斜拉桥斜拉索的安全系数
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。
第四章 斜拉桥结构的检(康)
第四章斜拉桥结构的检算4.1一般规定4.1.1斜拉桥的检算，应先通过测试获得准确的桥梁几何形态参数与索力的实际大小等（指恒载作用下），从而了解结构的受力、变形状态，作为实桥检算的基础。
4.1.2根据恒载作用下桥梁几何形态参数与索力等的检测结果，计算出各部构件的受力状态作为初始受力状态，然后再进行活载作用下的内力计算。
4.1.3恒载、活载作用下的内力和变形，可选用平面杆系模式，活载的空间效应可用横向分布或偏载系数来表达。
4.1.4在计算空间荷载(风载、地震力、车辆荷载等)作用下的响应时，应选取用空间杆系模式，并注意实际结构与计算模式间的刚度等效性。
4.1.5若要计算全桥构件的应力分布特性，宜选用空间板壳、块体和梁单元的组合模式，但要特别注意不同单元结合面的节点位移协调性。
4.1.6对斜拉桥结构中关键部位（如斜拉索锚固区、塔梁固结区），应进行局部应力有限元分析，将特殊构件从整体结构中取出，细分结构网格，再将整体结构在分离断面处的内力、位移作为被分析子结构的边界条件进行二次分析。
4.1.7必要时，应进行斜拉桥的稳定性检算。
斜拉桥的梁、塔在外荷载作用下，处于压弯状态，随着外荷载增大，梁、塔压力增大到一定值时，斜拉桥可能产生平面内的压弯失稳或平面外的弯、扭失稳。
外荷载作用下的失稳准确分析可以用非线性有限元来计算，而风荷载作用下的横向稳定问题还必须考虑结构变形和风力攻角的函数关系。
4.1.8中等跨径的斜拉桥恒、活载作用下的内力、变形分析以准非线性分析理论为基础；超大跨径斜拉桥应按有限位移理论进行计算。
4.1.9 斜拉桥检算时的内力组合可参照设计规范进行。
4.2检算荷载的确定4.2.1检算荷载一般应按《公路桥涵设计通用规范》（JTJ021-85）的规定取用。
对近期承重有较大变化（汽车与人群、平板车、履带车）的桥梁，可按照交通部颁布的《公路工程技术标准》（JTGB01-2003）的荷载等级进行检算。
4.2.2当桥梁需要临时通过特殊车辆荷载，且其产生的荷载效应大于该桥近期要求达到的标准荷载等级的荷载效应时，可按特殊车辆的载重要求直接进行检算。
斜拉索损伤对在役斜拉桥体系可靠度的影响
第51卷第1期2020年1月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University(Science and Technology)V ol.51No.1Jan.2020斜拉索损伤对在役斜拉桥体系可靠度的影响颜东煌1，郭鑫1,2(1.长沙理工大学土木工程学院，湖南长沙，410114；2.长沙理工大学长沙理工大公路工程试验检测中心，湖南长沙，410007)摘要：为了研究拉索腐蚀与疲劳损伤对在役斜拉桥服役安全的影响，分析平行钢丝拉索斜拉桥的时变体系可靠度。
采用串-并联模型研究平行钢丝索强度概率受拉索长度和数量的影响，对比拉索断裂产生的静力与动力效应，并基于更新响应面方法捕捉拉索断裂产生的非线性效应。
基于钢丝的疲劳试验结果评估某双塔混凝土斜拉桥的时变体系可靠度。
研究结果表明：腐蚀和未腐蚀拉索20a的抗拉强度均值分别下降32%和13%，基于串-并联模型可捕捉钢丝长度和数量效应对拉索强度概率分布均值和标准差的影响；单根拉索断裂可导致相邻拉索索力静力效应增加7%，而动力效应达到11%；基于更新响应面方法采用20个均匀设计样本点即可捕捉到该非线性效应；在“疲劳”和“腐蚀−疲劳”这2种损伤作用下，该斜拉桥在第20年的结构体系可靠指标由4.62分别下降至4.42和和2.46，表明腐蚀效应对斜拉桥运营期体系可靠度影响显著。
关键词：斜拉桥；斜拉索；体系可靠度；腐蚀；损伤中图分类号：U441+.4；U448.25文献标志码：A文章编号：1672-7207（2020）01-0213-08Influence of damage of stay cables on system reliability ofin-service cable-stayed bridgesYAN Donghuang1,GUO Xin1,2(1.School of Civil Engineering,Changsha University of Science&Technology,Changsha410114,China;2.Institute of Highway Detection,Changsha University of Science&Technology,Changsha410007,China)Abstract:In order to study the influence of cable corrosion and fatigue damage on the service safety of in-service cable-stayed bridges,the reliability index of time-varying system of parallel steel cable cable-stayed bridges was analyzed.The series-parallel model was used to study the influence of the characteristic parameters of the parallel cable strength probability on the length and quantity of the cable.The static and dynamic effects generated by the cable break were compared,and the non-resistance response surface method was used to capture the nonlinear of the cable break.Based on the fatigue test results of steel wire,the reliability of time-varying system of a double-tower concrete cable-stayed bridge was evaluated.The results show that the average tensile strength of corrosion DOI:10.11817/j.issn.1672-7207.2020.01.024收稿日期：2019−03−05；修回日期：2019−05−22基金项目(Foundation item)：国家重点基础研究发展规划(973计划)项目(2015CB057701)；国家自然科学基金资助项目(51678068)(Project(2015CB057701)supported by the National Basic Research Development Program(973Program)of China;Project(51678068)supported by the National Natural Science Foundation of China)通信作者：郭鑫，博士研究生，从事桥梁结构可靠度评估与安全控制研究；E-mail:****************第51卷中南大学学报(自然科学版)and uncorroded cables decreases by32%and13%after20a,respectively.Based on the series-parallel model,the length and quantity effects of the steel wire can be captured for the mean and standard deviation of the cable strength probability distribution.Single cable breaks can cause the static force effect of adjacent cables to increaseby7%,while the dynamic effect reaches11%.This nonlinear effect can be captured by using20uniform design sample points based on the updated response surface method.With the two damages of fatigue and corrosion-fatigue,the reliability index of the cable-stayed bridge in the20th year decreases from4.62to4.42and2.46, respectively.This phenomenon indicates the significant effect of corrosion on the reliability of the cable-stayed bridge during the operation period.Key words:cable-stayed bridge;stay cable;system reliability;corrosion;damage斜拉桥具有跨越能力大、经济性能好、外观优美等优点，是中大跨度桥梁的首选桥型。
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析
斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析斜拉桥斜拉索的主要病害及成因分析摘要：我国的斜拉桥起步较晚，1975年建成的跨径76m的四川云阳桥是国内第一座斜拉桥，80年代中后期是我国斜拉桥发展的鼎盛时期，至今为止建成或正在施工的斜拉桥共有100余座，其中跨径大于200m的有52座。
跨度超过400m的斜拉桥已达20座，居世界首位。
由于斜拉桥的成桥使用条件比较复杂且防护技术也不完善，因此，在斜拉桥运营若干年之后，桥体不可避免地会出现许多病害。
拉索是斜拉桥的主要受力构件，对斜拉结构桥梁的结构安全和实用寿命具有直接的重要影响。
然而，斜拉索从出现时起，就不可避免地受到腐蚀退化、振动疲劳衰减等各种不利因素的作用。
关键词：斜拉索；防护系统；主要病害；成因分析中图分类号： U448 文献标识码： A1.拉索病害及成因分析在斜拉桥设计、施工和使用过程中，尽管对斜拉索采取了各种防腐、减隔振措施，但由于方法、工艺、材料等不合理，使得斜拉索病害已成为制约斜拉桥使用寿命的关键性因素。
因此，分析斜拉索病害原因，在设计、施工和使用斜拉桥时给予足够的重视，并采取各种有效措施延长拉索的使用寿命。
1.1拉索腐蚀腐蚀是物质与介质作用而引起的变质或破坏。
由于腐蚀过程是自发的，所以在斜拉桥整个寿命期内，拉索的腐蚀破坏将会始终存在。
①拉索腐蚀部位拉索钢丝腐蚀程度基本上取决于橡胶护套的破损程度，因为这是雨水或露水顺钢索流入或渗入护套内产生的结果，所以钢丝腐蚀有两个明显特点：腐蚀程度大体遵循“上轻下重”规律，即处于较高位置的钢丝腐蚀较轻，处于较低位置的钢丝腐蚀较重；腐蚀较严重的部位，往往是靠近护套破损的部位以及破损处以下的一段部位。
②拉索腐蚀成因拉索遭受腐蚀的原因，主要是因为防护系统老化而出现大量的微孔、裂纹或裂缝，从而不能有效地隔绝空气、水汽、水和腐蚀介质。
这些物质进入护套后，容易在钢丝表面形成水膜，使钢丝发生电化学腐蚀，水膜中溶解的腐蚀介质，如S02和橡胶挥发物，对锌层腐蚀还有明显加速作用。
斜拉桥索力影响参数分析
Value Engineering———————————————————————作者简介:莫永春（1978-），男，安徽庐江人，本科，高级工程师，研究方向为施工与企业管理。
0引言近年来，我国基础设施建设得到了飞速发展，斜拉桥由于其卓越的跨越能力和良好的受力性能在交通运输中扮演了十分重要的角色。
斜拉桥主要由主塔、主梁、斜拉索组成，主梁直接承受自重及汽车荷载等外荷载，然后再通过斜拉索将荷载传递给主塔，主梁基本呈现为压弯受力状态[1-3]。
主塔除受自重引起的轴力外，还需承受由斜拉索传递的轴力及水平分力，因此索塔属于压弯构件[4，5]。
目前针对斜拉索索力影响因素方面的研究较少，因此本文为研究斜拉桥索力影响参数对斜拉索索力的影响规律，以某大跨度斜拉桥为工程背景，分别选取斜拉桥的主梁刚度、桥塔刚度、斜拉索刚度以及斜拉索损伤情况等四个影响参数，采用有限元软件建立三维空间有限元模型，分析在不同索力影响参数下斜拉索索力的变化规律。
1工程概况某大桥主桥为70+150+70m 双塔双索面预应力混凝土斜拉桥，采用150m 主跨跨越深水区域，采用70m 边跨跨越两岸大堤，总长290m 。
塔柱采用双柱式，柱尺寸顺桥向4.5m 长，横桥向2.5m 宽，壁厚顺桥向1.25m ，横桥向0.65m ，两主塔均采用塔、梁固结体系，主墩顶设支座。
桥型布置图如图1所示。
2斜拉桥刚度参数对索力影响分析2.1主梁刚度参数选取斜拉桥主梁的刚度分别为原刚度的0.5、1.0、1.5、2.0以及2.5倍五种不同主梁刚度，原主梁刚度记作E 1，提取不同主梁刚度模型计算后的斜拉索索力数据，如图2所示。
由图2可以看出，主梁刚度的改变对于全桥的斜拉索的索力影响都很大，其中边跨编号SC12~SC01斜拉索索力和中跨编号MC01~MC06斜拉索索力随着主梁刚度的增大呈现出逐渐增大的变化规律，最大增大幅度为14.5%；但在中跨跨中编号MC07~MC07’斜拉索索力反而随着主梁刚度的增加呈现减小的变化规律，最小减小幅度为14.33%。
斜拉桥
昂船洲大桥方案
第五名 螺旋形塔顶A塔斜拉桥
第四名 分叉索斜拉桥
4.迈向超大跨度的新时期 (1985-2010)
跨度超大化
第三名 无风撑双柱斜拉桥
昂船洲大桥方案
第二名 “天人合一”斜拉桥
4.迈向超大跨度的新时期 (1985-2010)
跨度超大化
昂船洲大桥方案
最终方案—— 圆形独柱分离流线形双箱斜拉桥
斜拉桥前进后退分析
6. 斜拉桥体系计算理论与技术发展
斜拉桥结构分析理论
斜拉桥前进后退分析
6. 斜拉桥体系计算理论与技术发展
斜拉桥结构分析理论
斜拉桥前进后退分析
6. 斜拉桥体系计算理论与技术发展
新材料及连接技术
6. 斜拉桥体系计算理论与技术发展
新材料及连接技术
6. 斜拉桥体系计算理论与技术发展
1. 概 述
1）新理论和分析方法 2）跨径不断突破 3）新施工方法和设备 4）新材料与连接技术 5）新构造和附属设备
1. 概 述
Rion 桥
法国米卢桥
福斯二桥
费曼恩海峡桥
1. 概 述
世界十大斜拉桥
创跨径记录的斜拉桥
在斜拉桥的发展中，哪些理论和技术推动了斜拉桥的发展？ 在未来的发展中，我们要关注和解决哪些关键 的问题？
1. 概 述
用锻铁拉杆将梁吊到相当高的桥塔上 拉杆按扇形布臵，锚固于桥塔顶部 这一描述只给出结构外形和构件组成，缺少对其力学性能及合理受力的阐述
木制桥面、主梁由斜向锻铁拉杆支承 建成次年就在行人通过时倒塌
1. 概 述
拉索张拉；拉索采用高强钢丝 为现代斜拉桥的诞生和发展奠定了理论基础，被视为二十 世纪桥梁发展最伟大的创举之一！
斜拉桥斜拉索施工作业指导书
斜拉桥斜拉索施工作业指导书1.目的明确斜拉桥斜拉索施工作业工艺流程、操作要点和相应的工艺、质量标准，指导、规范桩基成孔作业。
2.编制依据(1)《斜拉桥施工图设计-拉索结构施工图设计》；(2)《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；(3)《公路斜拉桥设计规范》（试行）JTJ027-96；(4)《斜拉桥热挤聚乙烯高强钢丝拉索技术条件》GB/T18635-2001；(5) 斜拉索安装的相关技术资料；(6)《公路斜拉桥设计细则》（JTG/TD65-1-2007）。
3.适用范围适用于斜拉桥高强平行钢丝成品索配合对称悬灌主梁施工的斜拉索施工。
4.技术准备4.1内业准备（1）开工前组织技术人员认真审核施工设计图纸和有关设计资料，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准，编制斜拉桥斜拉索实施性施工组织设计，制定施工安全保证措施，提出应急预案。
（2）从事起重机械作业、登高架设作业、机动车辆驾驶等特种作业的人员必须持有特种作业证。
对所有施工人员进行岗前技术培训，作业前进行技术交底。
4.2外业准备4.2.1施工前检查工作（1）对已施工完成的塔柱和主梁段进行检查，并将检查结果报监理工程师进行审核，合格后方能进行斜拉索作业施工。
（2）在锚垫板上放出孔道口十字中心线，以便对中，如若锚头安装偏位会造成锚头外螺纹与孔口磨擦，影响斜拉索张拉力精度。
（3）对施工所用的平行钢丝斜拉索、斜拉索锚具生产厂家进行调查，选用供货商。
成品索进场后根据质保单进行严格查验，检查锚具，PE在运输过程中是否有损伤，如有损伤，及时采取修理措施并妥善保管；检验并核对成品索合同内的质量证明文件等是否齐全完整。
对需要进行试验和检验的项目要按规定进行试验和检验，确保工程材料的质量和数量满足设计、规范和施工的要求。
（4）对施工所需的设备机具，如塔吊、卷扬机、千斤顶、放索架等进行选型，组织进场、调试、安装，需要进行校正检验的进行校正检验。
（5）斜拉索安装前的清理检查：清除锚索管内的水泥砂浆、焊渣和管口处毛刺；清理锚垫板上的砂浆、焊渣等，保证锚固螺母与锚垫板密贴；检查锚头槽口尺寸，以确定千斤顶的安装位置。
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斜拉桥斜拉索的安全系数
斜拉桥是现代桥梁工程中最常见的结构形式之一，它通过斜拉索
将桥面承载的重量传递给桥墩，具有较高的强度和稳定性。
而斜拉索
作为斜拉桥的重要组成部分，其安全系数的确定对于确保斜拉桥的稳
定性和可靠性至关重要。
安全系数是衡量结构设计合理性的重要指标之一，用于评估结构
在正常使用条件下的安全性。
对于斜拉索而言，安全系数主要包括静
力安全系数和疲劳安全系数两个方面。
静力安全系数是指斜拉索在正常工作荷载下的抗拉能力与荷载作
用力的比值。
具体来说，它衡量了斜拉索的承载能力是否足够大，能
否抵抗各种荷载的作用，确保结构的稳定性。
通常情况下，静力安全
系数在1.5到2.0之间被认为是较为合理和安全的范围。
如果安全系
数过低，表示结构的承载能力不足，可能会导致斜拉桥的变形过大、
产生塑性变形甚至发生结构破坏。
因此，在斜拉桥的设计中，必须确
保斜拉索的静力安全系数达到或超过规定的标准，以保证桥梁的稳定
性和安全性。
另一方面，疲劳安全系数则是针对斜拉索在长期使用及不同荷载
下可能发生的疲劳破坏情况进行考虑。
疲劳是由于交通荷载、环境温
度变化等因素引起的结构材料的疲劳破坏，会导致斜拉索的断裂或变形。
为了确保斜拉索的安全性，设计师需要考虑到斜拉索的材料特性、荷载工况、设计寿命等因素，通过疲劳安全系数的计算来评估斜拉索
的抗疲劳能力。
通常情况下，疲劳安全系数要求在2.0以上，以确保
斜拉索具有较好的抗疲劳性能。
如果疲劳安全系数过低，表示斜拉索
的材料和设计寿命存在一定的隐患，可能存在疲劳破坏的风险。
综上所述，斜拉索的安全系数是确保斜拉桥稳定和安全使用的重
要指标。
静力安全系数衡量了斜拉索在正常工作荷载下的抗拉能力，
而疲劳安全系数则考虑了斜拉索在长期使用及不同荷载下的疲劳破坏
情况。
设计师在斜拉桥的设计过程中，必须充分考虑这些安全系数要求，确保斜拉索具有足够的承载能力和抗疲劳性能，以确保整个斜拉
桥的安全、稳定和可靠运行。
只有这样，斜拉桥才能成为城市的地标，为人们出行带来便利，同时也能够保障行人和车辆的安全。