斜拉桥概念设计(146页)
桥梁工程第章-斜拉桥课件 (一)
桥梁工程第章-斜拉桥课件 (一)随着经济的发展和城市的不断扩大，桥梁工程的发展越来越重要。
而斜拉桥作为现代桥梁工程的代表之一，不仅在交通领域，还在建筑领域以及文化领域有着广泛的应用。
本文将针对桥梁工程第章-斜拉桥课件进行分析和解读。
1.斜拉桥的定义斜拉桥是一种能够横跨水域或山谷的桥梁结构。
它具有桥梁结构中最大的主梁跨度和最小的结构高度，同时还具有超大荷载力和足够的刚度。
斜拉桥的优点在于大跨径、美观、省材料、省劳动力、建造周期短、强度高、可避免拱桥由于温度变化引起的变形问题。
2.斜拉桥的构造斜拉桥由桥塔、主缆、斜拉索、吊杆、辅助梁和桥面系等组成。
其中，桥塔是斜拉桥的主要承重构件，它通过地基支承在河床上。
主缆是将载荷分配到塔上的重要力学构件，通常采用预应力钢绞线或钢索制成。
斜拉索是将主缆向两侧斜拉的力学构件，它能够防止主缆因自重和风荷载而发生下垂。
吊杆能够将桥面的荷载及其它载荷均匀地分配到主缆上。
辅助梁是用来增加桥面刚度和稳定性的结构构件。
3.斜拉桥的设计斜拉桥的设计考虑了多种因素，如设计荷载、最大跨径、地基和环境条件、初始预张力和承载能力。
设计工程师还会考虑到斜拉桥能够经受的风、水、雷击和振动等因素，其目的是保证桥梁的安全性和稳定性。
在斜拉桥的设计中，还要考虑桥梁的审美因素，如桥塔的造型和斜拉索的倾斜角等。
4.斜拉桥的应用斜拉桥广泛应用于公路和铁路交通，特别是在大河谷、海峡和海湾的跨越中，更具应用价值。
斜拉桥的美观性和性能能够满足人们的要求，既为城市美观增色，也为交通疏通起到了重要作用。
同时，斜拉桥还可以作为城市地标和旅游景点，成为人们观赏和拍照的好去处。
总之，斜拉桥作为现代桥梁工程的代表，其重要性不可忽视。
本文对桥梁工程第章-斜拉桥课件进行了分析和解读，希望能够对读者有所启发和帮助。
随着技术的不断进步和发展，我们相信斜拉桥的应用范围会更加广泛，同时也会对我们的城市和人类社会做出更大的贡献。
斜拉桥设计理念说明
斜拉桥设计理念说明
斜拉桥是一种特殊的桥梁结构，其设计理念是通过斜拉索来承载主桥梁的荷载，使桥梁结构更加稳固和经济。
斜拉桥设计理念具有以下几个方面的考虑：
1. 荷载分布：斜拉桥的设计理念首先考虑的是荷载的分布。
通过合理的斜拉索布置和拉力的调整，可以使桥梁上的荷载得到均匀分布，从而减小桥梁结构的应力集中，提高桥梁的整体受力性能。
2. 桥梁刚度：斜拉桥的设计理念还注重提高桥梁的刚度。
通过合理设置斜拉索的跨度和张拉力，可以增加桥梁的整体刚度，使桥梁能够承受更大的荷载和抵抗外力的作用，从而提高桥梁的安全性和可靠性。
3. 美学效果：斜拉桥的设计理念还考虑了桥梁的美学效果。
由于斜拉桥的特殊结构形式，可以赋予桥梁不同于传统桥梁结构的美感和艺术价值。
通过合理的设计布局和构造形式，可以使斜拉桥成为城市的地标性建筑，提升城市形象和文化底蕴。
4. 施工难度：斜拉桥的设计理念还需要考虑施工的可行性和难度。
在斜拉桥的设计中，需要合理安排斜拉索的布置和张拉过程，同时考虑到施工材料和设备的限制条件，确保施工的顺利进行和工程的整体质量。
综上所述，斜拉桥设计理念的核心是通过斜拉索来承载主桥梁的荷载，使得桥梁结构更加稳固和经济。
这种设计理念能够使
桥梁具有良好的荷载分布和刚度，同时赋予桥梁独特的美学效果，提高城市形象和文化底蕴。
此外，斜拉桥设计理念还需要考虑施工的可行性和难度，确保工程的顺利进行。
斜拉桥作为一种现代桥梁结构形式，已经在世界各地得到广泛应用，成为城市发展和交通建设的重要组成部分。
斜拉桥设计概念及结构分析
总工办
一、斜拉桥概述 2.1 稀索体系的斜拉桥
2 斜拉桥技术演变
Knie桥纤细的桥塔和主梁（钢结构）
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一、斜拉桥概述 2.1 稀索体系的斜拉桥
2 斜拉桥技术演变
技术特色： 1）非对成的单塔斜拉桥 2）A型桥塔 3）扇形缆索体系
德国科隆 Severins桥
希腊Evripos 桥 1993 , 矩形板厚度 45 cm
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一、斜拉桥概述 主梁柔、薄化
2 斜拉桥技术演变
法国的Bourgogne 桥
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总工办
一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
技术特色： 1）目前最大跨度的PC斜拉桥 2）三角形单箱双室箱梁，景观、结构特
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一、斜拉桥概述
斜拉桥和斜腿刚构力学对比
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一、斜拉桥概述
斜拉桥和悬索力学对比
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
2 斜拉桥技术演变
斜拉桥的技术演变大致可以分为四个阶段：
1）稀索体系的斜拉桥
1956年开始，主梁大部分采用钢主梁，斜拉索较少，但拉索的直径较大，钢箱 梁索距大约30－60米，混凝土梁的索距大约15－30米。
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
德国桥梁工程师Hellmut Homberg 则提出了密索体系的斜拉桥和单索面斜拉桥。
技术特色：第一座密索体系的钢斜拉桥，单索面
斜拉桥的设计与建造
斜拉桥的设计与建造斜拉桥作为一种现代化的桥梁结构，已经成为世界各地城市的地标之一。
其独特的设计和建造方式使得斜拉桥在大城市中扮演着重要的角色，不仅提供了便捷的交通通道，还展示了人类工程技术的进步和创新能力。
一、斜拉桥的设计理念斜拉桥的设计理念源于悬索桥和梁桥的结合，它通过一组斜拉索将桥面的荷载传递给桥墩，同时采用悬挂式结构使得桥面悬浮于空中。
这种设计理念的优势在于可以跨越长距离，并且保持较高的稳定性和刚度。
二、斜拉桥的结构形式斜拉桥的结构形式分为钢桁梁斜拉桥和混凝土斜拉桥两种。
前者主要采用金属材料（如钢筋、钢板等）作为主要材料，而后者则使用混凝土材料。
两种结构形式各有优势，钢桁梁斜拉桥更加轻盈和灵活，适用于跨越较大的水域，而混凝土斜拉桥则更加耐久和稳定，适用于长期使用的场合。
三、斜拉桥的主要设计要素斜拉桥的设计要素分为主塔、斜拉索和桥面板三大部分。
主塔承担着承受斜拉索和桥面荷载的重要功能，通常采用高大的塔楼结构。
斜拉索则是通过调整长度和张力来支撑桥面，一般使用高强度的钢材制成。
桥面板则是供车辆和行人通行的部分，其设计考虑了行车和人行的需求，并结合美观和实用性进行设计。
四、斜拉桥的建造过程斜拉桥的建造过程需要经过多个步骤，包括设计、施工和验收等。
在设计阶段，工程师需要根据实际情况进行桥梁设计，包括确定桥梁的长度、荷载和强度等参数。
在施工阶段，首先需要建设主塔，然后安装斜拉索和桥面板。
最后，经过验收和测试，确保桥梁的安全和可靠性。
五、斜拉桥的挑战与应对尽管斜拉桥在设计和建造过程中经过了详细的计算和测试，但仍然面临一些挑战。
例如，长跨度的斜拉桥需要使用更多的材料和技术来保证稳定性，而塔楼的高度和斜拉索的张力也需要精确计算和调整。
此外，斜拉桥还需要考虑自然灾害和交通流量等因素对桥梁的影响，通过设计合理的安全措施来应对挑战。
总结起来，斜拉桥作为一种独特的桥梁结构，其设计与建造是一项复杂而精密的工程。
通过合理的设计和科学的施工，斜拉桥能够跨越长距离，提供高效便捷的交通，展示人类在工程技术领域的卓越能力。
斜拉桥设计介绍
from the South
厦门大学建筑与土木工程学院
11
the Reality
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12
The RION-ANTIRION Bridge
厦门大学建筑与土木工程学院
13
厦门大学建筑与土木工程学院
14
厦门大学建筑与土木工程学院
15
南浦大桥 Nanpu Bridge
厦门大学建筑与土木工程学院
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28
2001年建成的南京长江二桥南汉桥，主跨径628m， 主梁为钢箱梁，是目前国内跨径第二的斜拉桥
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29
Third Nanjing Yangtze River Bridge (2005, 648m, steel towers , steel girder)
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5
日本本—四联络桥上的柜石岛和岩黑岛大桥，这包括两座跨径各 为185m-420m-185m衔接在一起的大桥。
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6
1999年，日本的多多 罗大桥建成，该桥主 跨达890m，跨径超过 诺曼底大桥而位居世 界第一。
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7
MILLAU BRIDGE
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南浦大桥 Nanpu Bridge
上海，1991年 桥型：双塔双索面钢-混凝土叠合梁漂浮
体系斜拉桥 主跨：423m
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杨浦大桥 Yanpu Bridge
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杨浦大桥 Yanpu Bridge
上海，1993年 双塔双索面钢-混凝土叠合梁漂浮体
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斜拉桥设计计算及实例介绍
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
2、主梁的支承体系
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
3、斜拉索布置
一、总体布置
三、结构计算
计算分类
三、结构计算
计算软件 1、整体静力：桥梁博士、QJX、综合程序，midas、
TDV,SAP2000,ANSYS； 2、局部分析：midas、ANSYS、Nastran,SAP2000等； 3、抗震：midas、ANSYS、TDV、SAP2000等
三、结构计算
1、静力计算分析
斜拉桥设计计算及实例介绍
1
主要内容
一、总体布置 二、结构设计（塔、梁、索） 三、结构计算 四、桥梁实例介绍
一、总体布置
斜拉桥是由塔、梁和拉索桥传力分析示意
桁架传力分析示意
一、总体布置
1、孔跨布置
边跨可对称布置或 者不对称布置，边 跨可设置辅助墩。
一、总体布置
1、孔跨布置
首先确定主跨跨径，双塔斜拉桥，边中跨比一般0.35-0.5，以0.4居多。 （1）边跨过小，易导致边跨负反力及尾索过大的应力幅度（疲劳破坏）； （2）边跨过大，边跨弯矩过大，中跨刚度小，不经济。
一、总体布置
1、孔跨布置
可对称布置或者不对称布置； 不对称布置更为经济合理，对称布置景观性更好一些； 较为合理的边中跨比0.5~1.0之间，以0.8左右居多。
3、斜拉索布置
第八章斜拉桥
span=229 m
第八章 斜拉桥
Pylon and main span during construction
第八章 斜拉桥
中国（2019年），苏通大桥，主跨1088m
第八章 斜拉桥
第八章 斜拉桥
第八章 斜拉桥
第八章 斜拉桥
塔梁固结体系是指塔梁之间固结，但塔与墩之间用 支座传递荷载的结构形式。其优点是索塔的弯矩小、 主梁受力比较均匀，整体升降温引起的结构温度应 力较小。缺点是结构的刚度小，在荷载作用下变形 比较大，塔下的支座承受比较大的反力，需要采用 大吨位的支座，在跨度比较大的斜拉桥中不宜采用。
第八章 斜拉桥
第二节 总体布置及结构体系 1. 总体布置 ２.结构体系 ３.斜拉桥构造 4. 斜拉索在塔梁上的锚固 5. 斜拉桥的计算
1. 总体布置
总 体 布 置
塔索布置 跨径布置 拉索及主梁的关系 塔高与跨径关系
第八章 斜拉桥
第八章 斜拉桥
1.1 跨径布置 双塔三跨： 边跨l1/中跨l2 = 0.2～0.5； 单塔二跨： 边跨l1/中跨l2 = 0.5～1.0； 多塔多跨：
第八章 斜拉桥 独塔双跨
第八章 斜拉桥 双塔三跨
第八章 斜拉桥 多塔多跨
辅助墩及外边孔
第八章 斜拉桥
1.2 索塔高度
第八章 斜拉桥
索 主跨跨径 塔 高 索面形式（辐射式、竖琴式或扇式） 度 拉索的索距和拉索的水平倾角
双塔：H/l2=0.18～0.25；单塔：H/l2=0.34～ 0.45
１.3 拉索布置
第八章 斜拉桥
第八章 斜拉桥
3.2.4 混合梁
桥梁工程课件-斜拉桥
四、斜拉桥的支承
斜拉桥的支承体系包括主梁的支承和索塔的支 承。支承的不同布置对斜拉桥的结构受力性能影响 很大，在全桥的总体布置及构造设计中应予以充分 考虑。斜拉桥的支承除应满足正常使用阶段的各种 受力情况外，还应考虑其在环境条件较差时保持良 好的工作性能，并在正常运行条件下需易于更换拉 索或支座。
2. 零位移法
零位移法的出发点是通过索力调整，使成桥状态下主梁和斜 拉索交点的位移为零。对于采用满堂支架一次落架的斜拉桥体系， 其结果与刚性支承连续梁法的结果基本一致。
应当指出的是，以上这两种方法用于确定主跨和边跨对称的 单塔斜拉桥的索力是最为有效的，对于主跨和边跨几乎对称的三 跨斜拉桥次之，对于主跨和边跨的不对称性较大的斜拉桥，几乎 失去了作用。因为这两种方法必然导致比较大的塔根弯矩，失去 了索力优化的意义。
5. 内力平衡法
内力平衡法的基本原理是设计适当或合理的斜拉索初张力，以使 结构各控制截面在恒载和活载共同作用下，上翼缘的最大应力和材料 允许应力之比等于下冀缘的最大应力和材料容许应力之比。
内力平衡法假设斜拉索的初张力为未知数，各截面特性以及初张 力以外的恒载内力和活载内力为已知数。
二、斜拉桥的平面分析
以全飘浮体系的斜拉桥为例，拆除过程一般由下列步骤组成： 1．移去二期恒载。 2．拆除中间合龙段。 3. 在桥塔和主梁交接处增加临时固结约束。 4．拆除斜拉索、主梁单元。 5．增加支架现浇梁段的临时支承。 6．拆除斜拉索、梁单元到桥塔为止。
4. 无应力状态控制法
无应力状态法分析的基本思路是：不计斜拉索的非线性 和混凝土收缩徐变的影响，采用完全线性理论对斜拉桥解体， 只要保证单元长度和曲率不变，则无论按照何种程序恢复还 原后的结构内力和线形将与原结构一致。应用这一原理，建 立斜拉桥施工阶段和成桥状态的联系。
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一、斜拉桥概述
斜拉桥基本构件和力学原理
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一、斜拉桥概述
斜拉桥和斜腿刚构力学对比
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一、斜拉桥概述
斜拉桥和悬索力学对比
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
2 斜拉桥技术演变
斜拉桥的技术演变大致可以分为四个阶段：
2.1 稀索体系的斜拉桥
早期的斜拉桥大多都是稀索体系的斜拉桥。 稀索体系拉索在主梁上面的索距一般为： 混凝土主梁15～30米 钢主梁30～60米
稀索体系斜拉桥有以下特点： 1)结构上超静定次数比较低，计算工作量相对较小。 2) 在景观上有一定的优势。
2 斜拉桥技术演变
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1）稀索体系的斜拉桥
1956年开始，主梁大部分采用钢主梁，斜拉索较少，但拉索的直径较大，钢箱 梁索距大约30－60米，混凝土梁的索距大约15－30米。
2）密索体系和预应力混凝土主梁的兴起
1962年马拉开波桥的建成，标志着混凝土主梁兴起，70年代后PC斜拉桥大量 兴起。
3）主梁高度明显减小和主梁形式的多样性
一、斜拉桥概述 2.1 稀索体系的斜拉桥
2 斜拉桥技术演变
稀索体系斜拉桥有以下特点： 1)结构上超静定次数比较低，计算工作量相对较小。 2) 在景观上有一定的优势。
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
2.1 稀索体系的斜拉桥
1925年西班牙结构大师Eduardo Torroja修建的tempul 输水桥，该桥是混凝土 斜拉桥桥，由于地形条件限制采用一对斜拉索代替一个桥墩，斜拉索主动张拉。
1952年修建Donze`re canal桥，跨越rhone河，主跨81米。 设计Albert Caquot 本桥是第一座采用主动张拉斜拉索的公路斜拉桥。
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一、斜拉桥概述 2.1 稀索体系的斜拉桥
2 斜拉桥技术演变
1938年Dischinger为德国Köln和Mühlheim之间的桥梁 建议了一个方案，该方案跨中部分采用悬索体系，而靠近 桥塔的部分采用从塔顶星型放射的斜拉体系。
它的基本受力特点是：受拉的斜索将主梁多点吊起，并将主梁的恒载和车 辆等其它荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。塔柱基本上以受压为主。
跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而使 主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用，主梁截面的基 本受力特征是偏心受压构件。
斜拉桥属高次超静定结构。主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关。 存在着一定的最优索力分布，使主梁在各种状态下的弯矩(或应力)最小。
斜拉桥设计
中铁大桥勘测设计院 总工办 2007.12 第一版
一、斜拉桥概述
斜拉桥设计概述
1、斜拉桥概述 2、斜拉桥的使用条件 3、斜拉桥总体设计 4、斜拉桥构件设计 5、斜拉桥施工 6、斜拉桥结构分析 7、结束语
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一、斜拉桥概述
斜拉桥组成
主要由梁、塔、和斜拉索组成的组合体系桥梁。
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
斜拉桥的雏形在几百年前就出现过，以前采用竹子和绳子作为斜拉索，后来 在1617年意大利人fraustus verantius设计了采用眼杆铁链吊拉的桥梁。
比较古老的斜拉桥(采用锻铁作为斜拉索)
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一、斜拉桥概述
主梁高度明显减小，而且主梁的形式多样化，出现结合梁、混合梁等主梁形式。
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
4）斜拉桥向着大跨度、多塔、部分斜拉桥和人文化的趋势发展。
跨度超过800米，向着1000米以上发展，同时出现大量的多塔、矮塔和曲线斜拉 桥、板拉桥、斜拉桥组合体系。
Navier "证明" 斜拉桥不安全应该选择悬索桥，这 些事故和科学论述阻碍了斜拉桥发展几乎接近一个 世纪。斜拉索只用于一些悬索桥靠近主塔的位置以 增加系统的刚度。
图1 1820年Navier提出的斜拉桥系统
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
Albert桥，采用斜拉索作为辅助
2 斜拉桥技术演变
2.1 稀索体系的斜拉桥
德国的首座斜拉桥，第二座现代化的斜拉桥 斜拉索为竖琴形稀索体系，其荷载的传递在很大长度上依靠主梁和桥塔 的刚度
德国 Theodor-Heuss桥 (西奥特—霍义斯) 108＋206＋108 1957年建成
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一、斜拉桥概述
在竖向荷载作用下，主梁以受压为主，塔以受压为主，斜索承受拉力。 梁体被斜索多点吊起，结构行为和多点弹性支承连续梁类似，因此，梁体荷 载弯矩减小，梁体高度降低，减轻了结构自重节省了材料。 塔和索的材料性能也能得到较充分的发挥。
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
失败原因： 桥梁结构的力学理论缺乏 拉索材料的强度不足
纽伦堡萨尔河桥（德国，1824）
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
1823法国著名的工程师Navier发表了采用锻铁 拉板加固桥面桥梁的研究结果，非常有趣的是 navier当时考虑了扇形和竖琴形两种系统的外 形，就是今天所说的密索体系。斜拉索体系是 非常现代的，而且是采用了地锚，如图1所示。
从荷载分斜拉桥则发展为：人行桥、公路桥、水槽桥、各种管道桥、铁路桥和公 铁两用桥。
在20世纪的最后十年里，显然可以感受到缆索承重桥梁（斜拉桥、悬索 桥）领域内取得的巨大成就。
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一、斜拉桥概述
老 挝 的 竹 斜 拉 桥
爪 哇 竹 斜 拉 桥
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2 斜拉桥技术演变
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一、斜拉桥概述 2.1 稀索体系的斜拉桥
2 斜拉桥技术演变
技术特色：8次超静定结构，钢板梁 斜拉索为扇形体系
号称为第一座现代化的斜拉桥
设计人：Dischinger
瑞典斯托洛姆桑特桥 1956年建成 74.7+182.6+74.7
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一、斜拉桥概述