悬索桥及斜拉桥

1、悬索桥及斜拉桥悬索桥及斜拉桥第一节第一节 悬索桥及斜拉桥的分类及构造悬索桥及斜拉桥的分类及构造第二节第二节 悬索桥及斜拉桥的受力特点及设计要点悬索桥及斜拉桥的受力特点及设计要点悬索桥的型式与结构组成悬索桥的型式与结构组成The Golden Gate Bridge金门大桥的巨大桥塔高金门大桥的巨大桥塔高227227米，每根钢索重米，每根钢索重64126412公吨，由公吨，由2700027000根钢丝绞成。根钢丝绞成。19331933年年1 1月始建，月始建，19371937年年5 5月首次建成通车。月首次建成通车。 英国恒比尔大桥于于19811981年建成，主跨为年建成，主跨为14101410

2、米米 丹麦大海带桥主跨主跨16241624米米 日本明石海峡大桥（主跨（主跨19911991米米 ）汕头海湾大桥19911991年年1212月月1717日，江泽民同志亲自为海湾大桥奠基并启动开工电钮；日，江泽民同志亲自为海湾大桥奠基并启动开工电钮；19951995年年1212月月2828日江泽民同志出席了大桥通车典礼。日江泽民同志出席了大桥通车典礼。 厦门海沧大桥（主跨648m）19961996年年1212月月1818日破土动工，主体工程于日破土动工，主体工程于9797年月份年月份正式开工建设，全桥于正式开工建设，全桥于19991999年年1212月月3030，顺利通车。，顺利通车。 香港青马

3、大桥主跨一三七七米 公铁两用桥江阴长江大桥建成于建成于19991999年，主跨年，主跨13851385米。是一座主跨米。是一座主跨径超过径超过10001000米的特大型桥梁，打破了米的特大型桥梁，打破了“中中国人不能建大跨度桥梁国人不能建大跨度桥梁”的神话。的神话。5 5月月1 1日开通的润扬大桥日开通的润扬大桥 由北汊桥（斜拉桥）与南汊桥（悬索桥）两座桥拼接而成由北汊桥（斜拉桥）与南汊桥（悬索桥）两座桥拼接而成南浦大桥南浦大桥 （19911991）该桥全长该桥全长8346米，主桥长米，主桥长846米，主桥采用双塔双索面钢与混凝米，主桥采用双塔双索面钢与混凝土结合梁斜拉桥，主跨跨径土结合梁斜拉

4、桥，主跨跨径423米米Oresund BridgeOresundOresund桥是一座跨越了桥是一座跨越了OresundOresund海峡的公铁两用桥，连接了丹麦海峡的公铁两用桥，连接了丹麦首都哥本哈根和瑞典的城镇。这座桥有世界上最长的首都哥本哈根和瑞典的城镇。这座桥有世界上最长的490490米的斜拉米的斜拉桥主跨。全桥长桥主跨。全桥长78457845米，近似的等于丹麦和瑞典之间的距离。米，近似的等于丹麦和瑞典之间的距离。OresundOresund桥在桥在20002000年年7 7月的一个星期五通车的。月的一个星期五通车的。 Oresund BridgeThe main bridge，a h

5、arp cable-stayed bridge with two side spansAyunose Bridge （Japan 1990）峡谷深峡谷深140m，宽，宽300m，总长，总长390m，主跨，主跨200mAlamillo Bridge (Spain 1992)西班牙塞维利亚的西班牙塞维利亚的AlamilloAlamillo桥建于桥建于19921992年，是世界上第一年，是世界上第一座大跨度无背索斜塔斜拉桥，主跨座大跨度无背索斜塔斜拉桥，主跨200m200m，桥宽，桥宽32m32m。 Marian Bridge (the Czech Republic)span=123.3m，pylo

6、n=75mSunshine Skyway Bridge (USA 1987)span=366 mSunshine SkywaySunshine Skyway桥位于佛罗里达州，系独柱式单面索双塔斜拉桥。桥位于佛罗里达州，系独柱式单面索双塔斜拉桥。主跨主跨365.76365.76米，全长米，全长88518851米，米，19871987年建成通车。该桥最大特点是采年建成通车。该桥最大特点是采用迎风面积较小的独柱塔和该桥所设的防撞设施。用迎风面积较小的独柱塔和该桥所设的防撞设施。Chesapeake&Delaware Canal Bridge (USA 1995)span=229 mChesa

7、peake&Delaware Canal Bridge (USA 1995)Pylon and main span during construction 南京长江二桥南汊桥南京长江二桥南汊桥南京长江二桥南汊主桥于南京长江二桥南汊主桥于19971997年年1010月月6 6日正式开工，于日正式开工，于20002000年年7 7月月9 9日全桥顺利合龙，主桥施工时间为日全桥顺利合龙，主桥施工时间为2 2年年9 9个月。是一座主跨个月。是一座主跨628m628m，双塔、双索面钢主梁的斜拉桥。，双塔、双索面钢主梁的斜拉桥。多多罗大桥主跨为多多罗大桥主跨为890890米，总长是米，总长是148

8、01480米，是世界上最米，是世界上最长的斜拉桥。包括长的斜拉桥。包括4 4条车道及自行车，轻型摩托车和行条车道及自行车，轻型摩托车和行人的附加车道。人的附加车道。 19991999年建成通车。年建成通车。 南京长江第三大桥南京长江第三大桥 世界上第一座世界上第一座“人人”字弧线形钢塔斜拉桥，字弧线形钢塔斜拉桥，20052005年年1010月月7 7日日7 7日中午日中午1212时正式通车。主桥跨径时正式通车。主桥跨径648648米。米。一、悬索桥及斜拉桥的分类一、悬索桥及斜拉桥的分类二、悬索桥及斜拉桥的构造二、悬索桥及斜拉桥的构造第一节第一节 悬索桥及斜拉桥的分类及构造悬索桥及斜拉桥的分类及

9、构造一、悬索桥及斜拉桥的分类一、悬索桥及斜拉桥的分类按悬吊跨数分类：单跨悬索桥、三跨悬索桥、多跨（四跨、按悬吊跨数分类：单跨悬索桥、三跨悬索桥、多跨（四跨、五跨）悬索桥。五跨）悬索桥。按主缆的锚固方式分类：地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。按主缆的锚固方式分类：地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。根据悬吊方式分类：根据悬吊方式分类：（1 1）采用竖直吊索，用钢桁架作为加劲梁（美国式悬索）采用竖直吊索，用钢桁架作为加劲梁（美国式悬索桥）；桥）； （2 2）采用三角形的斜吊索，并以高度较小的扁平流线形翼）采用三角形的斜吊索，并以高度较小的扁平流线形翼状钢箱梁作为加劲梁（英国式悬索桥）；状钢箱梁作为加劲梁（英国式

10、悬索桥）；（3 3）混合式悬索桥，采用竖直吊索和斜吊索，流线形钢箱）混合式悬索桥，采用竖直吊索和斜吊索，流线形钢箱梁作为加劲梁。梁作为加劲梁。按支承结构分类：单跨两铰加劲梁悬索桥、三跨两铰加劲按支承结构分类：单跨两铰加劲梁悬索桥、三跨两铰加劲梁悬索桥、三跨连续加劲梁悬索桥梁悬索桥、三跨连续加劲梁悬索桥主要组成部分为主梁、索塔及拉索。主要组成部分为主梁、索塔及拉索。1 1）按索塔布置方式分：单塔式斜拉桥、双塔式斜）按索塔布置方式分：单塔式斜拉桥、双塔式斜拉桥、多塔式斜拉桥。拉桥、多塔式斜拉桥。2 2）按主梁的支承条件分：连续梁式斜拉桥、单悬）按主梁的支承条件分：连续梁式斜拉桥、单悬臂式斜拉桥、臂

11、式斜拉桥、T T形刚架式斜拉桥形刚架式斜拉桥2 2、斜拉桥、斜拉桥1 1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点主缆主缆(main flexible cable)(main flexible cable)：是悬索桥的主要承重：是悬索桥的主要承重构件构件吊索的结构吊索的结构(sling)(sling)：是连接主缆和加劲梁的构件，：是连接主缆和加劲梁的构件，它通过索夹把加劲梁悬挂于主缆上。它通过索夹把加劲梁悬挂于主缆上。索夹索夹(clamp)(clamp)：是紧箍主缆索股并连接主缆与吊索的：是紧箍主缆索股并连接主缆与吊索的构件。构件。索鞍（索鞍（saddlesadd

12、le）：为主缆提供支承并使主缆平顺地）：为主缆提供支承并使主缆平顺地改变方向构件。改变方向构件。二、悬索桥及斜拉桥的构造二、悬索桥及斜拉桥的构造加劲梁加劲梁(stiffening girder) (stiffening girder) ：提供桥面直接承受荷载的：提供桥面直接承受荷载的梁体结构，防止桥面变形；梁体结构，防止桥面变形；加劲梁的布置：双铰加劲梁简支体系和连续加劲梁的连续加劲梁的布置：双铰加劲梁简支体系和连续加劲梁的连续体系。体系。桥面：钢桥面和混凝土加劲梁桥面。桥面：钢桥面和混凝土加劲梁桥面。桥塔桥塔(bridge tower)(bridge tower)：支承主缆的重要构件；：支承

13、主缆的重要构件；锚碇锚碇(anchorage)(anchorage)：主缆的锚固体：主缆的锚固体1 1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 大缆以大缆以asas法（空中送丝法）或法（空中送丝法）或ppwsppws法（预制束股法）制法（预制束股法）制造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用asas法，中国、日本法，中国、日本采用采用ppwsppws法。法。 塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混日本、英国采用钢塔较多

14、，中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。凝土塔。 加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢桁架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。桁架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。 锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇，采用重力式锚碇居多。锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇，采用重力式锚碇居多。 拉索的布置拉索的布置：辐射式、竖琴式、扇式、星式：辐射式、竖琴式、扇式、星式拉索的索面布置可用单面索或双面索；拉索必须用高强度拉索的索面布置可用单面索或双面索；拉索必须用高强度的钢筋、钢丝或钢绞线制作。的钢筋、钢丝或钢绞线制作。塔柱塔柱 主要承受轴力没，除柱底

15、铰支的辐射式斜索布置主要承受轴力没，除柱底铰支的辐射式斜索布置外，也要承受弯矩。外，也要承受弯矩。从桥梁的立面看，塔柱主要有独柱式、从桥梁的立面看，塔柱主要有独柱式、A A形和倒形和倒Y Y形三种。形三种。从桥梁的横断面看，塔柱主要有独柱型式、双柱式、门式、从桥梁的横断面看，塔柱主要有独柱型式、双柱式、门式、斜腿门式、倒斜腿门式、倒V V式、宝石式和倒式、宝石式和倒Y Y式等。式等。主梁主梁 斜拉桥常用的主梁形式，按静力体系分有连续梁、斜拉桥常用的主梁形式，按静力体系分有连续梁、悬臂梁和悬臂刚构等。悬臂梁和悬臂刚构等。2 2、斜拉桥、斜拉桥密索斜拉桥Tatara日本，日本，19991999年年

16、5 5月月1 1日建成通车日建成通车, ,其主跨长达其主跨长达890890米米, , 主梁为主梁为P.C.P.C.与钢箱梁混合结构与钢箱梁混合结构 密索斜拉桥Normandie法国，法国，19951995年建成的主跨为年建成的主跨为856856米米 纵桥向造型纵桥向造型横桥向造型横桥向造型塔、梁、墩的连接形式漂浮体系漂浮体系济南黄河桥半漂浮体系半漂浮体系青州大桥塔梁固结体系塔梁固结体系上海铆港大桥刚构体系刚构体系长沙湘江北大桥一、悬索桥和斜拉桥的受力特点一、悬索桥和斜拉桥的受力特点二、悬索桥和斜拉桥的设计要点二、悬索桥和斜拉桥的设计要点第二节第二节 悬索桥及斜拉桥的受力特点及设计要点悬索桥及斜

17、拉桥的受力特点及设计要点悬索桥的受力特点悬索桥的受力特点悬索桥的活载和恒载通过吊索和索夹传递至主缆，再经悬索桥的活载和恒载通过吊索和索夹传递至主缆，再经过鞍座传至桥塔顶，经桥塔传递到下部的塔墩和基础。过鞍座传至桥塔顶，经桥塔传递到下部的塔墩和基础。斜拉桥的受力特点斜拉桥的受力特点斜拉桥从塔柱上伸出并悬吊起主梁的高强度钢索起着主斜拉桥从塔柱上伸出并悬吊起主梁的高强度钢索起着主梁弹性支承的作用，从而大大减小梁内弯矩，使梁截面梁弹性支承的作用，从而大大减小梁内弯矩，使梁截面尺寸减小，减轻了主梁的重量，加大了桥的跨越能力。尺寸减小，减轻了主梁的重量，加大了桥的跨越能力。一、悬索桥和斜拉桥的受力特点一、

18、悬索桥和斜拉桥的受力特点塔柱塔柱承担锚固区传来的重力承担锚固区传来的重力主梁主梁承担斜拉索水平力、承担活载弯矩承担斜拉索水平力、承担活载弯矩斜拉索斜拉索将主梁承担的荷载传递到塔柱或基础将主梁承担的荷载传递到塔柱或基础斜拉桥斜拉桥1 1、悬索桥的设计要点、悬索桥的设计要点悬索桥的设计顺序一般可以分为两部分考虑；先考虑主悬索桥的设计顺序一般可以分为两部分考虑；先考虑主缆及加劲梁的设计，然后根据已决定的主缆及加劲梁体缆及加劲梁的设计，然后根据已决定的主缆及加劲梁体系考虑桥塔的设计。系考虑桥塔的设计。1 1）加劲梁：拟定悬索桥的形式、选择边孔与主孔的跨）加劲梁：拟定悬索桥的形式、选择边孔与主孔的跨度比等；度比等；2 2）主缆：确定主缆的垂跨比等）主缆：确定主缆的垂跨比等3 3）桥塔：确定桥塔的构架形式等）桥塔：确定桥塔的构架形式等二、悬索桥和斜拉桥的设计要点二、悬索桥和斜拉桥的设计要点结构几何尺寸的确定结构几何尺寸的确定 斜拉桥作为塔、梁、索组成斜拉桥作为塔、梁、索组成的组合体系，进行设计时必须综合考虑塔、梁、索三的组合体系，进行设计时必须综合考虑塔、梁、索三者之间的相互关系。者之间的相互关系。整体静力分析