悬索桥

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概述
悬索桥的基本类型 ——按悬吊跨数分类
Ø 多跨悬索桥的缺点 当任意跨上有活载作用时，在主缆拉力的水平 分力于塔顶处重新达到平衡之前，塔顶将向水平分 力大的一侧产生较大的变位，随之在加劲梁上产生 较大的挠曲变形(挠度)和弯矩。 与三跨悬索桥相比，多跨(塔)悬索桥的结构柔 性太大，因而固有振动频率较低。 泰州长江公路大桥
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概述
悬索桥的历史与发展（七）
Ø 20世纪70～80年代的欧洲与日本的悬索桥——第三次 发展高峰 Ø 主跨为1410m的英国恒伯尔桥 （Humber Bridge，1981 年）、主跨为1074m的土耳其伊斯坦布尔穆罕默德二 世大桥（博斯普鲁斯海峡第二大桥，Fatih Sultan Mehmet Köprüsü，1973年）
悬索 吊杆 锚固
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塔架
锚固
概述
悬索桥的优点
Ø 内力传递途径直接明确，高强悬索承担大部分荷 载，充分利用了钢丝的有利特性。 Ø 在材料用量和截面设计方面，大跨度悬索桥的加 劲梁(就工程数量讲，加劲梁在悬索桥中要占相当 大的比例)不是主承重构件，截面不需要随着跨度 而增加。跨度在600m及以上时，首先考虑悬索 桥。
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概述
悬索桥的历史与发展（三）
Ø 1930年前后美国的悬索桥——第一次发展高峰 Ø 1903年建成的主跨为488m的威廉姆斯堡桥 （Williamsburg Bridge） 和1909年建成的主跨为 448m的曼哈顿桥 （Manhattan Bridge）。
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概述
悬索桥的历史与发展（三）
Ø 1930年前后美国的悬索桥——第一次发展高峰 Ø 1931年建成的第一座突破千米的悬索桥——主跨 1067米的美国纽约华盛顿桥（George Washington Bridge） 。
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概述
悬索桥现状——英式悬索桥
Ø 采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。 Ø 早期采用铰接斜吊索，经塞文桥、博斯普鲁斯海峡大桥 以及恒伯尔桥的实践之后，在博斯普鲁斯海峡二桥中改 回为竖直吊索。 Ø 桥塔采用焊接钢结构或者钢筋混凝土结构。 Ø 索夹分为上下两半，在其两侧采用垂直于主缆的高强螺 栓紧固。 Ø 钢桥面板采用沥青混合料铺装。
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概述
现代悬索桥的发展趋势
Ø 结构形式多样化 Ø 按锚固形式分：地锚（隧道锚和重力式锚）、自锚 Ø 按主缆形式分：平行主缆、空间主缆、单缆 Ø 按主塔形式分：单塔、双塔、多塔（多跨）
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概述
悬索桥现状——美式悬索桥
Ø 主缆采用AS法架设。 Ø 加劲梁采用非连续的钢桁梁，适应双层桥面，并在桥塔 处设有伸缩缝。 Ø 桥塔采用铆接或者栓接钢结构。 Ø 吊杆采用竖直的4股骑跨式。 Ø 索夹分为左右两半，在其上下采用水平高强螺栓紧固。 Ø 鞍座采用大型铸钢件。 Ø 桥面板采用RC构件（钢筋混凝土板 ）。 Ø 优点：可以通过增加桁架高度来保证梁有足够的刚度， 优点：可以通过增加桁架高度来保证梁有足够的刚度， 且便于实现双层通车。
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概述
悬索桥的基本类型 ——按悬吊跨数分类
Ø 可分为单跨悬索桥、三跨悬索桥和多跨悬索桥等 。
a)单跨悬索桥；b)三跨悬索桥；c)四跨悬索桥；d)五跨悬索桥
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概述
悬索桥的基本类型 ——按悬吊跨数分类
Ø 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，或者道路的接线受到限制， 使得平面曲线布置不得不进入大桥边跨的情况。 当只有一岸的边跨地面较高或线路有平面曲线 进入时，也可以采用两跨悬索桥的形式（即一个边 跨与主跨的加劲梁是悬吊的，另一个边跨的梁体是 由桥墩支承的形式）。 采用这种形式的有香港青马大桥、日本来岛海 峡二桥等。
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概述
悬索桥的历史与发展（五）
Ø 20世纪50年代悬索桥发展的复苏——风洞试验的兴起 Ø 1950年按原有跨度重建塔科马新桥（New Tacoma Bridge）。在新桥的设计中，对加劲梁利用风洞试验作 了反复的研究比较后，决定将加劲梁由钢板梁改为钢衍 梁，梁的高跨比从1／350提高到l／85，宽跨比从1/72提 高到1／47，并在桥面部分开有若干带状孔隙，以进一 步改善抗风性能 。
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概述
悬索桥的优点
Ø 在施工方面，悬索桥的施工是先将主缆架好，可 以作为一个现成的悬吊式脚手架；与其它桥所用 的悬臂施工方法相比，风险较小，且安装不因跨 度增加而相应地增加工作难度。 Ø 主结构能很自然地拆成适宜的构件，重量和尺寸 都小，运输、架设方便。 Ø 可一跨跨越江河或海峡主航道，避免水中深水桥 墩的修建，满足通航要求。
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概述
悬索桥的历史与发展（七）
Ø 20世纪70～80年代的欧洲与日本的悬索桥——第 三次发展高峰 Ø 1973年建成的日本第一座现代悬索桥——主跨712 米的关门大桥(Kanmonkyo bridge)
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概述
悬索桥的历史与发展（七）
Ø 20世纪70～80年代的欧洲与日本的悬索桥——第 三次发展高峰 Ø 1988年建成的日本南备赞濑户大桥（公铁两 用），主跨1100米，采用新型的预制平行钢丝索 股代替传统的“空中纺缆法”编制主缆。
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概述
悬索桥的历史与发展（八）
Ø 20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥——第四次发展高峰 Ø 中国无锡江阴长江大桥 （1999年，主跨1385m ）、中 国香港青马大桥 （1997年，主跨1377m） 。
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概述
现代悬索桥的发展趋势
Ø 跨径越来越大，跨径3300m的悬索桥已在规划中。 Ø 梁高与跨径之比越来越小，从 l/40至l/400。 Ø 主缆安全系数随跨径增大而降低，已接近2.0。 Ø 结构整体刚度变小，使结构非线性问题、静力稳定 问题、抗风抗震问题更加突出，设计、施工难度加 大，要精心设计施工。
悬索桥现状——日式悬索桥
Ø 采用预制平行钢丝索股架设主缆，简称PWS法。 Ø 加劲梁主要沿袭美国流派的钢桁梁形式，但近年来对 于非双层桥面的加劲梁也开始采用流线型扁平钢箱 梁。 Ø 桥塔主要采用焊接钢结构，主要采用焊接方式，少数 采用栓接 。 Ø 吊索沿袭美国流派的竖直4股骑跨式。 Ø 鞍座采用铸焊混合方式。 Ø 采用钢桥面板沥青混合料铺装桥面。 Ø 主缆索股与锚碇内钢构架采用预应力工艺锚固。
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概述
悬索桥的历史与发展（八）
Ø 20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥——第四次发 展高峰 Ø 1998年建成的日本明石海峡大桥(Akashi Kaikyo Bridge)，主跨1991米，是20世纪世界最大跨度悬 索桥 。
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概述
悬索桥的历史与发展（八）
Ø 20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥——第四次发展高峰 Ø 日本尾道—今治线上的来岛海峡大桥(KurushimaKaikyo Bridge)，包括一桥（50+140+600+170)、二桥 （250+1020+250）和三桥（260+1030+250）。
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概述
悬索桥的基本类型 ——按悬吊跨数分类
Ø 多跨悬索桥的缺点 在建桥条件需要采用连续作跨度布置时，可以 采用两个三跨悬索桥连续布置，中间共用一座锚碇 锚固这两桥的主缆，如日本本州四国联络线中的南 北赞大桥。
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概述
悬索桥的基本类型 ——按主缆锚固方式分类
Ø 可分为地锚式悬索桥和自锚式悬索桥 。
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概述
悬索桥的历史与发展（二）
Ø 第二代悬索桥开始采用吊杆将桥面与主索分开的 构造。
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概述
悬索桥的历史与发展（三）
Ø 1930年前后美国的悬索桥——第一次发展高峰 Ø 1883年，第一座现代悬索桥，美国纽约布鲁克林桥 （Brooklyn Bridge），主跨486m。此桥除了具备现代 悬索桥的缆索体系外，还混有若干加强用的斜拉索， 为混合体系的缆索承重桥。
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概述
悬索桥的历史与发展（八）
Ø 20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥——第四次发展高峰 Ø 日本东京湾的彩虹大桥（Rainbow Bridge，主跨 570m ）、北海道的白鸟大桥（Hakuchyo bridge，主跨 720m） 。
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概述
悬索桥的历史与发展（八）
Ø 20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥——第四次发展高峰 Ø 1997年建成的丹麦大海带桥（Great Belt bridge，主跨 1624m ）
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概述
悬索桥现状——中式悬索桥
Ø 加劲梁基本上都接受了英国流派的流线型扁平钢箱 梁型式 。 Ø 对吊索仍保持美国流派的竖直形式，但根据具体情 况分别采用4股骑跨式或双股铰接方式 。 Ø 对主缆架设方法引用日本的PWS法 。 Ø 对鞍座与锚碇内的锚固方式都分别偏向采用铸焊混 合结构与预应力锚固工艺 。
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概述
悬索桥的历史与发展（三）
Ø 1930年前后美国的悬索桥——第一次发展高峰 Ø 1937年建成的主跨1280米的美国旧金山金门大桥 （Golden Gate Bridge） 。
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概述
悬索桥的历史与发展（四）
Ø 20世纪40年代悬索桥发展史上从挫折——塔科马桥的 风毁 Ø 1940年建成的美国华盛顿州 塔科马桥（Old Tacoma Bridge），跨度853m，此桥的加劲梁是钢板梁，由于 加劲梁断面抗风稳定性差，建成当年的11月被风吹 断，事故发生时风速仅19m/s 。
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概述
悬索桥的历史与发展（六）
Ø 20世纪60年代欧美的悬索桥——第二次发展高峰 Ø 1966年建成的英国塞文桥（Severn Bridge），首创 流线形箱梁桥面和混凝土桥塔，主跨988米的新型 悬索桥 。
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概述
悬索桥的历史与发展（七）
Ø 20世纪70～80年代的欧洲与日本的悬索桥——第三次 发展高峰 Ø 主跨为600m的丹麦小海带桥（Lillebæltsbroen，1970 年）、主跨为1074m的土耳其伊斯坦布尔博斯普鲁斯 海峡大桥（Boğaziçi Köprüsü，1973年）