斜拉桥的总体布置-斜拉索布置2
斜拉桥主梁截面斜锁及索塔构造特点[详细]
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2. 箱形截面
混凝土斜拉桥主梁采用箱形截面，在 现代斜拉桥中是经常采用的截面形式。这 是因为它的抗弯和抗扭刚度大，能适应稀 索、密索、单索面或双索面等不同斜索布 置；其组合截面，也可以方便地形成封闭 式的单箱形式或分离式的双箱形式，以适 应不同桥宽的需要；截面的组合构造，也 可以部分预制、部分现场灌筑，为桥梁施 工方案提供更多选择单索面布置的箱形截 面。
（三）结合梁
结合梁斜拉桥是指钢主梁的上翼缘与设置其上的混 凝土桥面板之间用剪力键结合共同受力的梁体结构。结合 梁一般只适用于双索面斜拉桥。结合梁斜拉桥在80年代后 才得到发展。其代表作首推加拿大的安那西斯(Annacis) 桥其结合梁主梁截面如图所示。
（四）混合梁
混合梁斜拉桥是指其主跨为钢梁而边跨为混 凝土梁的斜拉桥。钢梁与混凝土梁的连接点一般 设在索塔附近，可以在边跨侧，也可以在主跨侧。 斜拉桥边跨采用混凝土梁的构思，是取其梁的自 重大，有利于边跨发挥其锚固跨的作用。
斜拉桥充分利用斜拉索的刚性，巧妙地将索
与梁结合起来。因此，斜拉桥这一桥式属于梁式 桥与悬索桥之间的大跨度桥梁，它可有效的用于 100—600m之间的跨度。
根据以上特点，预应力混凝土斜拉桥 具有下列显著的优越性：
1．跨越能力大； 2．具有良好的结构刚度和抗风稳定性； 3．依靠斜拉索的应力调整，能设计的很经 济；
斜拉桥的三种主梁截面，即钢梁、混 凝土梁和结合梁，其各自的特点可以通过 下表来说明。表中混凝土斜拉桥与钢斜拉 桥、结合梁斜拉桥的比较(表中的A、B、C、 D表示优劣等级)。
项目
恒载 质量 材料阻尼 徐变 收缩 耐久性 改造的难易 施工的难易 路面造价 斜索的连结 斜索疲劳 基本造价
钢斜拉桥
结合梁斜拉桥
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
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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
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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
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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
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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。
斜拉索的布置方式
斜拉索的布置方式斜拉索是一种常见的桥梁结构中的索力支撑系统，它通过斜拉索的受力特性来承担桥梁的重量和荷载，使得桥梁具有更好的稳定性和承载能力。
斜拉索的布置方式对于桥梁的结构和性能有着重要的影响，因此在设计和施工过程中需要进行合理的布置。
斜拉索的布置方式可以分为以下几种形式：1. 单索面布置方式单索面布置方式是将斜拉索全部布置在桥梁的一侧，形成一个单一的索面。
这种布置方式适合于跨度较小的桥梁，可以提供较好的稳定性和刚度。
同时，单索面布置方式还可以减小桥梁的风荷载，降低桥梁的振动。
2. 双索面布置方式双索面布置方式是将斜拉索分别布置在桥梁的两侧，形成两个相对的索面。
这种布置方式适用于跨度较大的桥梁，可以提供更好的承载能力和结构稳定性。
双索面布置方式还可以平衡桥梁的荷载分布，减小桥梁的变形和挠度。
3. 对称布置方式对称布置方式是将斜拉索按照对称的方式布置在桥梁的两侧。
这种布置方式可以使得桥梁的荷载分布更加均匀，提高桥梁的整体稳定性和刚度。
同时，对称布置方式还可以减小桥梁的变形和挠度，提高桥梁的承载能力。
4. 非对称布置方式非对称布置方式是将斜拉索按照非对称的方式布置在桥梁的两侧。
这种布置方式适用于特殊的桥梁形式和跨度，可以根据实际情况进行调整和设计。
非对称布置方式可以满足桥梁的特殊要求，提供更好的结构性能和承载能力。
斜拉索的布置方式需要根据桥梁的具体要求和设计参数来确定，同时还需要考虑施工和维护的便利性。
在实际工程中，设计人员需要综合考虑各种因素，选择合适的布置方式。
此外，斜拉索的布置方式还需要与桥梁的整体结构和形式相匹配，保证桥梁的安全性和稳定性。
斜拉索的布置方式对于桥梁的结构和性能有着重要的影响。
不同的布置方式适用于不同的桥梁形式和跨度，可以提供不同的稳定性、刚度和承载能力。
在设计和施工过程中，需要根据实际情况进行合理的选择和调整，以确保桥梁的安全和稳定。
同时，斜拉索的布置方式还需要与桥梁的整体结构相协调，使得桥梁具有更好的整体性和美观性。
斜拉桥孔跨布局索塔拉索布置及结构体系
（1）在实体塔上交错锚固 在塔柱中埋置钢管，再将斜拉 索穿入和用锚头锚固在钢管上 端的锚垫板上。
（2）在空心塔上作非交错锚固 构造与实体塔锚固相同，但
需在箱形桥塔的壁内配置环向 预应力筋，以抵抗拉索在箱壁 内产生的拉力
• 将钢锚固梁搁置在混凝土塔柱内侧的牛腿上，斜索通 过埋设在塔壁中的钢管锚固在钢锚固梁两端的锚块上。 塔两侧相等
• 梁、塔、墩互为固结，形成跨度内具有多点弹性支承 的刚构。
优点： （1）既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求； （2）结构的整体刚度比较好；主梁挠度小。 缺点:
(1)刚度的增大是由梁、塔、墩固结处能抵抗很大的负 弯矩换取来的，因此这种体系的固结处附近区段内主 梁的截面必须加大。 (2）为消除温度应力，需要墩身具有一定柔性，故常 用于高墩。
（1）塔较矮； （2）梁的无索区较长，没有端锚索； （3）边主跨之比较大； （4）梁高较大； （5）受力以梁为主，索为辅； （6）活载作用下斜拉索的应力变幅较小。
1 主梁构造
主梁的主要作用： （1）将作用分散传给拉索。 （2）主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的轴压
力。 （3)抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结
有着很大的关系。
l主孔跨径一般比双塔三跨式跨径小，适用于跨越中小河 流和城市河道。
l边主跨之比为（0.5～0.8），但大多数为0.66。边跨大， 考虑拉索应力疲劳，中间设桥墩改善。
很少采用。因为中间塔没有端锚索来有效限制它的变 位。采用增加主梁刚度和索塔刚度增加了工程量。
活载作用时，往往边 跨梁段附近区域产生 很大的正弯矩，并导 致梁体转动。解决这 个问题，常用：
（3）密索体系主梁各截面的变形和内力变化较平缓，受 力较均匀；
斜拉桥的总体布置-斜拉索构造
单股钢绞缆只能在工厂生 产，柔性好、可成盘运输 至现场安装，但用于混凝 土斜拉桥的拉索很少
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
斜拉索构造
➢ 斜拉索的防护构造
高强度钢材在长期高应力及应力变化状态下工作，良 好的防护是保证其使用寿命的关键
拉索的防护可分为钢材防腐和索体保护两个方面 钢材本身应不含有腐蚀成份，并有足够的抗拉强度和
这种斜拉索弯曲性能好，可以 盘绕，具备长途运输条件，宜 在工厂机械化生产，质量易保 证，逐步取代了纯平行钢丝索
它是目前使用最多的斜拉索
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和Байду номын сангаас索构造
斜拉索构造
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
斜拉索构造
钢绞线索——由多根钢绞线按规则排列而成，抗拉强 度标准值达到1860MPa
超大跨径斜拉桥拉索重 量大、安装困难，能够 逐根钢绞线安装及张拉 的平行钢绞线拉索得到 越来越多的应用
采用带护套的无粘结钢 绞线，再穿入高密度聚 乙烯外护套中
《桥梁工程》（下）
斜拉索构造
➢ 斜拉索的防护构造
索体防护_早期方法
钢丝束外缠绕多层玻璃纤维并加涂沥青或环氧树脂（使 用过程中防护层易破裂、油脂外漏）
钢丝束外套钢、 铝或高密度聚乙 烯管，管内压注 水泥浆（上端水 泥浆泌水、钢丝 会锈蚀，使用过 程中有断索危险）
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
斜拉索构造
根据钢束的组成材料，斜拉索主要类型有：
封闭式钢缆（Locked-Coil Cable） 平行钢筋索（Parallel-Bar Cable） 平行钢丝索（Parallel-Wire Cable） 钢绞线索（Stranded Cable） 螺旋钢绞缆（Spiral Rope）
第二篇斜拉桥
稀索:主梁为弹性支承连续梁 中密索:弹性支承梁&承受较大轴向力 密索:承受强大轴向力,是一种压弯构件
斜拉桥旳分类
按主梁材料： 混凝土斜拉桥；钢斜拉桥；钢—混凝土结合 梁（叠合梁）斜拉桥；钢
按斜拉索和主梁参加受力旳百分比： 部分斜拉桥；一般斜拉桥
第二篇 斜拉桥
第一章 概述
第一节 概述
基本概念
斜拉桥，又称斜张桥，属组合体系 构成：主梁、拉索、索塔 主梁：轴向力（密索体系）、受弯（稀索体
系） 支撑体系：拉索（受拉），起主梁中旳弹性
支撑作用，明显减小主梁弯矩，减小截面尺 寸，增大跨径 索塔：受压
斜拉桥旳发展(国外)
17世纪 19世纪23年代，斜拉桥坍塌 20世纪30年代，Dischinger（德国），第
分离；塔梁墩固结
（四）主梁布置
非连续体系：三跨式斜拉桥，跨中设挂梁或铰
二、构造体系
1、墩塔固结，塔梁分离－漂浮体系
➢ 多点弹性支承旳单跨梁 ➢ 满载时墩柱处主梁不出现负弯矩峰值 ➢ 各截面变形、应力变化小，应力均匀 ➢ 温度、收缩、徐变内力较小 ➢ 悬臂施工时需临时固结（类似于连续梁桥） ➢ 横向约束能力差，需设置橡胶支座（用于
一座当代斜拉桥－－STomsund（钢主梁 ，1955），瑞典 德国：主跨260m，（Theoder Heuss） ，北莱茵河桥（钢斜拉桥） 早期斜拉桥特点：钢主梁、稀索
斜拉桥旳发展(国外)
1962年,委内瑞拉,马拉开波 桥,160+5*235+160m,第一座当代混凝 土斜拉桥,稀索
斜拉桥
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1 主梁的构造
主梁的作用：
1、将恒、活载分散传给拉索。梁的刚度越小，则承担的弯矩越小； 2、与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分，主梁承受的力主要是拉索的 水平分力所形成的轴压力，因而需有足够的刚度防止压屈； 3、抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结构。
主梁的型式：
1、实体梁、板式；2、箱型截面梁；3、叠合梁；4、钢桁梁
斜拉桥多数是自锚体系。只有在主跨很大边跨很小时，少 数斜拉桥才采用部分地锚体系。
图1-11 西班牙卢纳桥
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（6）矮塔/部分斜拉桥体系
按塔高分类：常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥 矮塔部分斜拉桥受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间。
图1-12 矮塔部分斜拉桥
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二 斜拉桥的构造
1 主梁的构造
2 索塔
3 拉索
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单索面箱形截面主梁
（a）法国布鲁东纳（Brotonne）桥
（b）美国日照（Sunshine Skyway）桥
单箱单室： 采用斜腹板，可以改善抗风性能，又可减小墩台的宽度，且箱形截面的抗 扭刚度也大。
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单箱三室：
30100
1.5% 1.5%
300
4900
2650
15000
2650
4900
宽达30-35m，悬臂施工时， 须将截面分成三榀，先施 工中间箱，待挂完拉索后， 再完成两侧边箱的施工， 呈品字形前进，将截面构 成整体。
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海参崴俄罗斯岛跨海大桥（L=1104,2012）成为全世界第三座跨度超过千米的 13 斜拉桥，全球主跨最长的斜拉桥。
（ 286+560+560+560+286m ,2003年）
斜拉桥模型制作设计图
斜拉桥模型制作设计图一、模型概况斜拉桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系结构，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。
斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索、桥墩以及基础。
模型全长18.2米，高3.46米，桥面宽0.55米，索96根。
斜拉桥模型三维图见图1、2。
图1 斜拉桥模型全桥三维图图2 斜拉桥模型桥塔三维图二、材料全桥模型材料主要采用有机玻璃制作，主梁、主塔采用有机玻璃制作，斜拉索采用Ф4钢筋，桥墩以及基础为钢筋混凝土结构。
有机玻璃主要材料性能初步假设为：弹性模量E=3.6×103 N/mm2。
斜拉索采用Ф4钢筋(Q235)，强度标准值f yk=235N/mm2，弹性模量E=2.1×105N/mm2。
三、模型结构图1、斜拉桥模型立面布置斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索以及桥墩。
该桥为对称结构，以主梁跨中点为中心左右对称。
6号桥塔斜拉索混凝土桥墩边墩主梁边墩37号桥塔图3 斜拉桥模型布置图（单位：㎜）注：以后图表中尺寸均采用毫米为单位。
2、主梁主梁全长18.2米，横截面见图4。
主梁截面图(单位：mm)图4 主梁横截面图3、塔塔高3. 16米，详细尺寸见图5～7。
塔与梁不直接连接，依靠拉索连接。
梁底距离塔横梁20毫米。
塔墩高0.65米，地面以上0.4米，地面以下开挖0.25米。
为了塔与墩连接牢固，墩上预留洞口，塔柱延伸至墩底部，然后浇注环氧砂浆填补洞口。
塔与墩连接处还要加钢板锚固。
塔与墩连接的详细构造见图15～17。
索塔立面图索塔侧面剖面图图5 塔立面、剖面图 图6 塔侧面剖面图159515150100157015150图7 塔结构详图4、拉索斜拉索为双索面，共96根，采用Ф4钢筋。
根据位置不同，斜拉索采用不同的标号。
比如，“S1”表示边跨的拉索，“M1”表示中跨的拉索，具体标号见图8。
S1S3S5S7S9S11S13S15S17S19S21S23M1M3M5M7M9M11M13M15M17M19M21M23M25M27M29M31M33M35M37M39M41M43M45M47S25S27S29S31S33S35S37S39S41S43S45S47边跨中跨边跨图8 拉索位置标号（1） 拉索锚固方式拉索在塔内壁锚固，在梁肋底部设螺栓来调节索力。
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斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索间距
密索也存在如下缺点：
端锚索刚度较小，且应力幅较大，同时活载作用在中跨 时边跨主梁可能产生较大的负弯矩
拉索刚度较小，可能会产生风振问题
为弥补以上缺点，可以减小边跨，将边跨拉索集中到 近边墩处，或将部分拉索集中为端锚索
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索间距
斜拉索的索力与索间距成正比；索距越大每根索的索 力越大，索的数量则较少
早期拉索布置得比较稀，以体现拉索作为主梁弹性支 承的设计思想，但同时也受制于当时的结构分析能力
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索间距
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索间距
稀索变密索是斜拉桥近40年中的最大变化 采用密索时，拉索在钢主
梁上的间距为 8 ～ 24 m， 混凝土梁上为4～12m 密索布置已成为大跨径斜 拉桥的主流
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
主梁连续体系《桥梁工程》（下）源自斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_主梁的布置
➢ 主梁连续体系
主梁连续式斜拉桥，主梁整体性强，行车平稳舒适， 但年温差作用下塔柱的弯矩较大
三跨斜拉桥的中跨跨中，主梁可能存在一段受拉区
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_主梁的布置
主梁非连续体系——主梁设置挂孔或剪力铰
➢ 斜拉索间距
密索有以下优点：
拉索弹性支承距离减小，主梁受力由受弯为主转变为偏 心受压，从而可以减小主梁高度
索力较小，锚固点的构造简单 主梁锚固点附近的应力流变化较小，补强范围减小 可以利用拉索进行悬臂施工，减少甚至不要辅助支撑 拉索截面、自重较小，有可能在工厂制造，保证质量 拉索更换较容易
能适应主梁在年温差作用下的纵向伸缩变形，但会影 响行车顺畅
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_主梁的布置
主梁的高跨比
梁高的确定为:早期稀索：1/50-1/100 密索: 1/100-1/150, 1/200
《桥梁工程》（下）
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索倾角（边索）
辐射式或扇式：210~300 竖琴式:260~300
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_主梁的布置
连续体系 非连续体系 主梁高跨比
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_主梁的布置
当时，采用钢主梁时稀索的间距一般为30～50 m，采 用混凝土主梁时约为15～30 m，主梁的弯矩和及剪力 大，需要较大的梁高
《桥梁工程》（下）
斜拉桥的总体布置和拉索构造
总体布置_斜拉索布置
➢ 斜拉索间距
稀索布置时，索力大，主梁截面较大，架设也较困难， 拉索锚固点的构造细节也较复杂
锚点附近集中投入的钢材或混凝土数量较大