【桥涵工程(第三版)—郭发忠】第六章 悬索桥、斜拉桥

考虑桥塔的设计。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
二、斜拉桥构造与力学特点
学习目标
1、认知斜拉桥的类型； 2、认知斜拉桥的构造组成； 3、认知斜拉桥的力学特点。 学习主要内容
• 斜拉桥的类型；斜拉桥的构造组成；斜拉桥的力学特点。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
三、悬索桥的受力特点
• 悬索桥的活载和永久载（包括桥面、加劲梁、吊索、主缆
及其附属构件如索夹等重量）通过吊索和索夹传递至主缆 ，再经过鞍座传至桥塔（主塔）顶，经桥塔传递到下部的
塔墩和基础。
• 主揽除承受活载和加劲梁（包括桥面）的永久载外，它还 分担一部分横向风荷载并将它直接传到塔顶。 • 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系来

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
2）吊索 吊索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 。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
3）索夹 • 索夹是紧箍主缆索股并连接主缆与吊索的构件。主缆和吊 索的连接一般采用刚性索夹把主缆箍紧，使主缆在受拉时 ，产生收缩变形时也不致滑动。 4）索鞍 • 索鞍是为主缆提供支承并使主缆平顺地改变方向的构件。 5）加劲梁 • 加劲梁是提供桥面直接承受荷载的梁体结构。 • 主要功能是直接承受和传递车辆荷载、风荷载、温度荷载 和地震荷载。
悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点 一、悬索桥构造与力学特点
学习目标
• 1、认知悬索桥的类型；
• 2、认知悬索桥的构造组成；
• 3、认知悬索桥的力学特点。
学习主要内容
• 悬索桥的分类；构造组成；力学特点。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
一、悬索桥的分类
悬索桥的类型可根据悬吊跨数、主缆锚固方式及悬吊方式等方面加以 划分。 1．按悬吊跨数分类， 可分为单跨悬索桥、三跨悬索桥、四跨悬索桥和 五跨悬索桥，其中单跨悬索桥和三跨悬索桥最为常用。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
• • • • 3．根据悬吊方式分类 1）采用竖直吊索并以钢桁架作加劲梁 2）采用三角布置的斜吊索，钢箱梁作加劲梁 3）混合式，即采用竖直吊索和斜吊索，流线形钢箱梁作加劲梁。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
一、斜拉桥的分类
斜拉桥的主要组成部分为主梁、索塔及拉索。由于主要组成部分的不 同构造形式，构成不同类型的斜拉桥。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
法国米卢大桥：世界最高的大桥
2）三跨悬索桥 •
3）多跨悬索桥 •

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
2．按主缆的锚固方式分类 • 按主缆的锚固形式划分，可分为地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。
•1）地锚式悬索桥
通常所讲的绝大多数悬索桥都采用地锚方式锚固主缆，即主缆通过重力 式锚碇或岩隧式锚碇将荷载产生的拉力传至大地来达到全桥的受力平衡， 这是大跨度悬索桥最佳的受力模式。 •2）自锚式悬索桥 •在较小跨度的悬索桥中，也有个别以自锚形式锚固主缆的，这种自锚式悬 索桥的主缆在边跨两端将主缆直接锚固于加劲梁上，主缆的水平拉力由加 劲梁提供轴压力自相平衡，不需要另外设置锚碇。
4．按支承结构分类
•
如果按加劲梁的支承结构来分的话，又可分为单跨两铰加劲梁悬索 桥、三跨两铰加劲梁悬索桥及三跨连续加劲梁悬索桥等

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
二、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点
悬索桥的上部结构由主缆、加劲梁和吊索组成，下部结构由塔、支 撑着塔的桥墩、锚固着主缆的锚碇组成，这种基本结构形式是大跨度 桥梁结构最适合的形式。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
1.按索塔布置方式分 1）单塔式斜拉桥 • 当跨越宽度不大或基础、桥墩工程数量不是很大时，可 采用图 a）的单塔式斜拉桥。 桥下净空要求较大时，多采用图 b）所示的双塔式斜拉 桥。 在跨越宽阔水面时，由于桥梁长度大，可采用图c)所示 的多塔斜拉桥。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
• 1.上部结构的主要构造及特点
• • 1）主缆 主缆是以桥塔及支墩为支承，两端锚固于锚碇，并通 过吊索悬挂加劲梁的缆索，是悬索桥的主要承重构件。主
缆除承受自重恒载、索夹、吊索、加劲梁等恒载外，还承
受索夹、吊索传来的活载。另外，主缆还承担一部分横向 风力以及温度变化的影响，并直接传到桥塔顶部。
• 结构形式有钢板梁、钢桁梁、钢箱梁、钢筋混凝土箱梁。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
7）桥面 • 钢桥面 • 钢桥面铺装是个多结构的组合体，一般包括防锈和主体铺装两大体系 。防锈体系由防锈层、防水层、粘结防护层、粘结层或致密层构成。 主体铺装层由上层和下层(又称保护层和面层)组成。主体铺装层的混

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
a)单跨悬索桥；b)三跨悬索桥；c)四跨悬索桥；d)五跨悬索桥

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
1）单跨悬索桥 • 单跨悬索桥常用于高山峡谷地区，两岸地势较高，采用桥墩支撑边 跨更为经济。 三跨悬索桥是目前国际工程实例中应用最多的桥型，世界上大跨度 悬索桥几乎全采用这种形式，这不仅是因其结构受力特征较为合理 ，同时其流畅对称的建筑造型也更符合人们的审美观点。 相对于三跨悬索桥而言，四跨或五跨悬索桥又称之为多跨悬索桥。
•
平行丝股主缆：主要用于大跨悬索桥。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
（3）主缆的形式 • 大多数悬索桥都采用双面主缆，但也有用单面主缆。至于主缆的根数 ，一般为2根主缆，即一侧布置一根。 （4）主缆的截面组成 • 主缆常见的截面类型有由高强钢丝组成的圆形截面（图a）和由钢丝 绳组成的主缆其它截面如图b、c，主缆的截面组成一般是由φ=5mm 左右的镀锌钢丝组成的钢丝束股，然后再由若干束钢丝索股构成一根 主缆。
• 斜拉桥斜拉钢索的纵向布置有哪几种形式？

L/O/G/O
Thank You!

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
（1）主缆的材料 • 悬索桥的主缆材料必须具有强度高、弹性模量大、耐腐蚀 等性能，故现代长大悬索桥都选用高强镀锌钢丝及镀锌钢 丝绳。主缆先后经历了钢结构眼杆式缆链、钢丝绳缆、封 闭钢绞索缆，最终发展为现在的平行钢丝主缆。 （2）主缆的类型 • 钢丝绳主缆：多用于中、小跨悬索桥。
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。这三者中，斜索承拉，塔柱以承压为主有时还要承 受较大弯矩，主梁受弯也受轴向压力或拉力。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
复习思考题：
• 悬索桥由哪几部分组成？其受力特点是什么？
• 悬索桥的适用范围是什么？ • 斜拉桥是一种组合体系桥梁，分析其各组成构件 的受力特性。 • 斜拉桥的适用范围是什么？

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
3．主梁 斜拉桥常用的主梁形式，按静力体系有连续梁、悬臂梁和 悬臂刚构等。 混凝土斜拉桥主梁的截面形式如图所示。

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
三、斜拉桥的受力特点 • 斜拉桥由斜索、塔柱、主梁三部分组成，属于组合体系。 系多次超静定结构，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，
2）双塔式斜拉桥
•
3）多塔式斜拉桥
•

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点

悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
2．按主梁的支承条件分
1）连续梁式斜拉桥 2）单悬臂式斜拉桥 3）T形刚架式斜拉桥


悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
• 拉索在横截面上的布置：竖直双平面索、倾斜的双平面索、单平面索 和单平面索偏离中线的布置方式（仅用于人行桥上）。

Байду номын сангаас
悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
2．塔柱
从桥梁的立面看，塔柱主要有独柱式、A型和倒Y型三种，如图6-23a ）b）c）所示。 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V式、宝石式和倒Y式，如图a～h所示。
悬索桥、斜拉桥的构造与力学特点
二、斜拉桥构造
预应力混凝土斜拉桥的拉索布置、塔柱型式和主梁截面是多种多样的，在此介绍常见 的斜拉桥构造。
1.拉索的布置 1）辐射式：这种方法是将全部拉索汇集到塔顶，使各根拉索都具有可能的最大倾角。 2）竖琴式：斜索与塔柱的连接点分散，斜索倾角相同，这就使连接构造易于处理，塔柱受力 较有利。 3）扇式：介于辐射式和竖琴式之间，能兼有上述两式的大部分优点。 4）星式：将分散锚固在塔柱上的斜索合并锚在边跨梁端与桥台上，或锚在边跨的桥墩上。
合料类型主要有三种，即沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA混合料)、浇注
式沥青混合料(GA混合料)和密级配沥青混合料(AC混合料)。 • 混凝土加劲梁桥面
• 混凝土加劲梁的桥面铺装可以采用混凝土桥面(包括普通水泥混凝土
、钢纤维混凝土、连续配筋混凝土)和沥青混凝土桥面。长大悬索桥 桥面多采用沥青混凝土铺装。