第三章-2斜拉桥与悬索桥简介
桥塔纵向结构形式： • 摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，适
于小跨。 • 柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，适
于大跨。 • 刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形，多用于
多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减 小加劲梁内的应力。
悬索桥各部分构造——塔
• PWS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆 的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设 备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ 5左右 钢丝，最重可达40吨。
AS法 示意图
悬索桥的构造——主缆
• 主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）
• 锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、 温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损 的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。
吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力 构件，是连系加劲梁和主缆的纽带。
锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力
二、悬索桥的形式
地锚式与自锚式悬索桥 地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）
承受；竖直分力（较小）由端支点承受。适宜：跨度 不大、软土地基、城市桥等。
悬索桥的孔跨布置形式(力学体系)
a·柔式悬索桥：
～不设加劲梁； ～只在活载与恒载的比值不大时适用；
如人行桥或(早期的)主缆很大的。
b·单跨悬吊
～仅主跨悬吊，并在主跨上设加劲梁 ～如存在边跨，则边跨独立（简支于桥
塔）。
c·三跨悬吊简支体系
～加劲梁为三跨简支梁。
d·三跨悬吊连续体系
～加劲梁为三跨连续梁。
• 类型
钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索等， 适于 600米以下；
平行丝股主缆：采用空中绕线法——AS法或者预制丝股法——PWS 法）， 适于400米以上，是现代悬索桥主缆的主流结构类型。
大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工 方便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设 计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的嵌 索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹分左右 两半。
双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或平行 钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用 锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两半。
悬索桥的构造——主缆
• 结构形式
双面平行主缆（绝大多数）； 单面主缆；空间主缆； 复式主缆（双链吊桥： 朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
方阵式主缆断面
施工中的主缆断面
悬索桥的构造——主缆
• 主缆编制方法
• AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根 钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可 达400～500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便 于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所 需劳动力也较多。
悬索桥各部分构造——索夹
主缆与索夹的连接方式
吊索与主缆连接 4股骑跨式
吊索与主缆连接
双股销铰式 索箍 索夹
图为香港青马桥
图为骑跨式吊索
与主缆（索夹） 以及与加劲梁 之间的连接
悬索桥各部分构造——塔
主塔
材料：圬工（古老、小跨简易）；钢筋砼（框架式；实心矩形 或者箱形）最高155米；钢（框架式、桁架式；箱形、多格 箱形、H形）。
桥塔横向结构形式： 刚构式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时 稍显困难。 混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性 能。
塔柱横向可竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点 （折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。
现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。
注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。
平行钢丝索（PWS）：多根Φ 5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹
索夹
作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦 力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。 构造：
骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。
第三章
斜拉桥与悬索桥简介
第二节 悬索桥
主要内容
• 悬索桥的组成
• 悬索桥的形式
• 悬索桥的各部分构造
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
厦门海沧大桥（主跨648m）
主
跨
一 三
香
七
港
七 米
青
公
马
铁
大
两 用
桥
桥
江阴长江大桥
润扬长江大桥（主跨1490m）
阳逻长江大桥（主跨1280m）
一、 悬索桥的组成
虎门大桥主塔
乔 治 华 盛 顿 桥
e·自锚式悬索桥：
～与组合体系中的系杆拱相似， ～悬索水平拉力不传给锚碇而传给加劲
梁。
f· 缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。
单塔悬索桥效果图
单塔悬索桥
直布罗陀跨海大桥
空间主缆悬索桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
三、悬索桥的构造
主缆
• 材料
有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、 徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。
• 防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手 工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌Φ 4钢丝），最后作外 涂装。
悬索桥各部分构造——吊索（吊杆）
吊索
布置形式：竖直；倾斜跨：圆钢或钢管）；
柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 钢丝绳索 绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭绞 而成。 股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍 座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系， 其主要构成如下图所示。
悬索桥各部分的作用 主缆是结构体系中的主要承重构件；通过塔顶索
鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承 重构件。
主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件；支 承主缆的重要构件。
加劲梁是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的 主要构件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲 变形和扭曲变形，主要承受弯曲内力。
于小跨。 • 柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，适
于大跨。 • 刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形，多用于
多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减 小加劲梁内的应力。
悬索桥各部分构造——塔
• PWS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆 的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设 备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ 5左右 钢丝，最重可达40吨。
AS法 示意图
悬索桥的构造——主缆
• 主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）
• 锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、 温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损 的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。
吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力 构件，是连系加劲梁和主缆的纽带。
锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力
二、悬索桥的形式
地锚式与自锚式悬索桥 地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）
承受；竖直分力（较小）由端支点承受。适宜：跨度 不大、软土地基、城市桥等。
悬索桥的孔跨布置形式(力学体系)
a·柔式悬索桥：
～不设加劲梁； ～只在活载与恒载的比值不大时适用；
如人行桥或(早期的)主缆很大的。
b·单跨悬吊
～仅主跨悬吊，并在主跨上设加劲梁 ～如存在边跨，则边跨独立（简支于桥
塔）。
c·三跨悬吊简支体系
～加劲梁为三跨简支梁。
d·三跨悬吊连续体系
～加劲梁为三跨连续梁。
• 类型
钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索等， 适于 600米以下；
平行丝股主缆：采用空中绕线法——AS法或者预制丝股法——PWS 法）， 适于400米以上，是现代悬索桥主缆的主流结构类型。
大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工 方便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设 计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的嵌 索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹分左右 两半。
双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或平行 钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用 锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两半。
悬索桥的构造——主缆
• 结构形式
双面平行主缆（绝大多数）； 单面主缆；空间主缆； 复式主缆（双链吊桥： 朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
方阵式主缆断面
施工中的主缆断面
悬索桥的构造——主缆
• 主缆编制方法
• AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根 钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可 达400～500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便 于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所 需劳动力也较多。
悬索桥各部分构造——索夹
主缆与索夹的连接方式
吊索与主缆连接 4股骑跨式
吊索与主缆连接
双股销铰式 索箍 索夹
图为香港青马桥
图为骑跨式吊索
与主缆（索夹） 以及与加劲梁 之间的连接
悬索桥各部分构造——塔
主塔
材料：圬工（古老、小跨简易）；钢筋砼（框架式；实心矩形 或者箱形）最高155米；钢（框架式、桁架式；箱形、多格 箱形、H形）。
桥塔横向结构形式： 刚构式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时 稍显困难。 混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性 能。
塔柱横向可竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点 （折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。
现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。
注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。
平行钢丝索（PWS）：多根Φ 5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹
索夹
作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦 力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。 构造：
骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。
第三章
斜拉桥与悬索桥简介
第二节 悬索桥
主要内容
• 悬索桥的组成
• 悬索桥的形式
• 悬索桥的各部分构造
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
厦门海沧大桥（主跨648m）
主
跨
一 三
香
七
港
七 米
青
公
马
铁
大
两 用
桥
桥
江阴长江大桥
润扬长江大桥（主跨1490m）
阳逻长江大桥（主跨1280m）
一、 悬索桥的组成
虎门大桥主塔
乔 治 华 盛 顿 桥
e·自锚式悬索桥：
～与组合体系中的系杆拱相似， ～悬索水平拉力不传给锚碇而传给加劲
梁。
f· 缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。
单塔悬索桥效果图
单塔悬索桥
直布罗陀跨海大桥
空间主缆悬索桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
三、悬索桥的构造
主缆
• 材料
有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、 徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。
• 防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手 工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌Φ 4钢丝），最后作外 涂装。
悬索桥各部分构造——吊索（吊杆）
吊索
布置形式：竖直；倾斜跨：圆钢或钢管）；
柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 钢丝绳索 绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭绞 而成。 股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍 座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系， 其主要构成如下图所示。
悬索桥各部分的作用 主缆是结构体系中的主要承重构件；通过塔顶索
鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承 重构件。
主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件；支 承主缆的重要构件。
加劲梁是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的 主要构件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲 变形和扭曲变形，主要承受弯曲内力。
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斜拉桥主梁截面斜锁及索塔构造特点[详细]
![斜拉桥主梁截面斜锁及索塔构造特点[详细]](https://360docs-1393072327.cos.ap-beijing.myqcloud.com/66bdc08510661ed9ac51f342.webp)
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
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。
斜拉桥与悬索桥
由力学知识可知：在截面相同的情况下，塔的抗水平位移 刚度与塔高的三次方成反比，因而塔高降低则塔身刚度迅 速提高，但塔高降低后拉索的水平倾角也将减小，拉索对 主梁的支撑作用减弱，而水平压力增大，这相当于拉索对 主梁施加了一个较大的体外预应力。矮塔部分斜拉桥由于 拉索不能提供足够的支撑刚度，故要求主梁的刚度较大。
索塔
索塔
索塔
吊索
吊索
吊索
主梁
主梁 主梁
索塔 吊索 主梁
(a)
(b)
(c)
(a)
13
索塔的横向形式-2
索塔 吊索 主梁 (a)
索塔 索塔
吊索 主梁 吊索 主梁
索塔 吊索
吊索 主梁
索塔 主梁
(b)
(c)
(d)
(e)
14
二、塔的高跨比Байду номын сангаас
双塔：H/l2=1/4～1/7，单塔：H/l2=1/2.7～1/4.7
10
§4.1.3 索塔布置
一、索塔的形式 1、纵向形式（见附图） 单柱形、倒V形或A形、倒Y形。 2、横向形式（见附图） （1）单索面桥：单柱形、倒V形或A形、倒Y形。 （2）双索面桥：双柱式、门式、H形、倒V形、
倒Y形
11
桥塔的纵向形式
(a)单柱形
(b)倒V形
(c)倒Y形
12
索塔的横向形式-1
间距约5～15m 优点：索间距小，可使主梁弯矩减小 目前斜拉桥大多采用密索布置。
21
稀索和密索
(a) 稀索
（b） 密索
22
§4.1.5 主要结构体系
斜拉桥的结构体系，可以有几种不同的划分方式：
（1）按照塔、梁、墩相互结合方式：漂浮体系、半漂浮 体系、塔梁固结体系和刚构体系；
索塔
索塔
索塔
吊索
吊索
吊索
主梁
主梁 主梁
索塔 吊索 主梁
(a)
(b)
(c)
(a)
13
索塔的横向形式-2
索塔 吊索 主梁 (a)
索塔 索塔
吊索 主梁 吊索 主梁
索塔 吊索
吊索 主梁
索塔 主梁
(b)
(c)
(d)
(e)
14
二、塔的高跨比Байду номын сангаас
双塔：H/l2=1/4～1/7，单塔：H/l2=1/2.7～1/4.7
10
§4.1.3 索塔布置
一、索塔的形式 1、纵向形式（见附图） 单柱形、倒V形或A形、倒Y形。 2、横向形式（见附图） （1）单索面桥：单柱形、倒V形或A形、倒Y形。 （2）双索面桥：双柱式、门式、H形、倒V形、
倒Y形
11
桥塔的纵向形式
(a)单柱形
(b)倒V形
(c)倒Y形
12
索塔的横向形式-1
间距约5～15m 优点：索间距小，可使主梁弯矩减小 目前斜拉桥大多采用密索布置。
21
稀索和密索
(a) 稀索
（b） 密索
22
§4.1.5 主要结构体系
斜拉桥的结构体系，可以有几种不同的划分方式：
（1）按照塔、梁、墩相互结合方式：漂浮体系、半漂浮 体系、塔梁固结体系和刚构体系；
斜拉桥与悬索桥简介
建成年份 1998 1994 2001 2000 2000 1993 1996 1997 1991 1999 1991 2000 1991 1999 1993 1999 1986 1989 1992 1996
世界第一斜拉桥－多多罗大桥
位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara桥
法国Normandy桥
斜拉桥
由斜拉索与主梁共同承受荷载，斜拉索的纵桥向水平分力在主梁中 引起较大的轴向力，恒载内力所占比重很大。
悬索桥只有通过调整垂跨比才能改变主缆的恒载内力， 而斜拉桥可直接通过张拉斜拉索就能调整索、梁的恒载内力。
（2）材料方面
◎（大跨度）悬索桥 加劲梁多采用自重较轻的钢材。 ◎斜拉桥 主梁材料可以是钢、混凝土或钢－混凝土结合。
e· 自锚式悬索桥：
～与组合体系中的系杆拱相似， ～悬索水平拉力不传给锚碇而传给加劲 梁。
f·缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
厦门海沧大桥（主跨648m）
主 跨 一 三 七 七 米 公 铁 两 用 桥
香 港 青 马 大 桥
江阴长江大桥
润扬长江大桥（主跨1490m）
桥名 南京长江第二大桥 青州闽江大桥 武汉白沙洲大桥 杨浦大桥 徐浦大桥 汕头大桥 荆沙长江公路大桥 鄂黄长江公路大桥 军山长江公路大桥 润阳长江公路大桥 汲水门桥 海口世纪大桥 珠海淇澳大桥 高平大桥（台湾） 广东会马大桥 重庆石门大桥
结构型式 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面混合梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面混合梁 双塔双索面PC梁 双塔双索面PC梁 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面钢桁梁 双塔双索面PC梁 双塔单索面PC梁 单塔双索面混合梁 单塔双索面PC梁 单塔单索面Pc梁
《斜拉桥与悬索桥》课件
• 林劲. 大跨斜拉桥设计
ห้องสมุดไป่ตู้
《斜拉桥与悬索桥》PPT 课件
本课件将介绍斜拉桥与悬索桥的不同之处，让您深入了解世界上最著名的桥 梁类型之一。
引言
1 什么是斜拉桥
斜拉桥是一种利用倾斜拉 索来支撑主跨径的桥梁。
2 什么是悬索桥
悬索桥是一种利用吊索来 支撑主跨径的桥梁。
3 斜拉桥与悬索桥的区
别
斜拉桥和悬索桥的主要区 别在于它们支撑桥面的方 式不同。
参考文献
• Wai-Fah C hen, Lian D uan. Bridg e Eng ineering H andbook, Second Edition: Fundam entals
• D avid P. Billing to n. The To wer and the Brid g e: The N ew A rt of Structural Eng ineering
斜拉桥适用于大跨度的桥梁，悬索桥适用于中长跨度的桥梁。
结论
1
斜拉桥和悬索桥的发展和趋势
随着科技的进步，斜拉桥和悬索桥的跨度
斜拉桥和悬索桥的重要性
2
越来越长，设计和建造也越来越精细。
斜拉桥和悬索桥是连接城市和地区的重要
桥梁，对经济社会的发展有着至关重要的
作用。
3
斜拉桥和悬索桥的未来前景
未来斜拉桥和悬索桥将不断发展完善，同 时也将面临更大的挑战和变革。
悬索桥的荷载能力强，制作和安 装成本相对较低，但建造和维护 难度较大。
应用场合
悬索桥适用于中长跨度桥梁，如 金门大桥、拉斯维加斯吊桥等。
斜拉桥与悬索桥的比较
相似之处
斜拉桥和悬索桥都可以跨越大跨度的河流、海峡或山谷。
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《斜拉桥与悬索桥》PPT 课件
本课件将介绍斜拉桥与悬索桥的不同之处，让您深入了解世界上最著名的桥 梁类型之一。
引言
1 什么是斜拉桥
斜拉桥是一种利用倾斜拉 索来支撑主跨径的桥梁。
2 什么是悬索桥
悬索桥是一种利用吊索来 支撑主跨径的桥梁。
3 斜拉桥与悬索桥的区
别
斜拉桥和悬索桥的主要区 别在于它们支撑桥面的方 式不同。
参考文献
• Wai-Fah C hen, Lian D uan. Bridg e Eng ineering H andbook, Second Edition: Fundam entals
• D avid P. Billing to n. The To wer and the Brid g e: The N ew A rt of Structural Eng ineering
斜拉桥适用于大跨度的桥梁，悬索桥适用于中长跨度的桥梁。
结论
1
斜拉桥和悬索桥的发展和趋势
随着科技的进步，斜拉桥和悬索桥的跨度
斜拉桥和悬索桥的重要性
2
越来越长，设计和建造也越来越精细。
斜拉桥和悬索桥是连接城市和地区的重要
桥梁，对经济社会的发展有着至关重要的
作用。
3
斜拉桥和悬索桥的未来前景
未来斜拉桥和悬索桥将不断发展完善，同 时也将面临更大的挑战和变革。
悬索桥的荷载能力强，制作和安 装成本相对较低，但建造和维护 难度较大。
应用场合
悬索桥适用于中长跨度桥梁，如 金门大桥、拉斯维加斯吊桥等。
斜拉桥与悬索桥的比较
相似之处
斜拉桥和悬索桥都可以跨越大跨度的河流、海峡或山谷。
悬索桥斜拉桥sy
这种型式在斜拉桥中应用非常少，如图所示。原因是：中间塔没有 端锚索来有效的限制它的变位，因此，已经是柔性结构的斜拉桥因采用 多塔多跨式而使结构的柔性更进一步增大，随之而来的是变形大。在必 须采用多塔多跨式斜拉桥时，可将中间塔做成刚性塔（例如A形塔）， 或用拉索对中间塔顶加劲（香港汀九大桥127m+448m+475m+127m，采 用此方式），或增加主梁梁高（岳阳洞庭湖大桥130m+2×310m+130m， 主梁高2.5m），甚至可采用矮塔部分斜拉桥体系（塔高降低则塔刚度迅 速增大，可参考有关文献）。
2006年9月
6
(1) 双塔三跨式
这是一种最常见的斜拉桥孔跨布置方式，主跨跨径较大，一般可适 用于跨越较大的河流。如图所示，边跨跨径L1与中跨跨径L2之间的比例 关系一般为： 钢斜拉桥： L1=(0.4～0.45) L2 其他斜拉桥： L1=(0.33～0.5) L2 一般接近于L1=0.4 L2
斜拉桥与悬索桥
一 斜拉桥
东北林业大学土木工程学院 2007年9月
1 斜拉桥的力学特点 2 斜拉桥的结构构造与型式 3 斜拉桥的非线性问题和最佳成桥状态的确定
4 存在的问题
5 斜拉桥实例
1 斜拉桥的力学特点
斜拉桥主要由主梁、斜拉索和索塔三大部分组成。主梁以承受压力和 弯矩为主，属于偏心受压构件。斜拉索以受拉为主，为主梁提供弹性支承。 索塔以受压为主，承受索力。 斜拉桥中荷载传递路径是：斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上， 将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再通过索塔传至地基。因而主梁在 斜拉索的各点支承作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使弯矩值得以 大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大的减小（梁高一般为跨度的 1/50～1/200，甚至更小），而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材 料，又能大幅度的增大了桥梁的跨越能力。值得指出的一点是：斜拉索对 主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于拉紧状态时才能得到充分 发挥。因此，在主梁承受荷载之前对斜拉索要进行预张拉。 下图表示三跨连续梁典型的恒载弯矩图和三跨斜拉桥的恒载弯矩图。 从图中可以看出，由于斜拉索的支承作用，使主梁恒载弯矩显著减小。 ·
2006年9月
6
(1) 双塔三跨式
这是一种最常见的斜拉桥孔跨布置方式，主跨跨径较大，一般可适 用于跨越较大的河流。如图所示，边跨跨径L1与中跨跨径L2之间的比例 关系一般为： 钢斜拉桥： L1=(0.4～0.45) L2 其他斜拉桥： L1=(0.33～0.5) L2 一般接近于L1=0.4 L2
斜拉桥与悬索桥
一 斜拉桥
东北林业大学土木工程学院 2007年9月
1 斜拉桥的力学特点 2 斜拉桥的结构构造与型式 3 斜拉桥的非线性问题和最佳成桥状态的确定
4 存在的问题
5 斜拉桥实例
1 斜拉桥的力学特点
斜拉桥主要由主梁、斜拉索和索塔三大部分组成。主梁以承受压力和 弯矩为主，属于偏心受压构件。斜拉索以受拉为主，为主梁提供弹性支承。 索塔以受压为主，承受索力。 斜拉桥中荷载传递路径是：斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上， 将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再通过索塔传至地基。因而主梁在 斜拉索的各点支承作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使弯矩值得以 大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大的减小（梁高一般为跨度的 1/50～1/200，甚至更小），而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材 料，又能大幅度的增大了桥梁的跨越能力。值得指出的一点是：斜拉索对 主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于拉紧状态时才能得到充分 发挥。因此，在主梁承受荷载之前对斜拉索要进行预张拉。 下图表示三跨连续梁典型的恒载弯矩图和三跨斜拉桥的恒载弯矩图。 从图中可以看出，由于斜拉索的支承作用，使主梁恒载弯矩显著减小。 ·
斜拉桥与悬索桥简介
西堠门大桥
西堠门大桥由四川公路桥梁 建设集团有限公司承建的世界第二 跨度的钢箱梁悬索桥。西堠门大桥 是连接舟山本岛与宁波的舟山连岛 工程五座跨海大桥中技术要求最高 的特大型跨海桥梁，主桥为两跨连 续半漂浮钢箱梁悬索桥，主跨 1650米，位居目前悬索桥世界第 二、国内第一，其中钢箱梁全长位 居世界第一。2007年12月16日主 桥宣告全线贯通，设计通航等级3 万吨、使用年限100年。该桥具有 技术难度大、科技创新多、抗风性 能高等亮点。
世界第二跨度的钢箱梁悬索桥
三汊矶大桥
三汊矶大桥，是悬索大桥，全长 1577米，其中主桥长732米，主跨长 328米。该桥跨度达328米的自锚式悬 索桥，在同类桥梁中居世界第一。而 且是我国最大的自锚式悬索大桥。湘 江三汊矶大桥地处长沙市二环线的北 环线，是一座目前国内跨度最大的自 锚式悬索桥，西起潇湘大道西侧，东 止湘江大道东侧，全长1442m，主桥 主孔跨径达328m，边跨132m，两边 对称排列。大桥由主桥、塔柱、悬索 吊杆、桥墩、桥面组成，主桥为钢箱 梁。由中南大学与长沙规划院共同设 计而成！
苏通长江公路大桥跨径1088米， 全长32.4公里，其中跨江部分长8146米。 工程于2003年6月27日开工，于2008年6 月30日建成通车。苏通大桥北岸连盐通 高速公路、宁通高速公路、通启高速公 路，南岸连苏嘉杭高速公路、沿江高速 公路。
沪通长江大桥简介
沪通长江大桥位于长江江苏 南通和张家港段，连接南通市和张 家港市，是沪通铁路全线的控制性 工程，全长11072米，大桥采用主 跨1092米的钢桁梁斜拉桥结构， 为世界上最大跨径的公铁两用斜拉 桥，也是世界上首座超过千米跨度 的公铁两用桥梁。大桥采用主跨 336米的刚性梁柔性拱桥结构，合 拢精度控制在毫米级。
斜拉桥与悬索桥性能对比分析
斜拉桥结构计算的原则是：
（1）对于一般跨径的混凝土斜拉桥结构计算，可按经典结构力学或有限元方法计算；
（2）对于跨径较大的斜拉桥，应计入结构几何非线性及材料非线性对结构的影响；
（3）斜拉桥为空间结构体系，在静力分析时可将空间结构简化为平面结构进行计算，动力分析应按空间结构计算；
（4）在结构计算中，必须计入拉索垂度对结构的非线性影响，可源自用拉索换算弹性模量的方法计入其影响；
几点增加风动力稳定性的措施：
1.梁的宽高比B/h要大于6，最好在6～10之间；
2.迎风面做成流线形；
3.可用横向放置的 形人行道板之类来形成导流器，以减少桥面局部真空；
4.尽可能使两索面拉开，以增加抗扭刚度，用三角形索面效果最好；
5.结构体系选用密索体系的连续梁；
6.减小索距
结语
通过以上的特点对比可以很清晰的看到悬索桥与斜拉桥的结构特点、受力特点、适用范围，再次的基础上要更注意二者之间的区别：1、两者的刚度差别很大；2、前者主梁受很大的水平分力而成为偏心受压构件，后者加劲梁不承受轴向力；3、前者课通过调整索力调整内力分布，后者不可；4、前者可通过斜拉索初张力、间距和数量的改变来改变刚度，后者不可。因此在设计选择桥梁类型时，要充分考虑桥梁的性能，选出最经济合理的设计方案。
四、风振问题及抗风措施
特点：
（1）一般的中、小跨径桥梁风作为静力计算，对风荷载也化为静力处理。
（2）大跨径桥梁中，除了考虑风的静力作用外，还必须考虑风的动力作用。
（3）桥梁的风振包括两大类，
（4）一类是当自然风达到某一临界值时，桥梁振幅不断增大直至结构损坏的自激振动，它是一种发散振动；
（5)另一类是限幅振动，它所引起的振幅有限，不会发散，但在低风速下经常发生。对桥梁危害最大的就是自激发散振动。
（1）对于一般跨径的混凝土斜拉桥结构计算，可按经典结构力学或有限元方法计算；
（2）对于跨径较大的斜拉桥，应计入结构几何非线性及材料非线性对结构的影响；
（3）斜拉桥为空间结构体系，在静力分析时可将空间结构简化为平面结构进行计算，动力分析应按空间结构计算；
（4）在结构计算中，必须计入拉索垂度对结构的非线性影响，可源自用拉索换算弹性模量的方法计入其影响；
几点增加风动力稳定性的措施：
1.梁的宽高比B/h要大于6，最好在6～10之间；
2.迎风面做成流线形；
3.可用横向放置的 形人行道板之类来形成导流器，以减少桥面局部真空；
4.尽可能使两索面拉开，以增加抗扭刚度，用三角形索面效果最好；
5.结构体系选用密索体系的连续梁；
6.减小索距
结语
通过以上的特点对比可以很清晰的看到悬索桥与斜拉桥的结构特点、受力特点、适用范围，再次的基础上要更注意二者之间的区别：1、两者的刚度差别很大；2、前者主梁受很大的水平分力而成为偏心受压构件，后者加劲梁不承受轴向力；3、前者课通过调整索力调整内力分布，后者不可；4、前者可通过斜拉索初张力、间距和数量的改变来改变刚度，后者不可。因此在设计选择桥梁类型时，要充分考虑桥梁的性能，选出最经济合理的设计方案。
四、风振问题及抗风措施
特点：
（1）一般的中、小跨径桥梁风作为静力计算，对风荷载也化为静力处理。
（2）大跨径桥梁中，除了考虑风的静力作用外，还必须考虑风的动力作用。
（3）桥梁的风振包括两大类，
（4）一类是当自然风达到某一临界值时，桥梁振幅不断增大直至结构损坏的自激振动，它是一种发散振动；
（5)另一类是限幅振动，它所引起的振幅有限，不会发散，但在低风速下经常发生。对桥梁危害最大的就是自激发散振动。
斜拉桥与悬索桥之比较
斜拉桥与悬索桥之比较斜拉桥与悬索桥作为现代桥梁的主要建筑方式，二者之间又存在着怎样的区别与联系呢？下面我们通过结构力学的方法对其进行受力方面的定性分析，来解决一些现实中的现象。
首先我们来了解一下他们的定义：斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。
其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
悬索桥，又名吊桥（suspen sionbridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。
其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。
从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。
斜拉桥与悬索桥的结构简图如图a，b所示。
下面对一些现实现象进行定性分析。
1.为什么斜拉桥和悬索桥可以比其他桥梁的跨度大很多？通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出，斜拉桥和悬索桥都是通过钢索的拉力来代替了桥墩的支持力。
因此可以减少桥墩的数量，实现桥梁的大跨度。
2.为什么悬索桥可以比斜拉桥的跨度更大？通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出，斜拉桥的钢索是斜着的，以a图C点进行受力分析，为了在C点提供足够的竖直拉力Fcy随着AC距离的增加，Fc和Fcx将会不断增大，这样会不断增大钢索的拉力和桥面的轴向压力，这也是为什么斜拉桥的钢索大多集中在索塔的上端的原因。
因此AC之间的距离不能太大，即斜拉桥的跨度不能太大。
而通过悬索桥的结构简图可以看出，悬索桥的钢索受力是竖直方向的，随着跨度的增加并不会增加钢索的受力。
斜拉桥与悬索桥的优缺点比较
斜拉桥与悬索桥的优缺点比较来源：道路瞭望如有侵权请联系删除概念与定义斜拉桥,又称斜张桥，是将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁，拉索的存在可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻结构重量，从而节省材料。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
悬索桥，又称吊桥，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。
从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。
由于主要承重构件是悬索，且主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢绞线、钢缆等)制作。
悬索桥可以充分利用材料的强度，具有用料省、自重轻的特点，在各种体系桥梁中的跨越能力最大。
悬索桥由索塔、主缆（大缆）、吊杆、锚碇、加劲梁组成。
优缺点比较从结构构造来说：斜拉桥是超静定结构,其稳定性较静定结构的悬索桥要好；斜拉桥可以做成连续多跨,但悬索桥做成多跨在技术上还有难度（目前世界最大三塔双跨悬索桥是中国的泰州长江大桥,单跨1080m）；悬索桥必须有锚碇,如果所在河流较宽,而单跨达不到一跨跨越的跨度,则锚碇就要放置在河中,会严重影响水流,威胁到航运,同时建设难度及成本也会增加（因此苏通大桥宁可选择斜拉桥）。
从结构受力来说：跨度越大时悬索桥的受力比斜拉桥更加合理,所以能做到更大跨度（规划的墨西拿海峡桥已经做到3300米）；斜拉桥跨度过大时,为使拉索受力不至于过大,就必须加高桥塔高度,而桥塔高度又不可能无限加高；斜拉桥拉索会对主梁有水平方向的作用力,加大了主梁强度要求,悬索桥就没这一情况。
从经济方面说：在这方面，世界桥梁界没有一个统一的认识，传统观念认为跨径500m以上时，采用悬索桥较斜拉桥经济合理。
在2011年国际桥协第35届年会上，丹麦I.Hauge先生认为在1 200m 以下的跨度斜拉桥占优，超过1200m的跨度，斜拉桥将受到塔高和长索的限制，锚碇条件有利的悬索桥将会占优。