土木工程概论 斜拉、悬索桥
土木工程概论
米约大桥的设计与施工摘要：法国的米约高架桥是一座最高墩墩高245 m, 主跨342 m 的斜拉桥。
作为世界第二高的大桥，米约大桥只用7个桥墩支撑，其设计和施工过程均有较大难度，本文主要针对了该桥的工程背景、设计和施工技术要点以及灾害分析方面做出具体地介绍和分析。
关键词：米约大桥、主梁设计、桥墩设计、施工正文：1.工程概况米约大桥（图1.图2），位于法国南部塔恩河谷上，2004年12月14日正式竣工通车，它是目前世界第二高的大桥。
桥面距谷底垂直高度为270米。
米约大桥因坐落在法国西南的米约市而得名，它是斜拉索式的长桥。
尽管全长达2.46公里，但只用7个桥墩支撑，其中2、3号桥墩分别高达245米和220米，是世界上最高的两个桥墩。
如果算上桥墩上方用于支撑斜拉索的桥塔，最高的桥墩达到343米，超过埃菲尔铁塔23米。
大桥总重29万吨，其中仅钢结构桥面就重达3.6万吨。
修建这座桥是为了开辟纵贯法国南北的新线路，大桥的通车能力将达到日均1．5万辆汽车，旅游高峰季节日均可通过2．5万辆汽车。
图1 图22.总体设计由于塔恩河蜿蜒曲折, 当桥位于河谷地势较低地方时, 在米约市就不能观赏到此桥。
为了使人们能在米约市观赏该桥, 基本思想是设计一座非常细长、桥面高程较高的多跨连续梁斜拉桥。
1990年, Michel Virlo geux 首先提出一个7 塔8 跨悬浮体系斜拉桥方案, 1992~ 1993 年, 他领导的设计组又向法国国家高速公路管理局提出了另外几种方案。
最终，一个7 塔高墩斜拉桥的设计方案最终胜出。
米约高架桥建造之初曾引起不小的争议, 有人担心破坏塔恩河谷周围的景观, 但设计师Foster 选用钢为主要建材, 并运用其独特的设计理念, 让这座大桥完工后看起来结构轻巧细致却不失坚固, 与周围的环境协调一致。
大桥全长2 460 m, 共8 跨, 跨径布置为204m+ 6 * 342 m+ 204 m(图3) 。
斜拉桥和悬索桥的总体布置和结构体系
主跨跨径
索 塔 高 度
索面形式（辐射式、竖琴式或扇式） 双塔：H/l2=0.18~0.25
拉索的索距
单塔：H/l2=0.30~0.45
拉索的水平倾角
6
拉索布置
斜拉索横向布置
空间布置形式
单索面
竖直双索面 双索面
倾斜双索面
7
拉索在平面内的布置型式
辐射式 竖琴式 扇式
拉索间距
早期：稀索
混凝土达 15m~30m 钢斜拉桥达 30m~50m
31
1）斜拉桥施工的理论计算
斜拉桥施工的理论计算方法主要有以下几种：1、倒拆法；2）正算法
倒拆法从斜拉桥成桥状态出发（即理想的恒载状态出发）用与实际施工 步骤相反的顺序，进行逐步倒退计算来获得各施工节段的控制参数，根据 这些参数对施工进行控制与调整，并按正装顺序施工。
正算法是按斜拉桥的施工顺序，依次计算出各施工节段架设时的内力和 位移。并依据一定的计算原则，选定相应的计算参数作为未知变量，通过 求解方程得到相应的控制参数。
1)主梁的边跨和主跨比 2) 主梁端部处理 3) 主梁高度沿跨长的变化
混凝土主梁横截面形式
1）实体双主梁截面；2）板式边主梁截面；3）分 离双箱截面；4）整体箱形截面；5）板式梁截面
双索面钢主梁横截面形式
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
21
3、主梁构造特点（续）
主要尺寸拟定
混凝土斜拉桥的拉索一般为柔性索，高强钢丝外包的索套仅作为保护材 料，不参加索的受力，在索的自重作用下有垂度，垂度对索的受拉性能有影 响，同时索力大小对垂度也有影响。 为了简化计算，在实际计算中索一般采 用一直杆表示，以索的弦长作为杆长。关健 问题是考虑索垂度效应对索的伸长与轴力的 关系影响，这种影响采用修正弹性模量来考 虑。
桥梁工程概论 (3)
桥梁工程概论1. 引言桥梁工程是土木工程的一个重要分支，涉及到设计、建造和维护各种类型的桥梁结构。
桥梁作为连接两个地点的重要交通设施，对于现代社会的发展起着重要的推动作用。
本文将介绍桥梁工程的概念、分类、设计原则以及常见问题。
2. 桥梁工程的分类根据桥梁的结构形式和用途，桥梁工程可以分为多种不同类型，包括以下几种：2.1 按结构形式分类•梁桥：由横跨支承在两岸上的梁体构成。
•拱桥：通过弧形拱体来支撑桥面的桥梁。
•斜拉桥：通过斜拉索来支撑桥面的桥梁。
•悬索桥：通过悬挂在塔上的钢索来支撑桥面的桥梁。
•隧道桥：同时具备隧道和桥梁功能的桥梁。
2.2 按用途分类•公路桥：用于承载车辆和行人交通的桥梁。
•铁路桥：用于承载火车和列车交通的桥梁。
•人行桥：专门为行人设计的桥梁。
•管道桥：用于承载管道或导线的桥梁。
3. 桥梁设计原则桥梁设计需要考虑多种因素，包括结构强度、稳定性、耐久性和审美等。
以下是一些桥梁设计的原则：3.1 结构强度桥梁需要能够承受车辆和行人的荷载，因此结构强度是设计的重要考虑因素。
工程师需要根据实际情况确定桥梁的承载能力，并保证桥梁在使用过程中不会发生结构破坏的情况。
3.2 结构稳定性桥梁结构需要保持稳定，不受外力和自重的影响。
在设计过程中，需要考虑各种载荷的作用，以确保桥梁的结构稳定性。
3.3 耐久性桥梁需要经受长时间的使用和各种气候条件的影响，因此耐久性是一个重要的设计指标。
工程师需要选择合适的材料，并采取防腐蚀和防水等措施，以延长桥梁的使用寿命。
3.4 审美性桥梁作为城市的重要景观元素，其外观设计也需要考虑审美因素。
工程师需要设计出具有美观和独特性的桥梁结构，以提升城市的形象和吸引力。
4. 常见问题与挑战桥梁工程在设计、建造和维护过程中面临着一些常见的问题和挑战，包括以下几个方面：4.1 岩土工程问题在桥梁的基础设计和施工过程中，岩土工程问题是一个重要的考虑因素。
工程师需要进行土层勘察和地质分析，以确定合适的基础形式和处理措施。
土木工程概论知识点
土木工程概论知识点LT●各种钢在结构设计中抗拉和抗压设计强度值：低碳钢：约为215N/mm²；低合金钢：310~380N/mm²。
●钢材：优点：材质均匀致密，抗拉、抗压、抗弯、抗剪切强度都很高，有一定的塑性和很好的韧性、良好的加工性能。
缺点：耐火性差、易于锈蚀、维护费用较高。
●混凝土：是由胶结材料、骨料和水按一定比例配制，经搅拌振捣成型，在一定条件下养护而成的人造石材。
●混凝土强度等级：一般为C20~C40，甚至可达C60~C80。
指将混凝土做成150mm立方体试块的极限压应力值为：20N/mm²，40N/mm²，60N/mm²，80N/mm².●混凝土的种类及受力特点：C20~C40混凝土在实际受压构件中的抗压设计强度约为10~20N/mm²，抗拉设计强度约为1.1~1.7N/mm²。
●混泥土：优点：可模性、耐久性、耐火性、整体性都较好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、木材高，能和钢筋粘结做成各种强度高的钢筋混凝土结构；缺点：自重较大，施工比较复杂，工序多，工期长，易产生裂缝。
●木材：优点：轻质高强；易于加工；有较高的弹性和韧性；能承受冲击和振动作用；导电和导热性能低；木纹美丽；装饰性好等。
缺点：构造不均匀，各向异性；易吸湿、吸水，因而产生较大的湿胀、干缩变形；易燃、易腐等。
●土木工程中所用木材种类:圆木（直径120mm以上）、方木（截面方形，边长100~250mm）、条木（宽度不大于厚度的2倍）、板材（宽度大于厚度的2被；厚35mm以下的薄板）等。
●木材受力特点：顺纹抗拉设计强度为8~10N/mm²，顺纹抗压设计强度为10~16N/mm²。
（在承重结构中不允许木材横纹受拉）。
●砌体：是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做成的块材，和水泥、石灰膏等胶凝材料与砂、水混合做成的砂浆，叠合粘结而成的符复合料。
土木工程中的悬索桥设计
土木工程中的悬索桥设计在土木工程领域，悬索桥被认为是一种既美观又实用的桥梁设计。
悬索桥是一种以悬挂的主梁来负载桥面荷载的结构。
它由主塔、悬索和桥面板组成，通过将桥面悬挂在悬索上来实现跨越河流、峡谷或其他障碍物的功能。
从结构设计的角度来看，悬索桥的主要优势在于其高度灵活的荷载分布，这使得它能够承受更大的荷载，而不会导致重大应力集中。
悬索桥中的悬索通过主塔向两侧延伸，形成一个类似于倒梯形的几何形状。
这种设计使得桥梁所承受的力量能够平稳地传递到地基上，从而减轻了桥梁本身的重量。
在设计悬索桥时，对于桥梁长度和主塔高度的选择是至关重要的。
这些参数将直接影响到悬索和桥面板的尺寸和位置。
一般来说，悬索桥的主塔应尽可能高，以便提供足够的弯矩抵抗力。
此外，较长的悬索可以减小主塔的弯矩和水平力。
因此，悬索桥的设计需要进行复杂的力学计算和结构分析，以确保桥梁的稳定性和安全性。
此外，在选择悬索材料时，工程师需要考虑到桥梁的跨度和所承受荷载的大小。
现代悬索桥通常使用高强度的钢缆作为悬索材料，这种材料既轻便又具有良好的延展性能。
为了确保悬索的承载能力和抵抗外力的能力，悬索材料的选择和结构设计需要考虑到钢缆的直径、强度和紧张度。
除了结构方面的考虑，悬索桥的美学设计也是非常重要的。
悬索桥一般被认为是桥梁工程中的艺术品，它们的设计能够融入周围环境并展示出结构优雅的美感。
悬索桥的塔身形状、桥面板的材料和色彩以及照明设计都需要与周围的自然环境和城市风格相协调。
通过合理的设计，悬索桥可以成为城市景观的一部分，吸引游客和居民的关注。
在实际应用中，悬索桥的设计也面临一些挑战和限制。
首先，悬索桥的建造和维护成本较高，尤其是对于较长的跨度和高塔身的悬索桥来说。
其次，悬索桥对气候和环境条件的要求较高，需要考虑到风力、地震和温度等因素对桥梁的影响。
此外，悬索桥的设计需要考虑到桥梁的使用需求，如通行车辆的类型和数量，进而确定桥面宽度和强度。
综上所述，悬索桥作为土木工程领域中的一种独特设计，具有良好的结构特点和美学价值。
大专大二桥梁工程知识点
大专大二桥梁工程知识点桥梁工程是土木工程中的一个重要分支，负责设计、建造和维护各种桥梁结构。
作为大专大二学生，了解桥梁工程的基本知识点对于将来的学习和职业发展都具有重要意义。
本文将介绍一些大专大二阶段应掌握的桥梁工程知识点。
一、桥梁分类桥梁按照结构类型可以分为梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。
其中，梁桥是最常见的桥梁类型，由上部结构和下部结构组成；拱桥是指由弧形构件组成的桥梁；斜拉桥是通过斜拉索将桥面承载力传递到桥塔上；悬索桥则是靠悬挂在桥塔之间的大型钢缆来支撑桥面。
二、桥梁设计原理桥梁设计需要满足一定的结构、功能和经济性要求。
在桥梁设计中，需要考虑到桥梁的荷载、结构强度、稳定性、振动和风荷载等因素，保证桥梁的安全使用。
此外，桥梁的设计还需考虑到交通组织、流量控制、通行能力等交通工程原理。
三、桥梁荷载桥梁承受来自车辆、行人、风荷载等多种荷载。
在桥梁设计中，需要根据不同类型桥梁的用途和位置选择适当的荷载标准，并进行荷载计算和结构分析。
常用的桥梁荷载包括：静态荷载、动态荷载和温度荷载等。
四、桥梁设计软件随着计算机技术的发展，桥梁设计软件在桥梁工程中得到广泛应用。
桥梁设计软件可以帮助工程师进行结构分析、设计优化和施工方式选择等工作，提高工作效率并保证设计质量。
常用的桥梁设计软件包括：SAP2000、AutoCAD、STAAD.Pro 等。
大专大二阶段的学生可以通过学习这些软件，提前熟悉桥梁设计工作的流程和方法。
五、桥梁施工技术桥梁施工是将桥梁设计方案转化为实际工程的过程，包括施工方法、施工工艺、施工组织等。
桥梁施工需要考虑到各种施工环境和条件，确保施工的安全和质量。
在桥梁施工中，常见的技术包括：道路建设、桩基施工、混凝土浇筑、钢结构安装等。
掌握这些基本的桥梁施工技术对于深入了解桥梁工程具有重要作用。
六、桥梁养护与维修桥梁养护与维修是保证桥梁安全运行和延长使用寿命的重要工作。
桥梁养护包括定期巡检、保养和维修等措施，以确保桥梁结构的稳定性和使用功能的正常实施。
3.5.12.5.1斜拉桥概述
发展
稀索布置
2
第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主，拉索更换不方便。
中密索布置
2
第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩。
密索布置
2
第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面，主梁承受轴力为主，弯矩为辅。
受力
a图中给出了在荷载作用下三跨连续梁的弯矩分布图，
b图给出了在相同荷载作用下三跨斜拉桥的弯矩分布图， 我们不难看出，由于斜索的支承作用，使主梁恒载弯矩 显著减小。
在竖向荷载作用下， 主梁以受压为主， 索塔也是以受压为 主，斜索承受拉力。
美国P-K桥（L=299m, 1978年）
美国日照桥的防撞设施 （L=366m, 1987年）
挪威Skarnsundet桥(L=530m,1991 年) 于L1=0.66L2
两跨相等时，由于失去了边跨及端锚 索对主跨变形的约束作用，造成主跨 变形过大，因而这种形式较少采用。
多塔多跨式
（≥3塔）（ ≥4跨）
(a) 三塔四跨式斜拉桥 的变形
(b) 双塔三跨式斜拉桥 的变形
做中间刚 性塔
增加主梁 梁高
1
拉索加劲 中间塔
斜拉桥又称斜张桥，是一种由主梁、索塔、和斜索组成的组合体系桥梁。 它的荷载传递路径是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和 车辆（准备小车）等其它荷载传至索塔，再通过索塔基础传至地基。
索塔
斜拉索
主梁
斜拉桥又称斜张桥，是一种由主梁、 索塔、和斜索组成的组合体系桥梁。
它的荷载传递路径是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车辆 （准备小车）等其它荷载传至索塔，再通过索塔基础传至地基
2
3
土木工程中的悬索桥施工技术
土木工程中的悬索桥施工技术悬索桥是土木工程中一种重要的桥梁类型。
它以悬索为主要承重构件，通过塔架和锚点将悬索连接在一起，具有承重能力强、跨度大、构造简单的特点。
悬索桥的施工涉及多个方面的技术，包括桥梁设计、材料选用、基础工程、悬索悬臂施工、主跨梁体施工等。
首先，悬索桥施工的第一步是桥梁设计。
设计人员需要根据实际需求和地理环境，确定悬索桥的跨度、桥面宽度、载荷要求等参数，并进行相应的结构计算和分析。
悬索桥的设计是非常复杂的，需要考虑到桥梁的强度、刚度、稳定性等因素，以确保桥梁能够承受各种荷载并保持结构稳定。
其次，悬索桥的施工需要选择合适的材料。
悬索桥的悬索一般采用高强度钢缆，其选用要考虑钢缆的抗拉强度、耐久性等因素。
此外，桥梁的主要梁体和塔架也需要选择适当的材料，如混凝土、钢材等，以满足桥梁的承重要求。
悬索桥施工的第三个步骤是基础工程。
悬索桥的基础是桥梁的重要支撑部分，需要进行地质勘探和承载力计算，以确定合适的基础形式和尺寸。
常见的悬索桥基础形式有混凝土桩基、钢筋混凝土基础等。
在基础施工过程中，需要进行地面清理、挖掘、灌注混凝土等工作，确保基础的强度和稳定性。
接下来，在悬索桥的施工中，悬索悬臂是一个重要的步骤。
悬索悬臂的作用是通过临时支撑结构将悬索临时悬挂在塔架上，以便进行主跨梁体的施工。
悬索悬臂的施工需要考虑支撑结构的稳定性和强度，同时还要防止悬索在施工过程中产生过大的变形。
为了保证施工的顺利进行，施工人员还需要根据实际情况进行悬索的张拉和调整。
最后，主跨梁体的施工是悬索桥施工的重要环节。
主跨梁体一般由预制段和现浇段组成。
预制段是在工厂中提前制作好的，而现浇段是在现场进行施工的。
在主跨梁体的施工中，需要使用吊装设备将预制段吊装至悬索上，并进行连接。
现浇段的施工则需要进行混凝土浇注和养护等工作，以确保梁体的强度和一致性。
综上所述，悬索桥的施工涉及多个方面的技术。
在实际施工中，需要合理安排各个施工步骤，严格控制质量和进度。
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1月22日，巴东长江大桥主桥梁顺利合龙。巴东长江公路大桥位于湖北省巴东县城， 是正在规划的临汾至三亚高等级公路在巴东跨越长江的特大桥梁，桥型为五跨连 续双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，主桥长900.5米，南北两个主塔高度分别为 207米和212米，将于2004年5月建成通车1总投资3.2亿元的巴东长江大桥是在长 江上建造的第36座公路桥，设计跨度420米，桥长850-880米，桥宽24米，两岸连 接线(引桥)分别为600米，为索斜拉桥型。是长江现有大桥或拟建
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洪山庙大桥位于长沙北二环线老洪山庙桥东60米处，南接四方坪立交桥， 北临洪山庙旅游度假区。大桥主桥结构形式为无背索斜塔斜拉桥，主跨206 米，跨下没有一个桥墩，比“第二跨”西班牙阿拉米罗桥长出6米。据了解，
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重庆长江二桥，主跨l＝444m（1996）
世界最长的预应力混凝土斜拉桥为挪威Skarnsundet桥， 主跨l=530m（1991）。
世界最长的预应 力混凝土公铁两 用桥为南美阿根 廷和巴拉圭界河 Paran河上桥，主 跨为330m （1986）。
杭州钱塘江观潮是中国一大壮观景象，这里即将要建起全世界最长的 跨海大桥，要求该桥承受7米高的大浪，其桥桩能抵挡沙石的不断撞击，
多多罗 桥 诺曼底 桥 长江南 汊桥
日本 法国 中国
白沙洲 长江大 桥 青州闽 江桥 上海杨 浦大桥 名港中 央大桥 上海徐 浦大桥 斯卡恩 圣桥 汕头石 大桥
中国
中国 中国 日本 中国 挪威 中国
建成 年 1999 1995 2001
2000
2001 1993 1997 1996 1991 1999
所以浙江省政府特别从旧金山请来华裔桥梁专家邓文中，当新桥的技 术顾问。工程将于2003年正式开工，总投资15.7亿元人民币。
杭州湾大桥南航道A型独塔斜拉桥，为全长36公里6车道公路斜拉桥。 杭州湾跨海大桥工艺--钢箱梁悬臂拼装施工--海中70米梁整孔预制架 设--移动模架整体现浇施工
“以粤港分界线为 界，各自投资， 共同建设，各自 拥有，各自管理” 的原则，由深港 两地分别修建各 自界内部分。该 桥从深圳蛇口东 角头至香港元朗 鳌堪石，按双向 六车道高速公路 标准设计，大桥 全长4770米，其 中香港侧3170米， 深圳侧1600米， 桥面宽33.1米
2A0型4 塔（钢） 平行钢
190
丝
A型塔（混 平行钢 凝土）210 丝
A型塔（混 钢绞线 凝土）145
A型塔（混 钢绞线 凝土）168
加劲梁形式
钢箱梁，两端 105.5，62.5M 混 合主式跨钢箱梁624M， 其余混凝土 混合 式 钢箱梁
钢箱梁，两端87 米混凝土梁。混 合式 钢与混凝土结合 梁 钢与混凝土结合 梁 钢箱梁
三峡库区 的巴东长 江大桥目 前正在加 紧建设中。 建成后的 这座现代 化大桥高 213米， 居亚洲之 首
正在建设中的巴东长江大桥
1月22日，巴东长 江大桥主至三亚 高等级公路在巴东 跨越长江的特大桥 梁，桥型为五跨连 续双塔双索面预应 力混凝土斜拉桥， 主桥长900.5米，南 北两个主塔高度分 别为207米和212米， 将于2004年5月建 成通车
主跨钢与混凝土 结合梁，边跨混 凝土梁。混合式 混凝土梁
钢箱梁，两端 2*47M，混凝土
在1993年10月至 1994年底，我国 上海杨浦桥为世 界最长的斜拉桥， 主塔为602m，钢 主梁采用箱形截 面，其中距为 25m，横梁为互 字形截面间距 4.5m。车道相采 用预制钢筋混凝 土板，与钢主梁 构成整体受力的 组合梁。
跨径/M 270+890+320 547.8+856+737.5 58.5+246.5+628+246.5+58.5
50+180+618+180+50
250+605+250 40+99+144+602+144+99+44 290+590+290 40+3*39+45+590+45+3*39+4 0 190+530+190 47+47+100+518+100+47+47
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通航净 高/M 42 55 24
18
43 46 47 46 45 46
塔型与塔高
倒Y型塔 （钢）220 倒Y型塔 （混凝土） 2倒0Y2.型7 塔 （混凝土） 195.4 A型塔（混 凝土）175
拉索种 类 平行钢 丝 钢绞线
平行钢 丝
平行钢 丝
A型塔（混 钢绞线 凝土）171.5
倒Y型塔
平行钢
（混凝土） 丝
5.6 斜拉桥
目前世界最长的斜拉桥为1994年底建成的法国诺曼第 桥，主跨l=856m，加劲结构为三室箱形截面，该桥为 混合型的，即主跨856m中624m采用钢箱梁，而侧跨则 采用混凝土箱梁并每边向主跨内伸入116m。
世界前10名的大跨度斜拉桥
序号 1 2 3
4
5 6 7 8 9 10
桥名 国家