗扭刚度，适用于单索面和双索面斜拉桥；14)双索面时若将中间封闭成底板将增加自重，较少使用；15)法国诺曼第桥边跨混凝土主梁采用封闭截面，是为了与中跨的钢箱梁截面相接；16)适于单索面布置、抗扭刚度大的单箱多室截面，中间两个腹板形成窄室，拉索锚固在窄室顶部的

20、短横肋上。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）混凝土主梁横截面形式17)单箱单室截面单箱单室截面是单索面斜拉桥较典型的截面，锚索处和索间距一半处均设置一对预应力加劲斜杆，将索力有效地传至整个截面、保证截面几何不变；18)主跨530 m、桥宽仅13m的挪威Skarnsundet桥采用了三角形双室箱梁截面，跨度与宽度比达40.8 三角形截面有利于抗风。斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）双索面钢主梁横截面形式双主

21、梁、单箱单室钢梁、两个单箱单室双主梁、单箱单室钢梁、两个单箱单室钢梁、多室钢梁和钢桁梁钢梁、多室钢梁和钢桁梁斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）单索面钢主梁横截面形式斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）混合梁斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济

22、大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）主梁高度h：h=1/501/200主梁宽度B: 主梁宽与主跨的比值宜大于1/30，与主梁高 的比宜大于8横梁、桥面板尺寸：局部荷载截面调试：强度、刚度和稳定性；单索面需考虑抗扭刚度主梁细部尺寸：主要根据轴力来确定 主要尺寸拟定主要尺寸拟定斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工程（下）桥梁工程（下）普通钢筋的配置；纵向预应力筋：分段布置，一般在主跨跨中和边跨端部；横向预应力筋、竖向预应力筋配置；预应力度。 混凝土主梁中钢筋（束）的布置混凝土主梁中钢筋（束）的布置斜拉桥主梁、索塔及锚固构造斜拉桥主梁、索塔及锚固构造同济大学桥梁工程系同济大学桥梁工程系 王志强王志强桥梁工