悬索桥的组成与构造

1、悬索桥的组成与构造陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院桥梁施工课程组主 讲：刘继知识点 悬索桥的组成与分类； 悬索桥各组成部分的构造； 悬索桥各部分的连接。认识悬索桥的形式了解悬索桥的组成掌握悬索桥的构造知识点任务悬索桥与斜拉桥相比，在形式上有何区别？悬索桥的组成有哪些？结合以前的学习方法，讨论悬索桥的传力途径？ 西堠门大桥是连接舟山本岛与宁波的舟山连岛工程五座跨海大桥中技术要求最高的特大型跨海桥梁，主桥为两跨连续钢箱梁悬索桥，主跨1650米，位居悬索桥世界第二、中国第一，其中钢箱梁全长在悬索桥中居世界第一。设计通航等级3万吨、使用年限100年。 矮寨悬索桥位于湖南省湘西州吉首市矮

2、寨镇境内，是国家重点规划的8条高速公路之一长沙至重庆通道湖南段吉（首）茶（峒）高速公路中的重点工程。工程为双层公路、观光通道两用桥梁，悬索桥的主跨为1176m，方案为钢桁加劲单跨悬索桥。1998年4月5日，日本明石海峡大桥正式通车。大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间，全长3911米，主跨1991米，居世界第一。两座主桥墩海拔297米，基础直径80米，水中部分高60米。两条主钢缆每条约4000米，直径1.12米，由290根细钢缆组成，重约5万吨。大桥于1988年5月动工。1998年3月竣工。 明石海峡大桥首次采用1800MP级超高强钢丝，使主缆直径缩小并简化了连接构造，首创悬索桥主缆。苏通大桥苏通

3、大桥舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥主跨1650米主跨1088米悬索桥与斜拉桥相比，在形式上有何区别？悬索桥：塔比较单一，但构造简单；索为承重结构，跨径更大；斜拉桥：塔形式比较丰富，索为受拉传力结构，跨径比索悬桥小悬索桥特点悬索桥特点加劲梁：不是主要承重构件，截面面积不需 要随跨度而增加受力：作为主要承重构件的主缆具有合理的受力方式不足：柔性结构，活荷载下挠曲变形大；风荷载和车辆荷载易产生振动施工：先施工主缆，形成现成的悬吊式脚手架，比悬臂法风险小1.我国悬索桥的发展 我国现代悬索桥的建造起步较迟，60年代在西南山区建造了一些跨度在200m以内的半加劲式单链和双链式悬索桥，其中较著名的是1969年

4、建成的重庆朝阳大桥。一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展 达孜桥跨越拉萨河，为跨径500m的独塔悬索桥。由于一侧的塔架和鞍座设在山上，桥面长度415m。桥面宽4.5m，为单车道桥。主索垂跨比1/15。 1984年12月1日建成通车，大桥全长500米，是中国跨径最大的浅加劲钢结构悬索吊桥。 跨度为452m的广东汕头海湾大桥采用混凝土加劲梁；广东虎门大桥为跨度达888m的钢箱梁悬索桥；主跨1385m的江阴长江大桥（1999是中国第一座跨径超千米的桥梁，全桥总长近3km）。使我国的桥梁科学技术迅速赶上世界先进水平。（舟山西堠门大桥主跨达1650m，大桥创下的“第一”举不胜举。） 邵阳市洞口淘金桥洞口淘金

5、桥是一座自锚上承式悬带桥，上部结构由端锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。桥面系作为受压构件用来平衡悬带的拉力。在施工阶段需要设置临时的隧洞式岩石锚碇，用以锚固两组主索。预制悬带槽形底板安装完成后，现浇主柱排架，然后安装T梁和现浇横隔板。在浇注悬带槽内的混凝土后再放松外锚使整个结构成为自锚体系。1989年建成。2.国际的悬索桥 位于日本本州四国联络线上的明石海峡，主跨1991米，1998建成。创下了世界桥梁最大跨径的记录。被誉为“世界桥梁之王” 西西里桥，意大利，主跨3300 米，拟建 美国旧金山金门大桥，1937年建成美国金门大桥，主跨1280.2米（343.9+1280.2+343.9

6、），加劲梁高7.6米，公路面宽18米，两边各设3.3米的人行道，桥塔高228米，采用由闭合格组成的截面，表面上组成显著的肋形线条，宽度分三次作阶梯式收缩减小，每阶段高度及横梁高度自下而上逐渐减小。1883年美国的Brooklyn桥 布鲁克林大桥建筑工程师约翰罗布林一家两代三口人的传奇故事。采用气压沉箱法建桥墩布达佩斯达努伯河上的伊丽莎白大桥，1903年建成时，是当时最长的眼杆链悬索桥，跨度290米.幕色降临时，灯光强调了优美的悬索链和雄伟的桥塔的对比.3.3.世界最大悬索桥一览表世界最大悬索桥一览表编号编号桥名桥名跨径跨径所在地所在地1 1明石海峡大桥明石海峡大桥( Akashi-Kaikyo

7、)( Akashi-Kaikyo)19911991日本本州四国联络线日本本州四国联络线( (神户神户- -鸣门鸣门) )2 2舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥16501650中国中国3 3大贝尔特东桥大贝尔特东桥(Great Belt East)(Great Belt East)16241624丹麦丹麦4 4润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥14901490中国中国5 5恒贝尔桥恒贝尔桥(Humber)(Humber)14101410英国英国6 6江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥13851385中国中国7 7青马大桥青马大桥(Tsing Ma)(Tsing Ma)13771377香港特区香港特区,

8、,中国中国8 8费拉赞诺桥费拉赞诺桥(Verrazana-Narrows)(Verrazana-Narrows)12981298纽约纽约, ,美国美国9 9金门大桥金门大桥(Golden Gate)(Golden Gate)12801280旧金山旧金山, ,美国美国1010武汉阳逻长江公路大桥武汉阳逻长江公路大桥12801280中国中国二、悬索桥的构造悬索桥，又称为吊桥，是一种古老的桥型。现代悬索桥通常由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁、吊索及索鞍等主要部分组成 。传力途径学 生 讨 论 悬索桥的主要受力特点有哪些？l 提示：分别从静力和动力特征方面进行讨论总结。桥塔是悬索桥最重要构件。作用：

9、支承主缆索和加劲梁，将悬索桥的活载和恒载(包括桥面、加劲梁、吊索、主缆索及其附属构件如鞍座和索夹等的重量)以及加劲梁在桥塔上的支反力直接传至塔墩和基础，同时还受到风载与地震（偶然荷载）的作用。桥塔的高度主要由桥面标高和主缆索的垂跨比f/L确定，通常垂跨比f/L为1/91/12。材料：石料 （早期），钢，钢筋混凝土桥塔的腹杆组合形式桥塔的腹杆组合形式(a) (a) 桁架式桁架式(b) (b) 刚构式刚构式(c) (c) 混合式混合式大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢筋混凝土结构。其结构形式可分为桁架式、刚架式和混合式（较少用）三种。刚架式桥塔通常采用箱形截面。由于预应力混凝土和爬模技术的发展，

10、钢筋混凝土桥塔的桥塔的使用呈较快增长趋势。桥塔塔顶必须设主索鞍，以便主缆索能与桥塔合理的衔接和平顺的转折，并将主缆索的拉力均匀的传至桥塔。锚碇是主缆索的锚固构造。主缆索中的拉力通过锚碇传至基础。通常采用的锚碇有两种形式：重力式和隧洞式。重力式锚碇依靠其巨大的自重来承担主缆索的垂直分力，而水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力或嵌固阻力承担。隧道式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩。隧道式锚碇适用于锚碇处有坚实基岩的地质条件。当锚固地基处无岩层可利用时，均采用重力式锚碇。锚碇主要由锚碇基础、锚块、锚碇架及固定装置和锚固索鞍组成。 锚碇的构造和种类主缆支架 主缆支架可分为钢筋混凝土刚性支架、钢

11、制柔性支架及钢制摇杆支架 主缆支架主缆支架（a）刚性支架；（b）柔性支架；（c）摇杆支架作用：主缆索是悬索桥的主要承重构件，不仅承担自重恒载，还通过索夹和吊索承担加劲梁(包括桥面)等其它恒载以及各种活载。主缆索还要承担部分横向风载，并将其传至桥塔顶部。类型：主缆索可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆（常用），由于平行丝束钢缆弹性模量高，空隙率低，抗锈蚀性能好，因此大跨度吊桥的主缆索均采用这种形式。现代悬索桥的主缆索多采用直径5mm的高强度镀锌钢丝组成。先由数十到数百根5mm的高强度镀锌钢丝制成正六边形的索束(股), 再将数十至上百股索束挤压形成主缆索,并做防锈蚀处理。线型：设计中主缆索的线形一般采用

12、二次抛物曲线。材料直径5mm左右，镀锌冷拔低碳钢丝，平行丝股（另，钢丝绳）吊索也称吊杆，是将加劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。吊索作用：将作用在加劲梁上的恒、活载传递给大缆吊索材料：钢丝绳，钢绞线吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索，其上端通过索夹与主缆索相连，下端与加劲梁连接。吊索与主缆索连结有两种方式：鞍挂式和销接式。吊索与加劲梁连结也有两种方式：锚固式和销接固定式。锚固式连结是将吊索的锚头锚固在加劲梁的锚固构造处。销接固定式连结是将带有耳板的吊索锚头与固定在加劲梁上的吊耳通过销钉连结。索布置形式索布置形式(a) 垂直布置垂直布置(b) 斜向布置斜向布置索夹：大缆与吊

13、索的连接件连接方式：鞍挂式和销接式悬索桥吊索与索夹的联结悬索桥吊索与索夹的联结铰接式铰接式骑跨式 主要功能：承受和传递竖向活载，桥面系的补充 体系：简支或连续 材料：钢材，混凝土（极少） 类型：桁架式，流线型箱钢梁，混凝土箱梁（500米以下跨径）v 桁架式适应双层桥面，适合于交通量较大的或公铁两用的悬索桥，梁较高v 流线型箱钢梁 抗风性能好（风嘴）； 抗扭刚度大； 节省材料（正交异性桥面板和横向静风压力小）； 建筑高度小，34m。 三类加劲梁优缺点比较三类加劲梁优缺点比较比较项目比较项目加劲梁型式加劲梁型式钢桁梁钢桁梁钢箱梁钢箱梁混凝土箱梁混凝土箱梁抗风抗风性能性能涡流激振涡流激振最不易发生最

14、不易发生易发生易发生不易发生不易发生自激振动自激振动可能性大可能性大可能性小可能性小静态阻力系数静态阻力系数大大小小小小风力产生的变形风力产生的变形大大小小小小结构刚度结构刚度小小大大结构结构梁高梁高高高低低低低用钢量用钢量最大最大低低最低最低桥面板桥面板一般与主梁分离一般与主梁分离一般与主梁结合为整体一般与主梁结合为整体为主梁的一部为主梁的一部分分制造制造制造制造杆件多，节点结构复杂，杆件多，节点结构复杂，标准化大量生产困难标准化大量生产困难箱梁由板构件构成，标箱梁由板构件构成，标准化大量生产容易准化大量生产容易工厂预制凶段，工厂预制凶段，标准化生产容标准化生产容易易施工施工架设架设架设方法

15、有单根杆件平架设方法有单根杆件平面构件立体节段多样化面构件立体节段多样化可选可选只能采用节段法架设或只能采用节段法架设或与现浇节段并用与现浇节段并用可采用预制节可采用预制节段法架设段法架设养护养护养护维修养护维修构件多，油漆养护难构件多，油漆养护难平板构件油漆养护方便平板构件油漆养护方便一般无需养护一般无需养护桥面桥面非结合型损伤时易维修非结合型损伤时易维修与主梁结合损伤难维修与主梁结合损伤难维修损伤时易维修损伤时易维修钢箱梁桁架梁作用：索鞍是支承主缆的重要构件，其作用是保证主缆索平顺转折；将主缆索中的拉力在索鞍处分解为垂直力和不平衡水平力，并均匀地传至塔顶或锚碇的支架处。类型：索鞍可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。塔顶索鞍设置在桥塔顶部，将主缆索荷载传至塔上；锚固索鞍(亦称散索鞍)，设置在锚碇的支架处，主要作用是改变主缆索的方向，把主缆索的钢丝绳束在水平及竖直方向分散开来，并将其引入各自的锚固位置。为了减少塔顶索鞍处钢丝的弯曲次应力，塔顶索鞍弯曲半径一般为主缆索直径的812倍；而散索鞍必须考虑钢丝绳束的水平曲率半径和竖直曲