斜拉桥(第一章) (正式)

一Hale Waihona Puke 索面位置单索面竖直双索面
索面在空间可布置成单索面和双索面；
双索面又分为竖直双索面和倾斜双索面。
斜向双索面
第一章 总体布置与结构体系

单索面要求主梁采用抗扭刚度较 大截面。
(a)

采用双索面，扭矩可由拉索轴力
来抵抗。
(b)

斜向双索面对抵抗风力扭振有利。 倾斜双索面采用倒Y型、A型塔。
(c)
等的非对称。

边跨与主跨之比与整体刚
度、端锚索的应力变幅有很
大关系。
第一章 总体布置与结构体系

主跨汽车作用时，会增加端锚索应力，边跨汽车荷载作用时，会减少端锚 索应力。

拉索的疲劳强度是边、中跨允许比值的判断标准。 边中跨比为0.5时，可对称悬臂施工至跨中合拢； 一般边中跨比<0.5，边跨设置端锚索，使中跨有一段悬臂施工是在有后锚
的情况下进行。
第一章 总体布置与结构体系

边跨小时，边跨拉索短，刚度 相对大，边跨对索塔的锚固作 用大，主跨刚度相应增大。

合理的边主跨之比在0.40附近，
钢斜拉桥的边跨比相同跨径混
凝土斜拉桥小。
双塔三跨式斜拉桥布置的边跨/中跨比考虑
第一章 总体布置与结构体系

2．独塔双跨式 可以两跨相等的对称或两跨不等的非
第一章 总体布置与结构体系

索塔横桥向布置：独柱型、双柱型、门型或H型、A型、宝石型或倒
Y型等。
斜拉桥塔形示例
第一章 总体布置与结构体系

二、塔的高跨比 索塔高度从桥面以上算起。

主跨径相同情况下，索塔高度低，拉索水平倾角小，拉索垂直分力对
主梁支承作用就小；反之，索塔高度愈大，拉索水平倾角愈大，拉索对 主梁支承效果也愈大。

②用长拉索将中间塔顶分别 锚固在边塔的塔顶或塔底加 劲（如香港汀九桥）；

③加粗尾索并在锚固尾索的梁
段上压重，增加索的刚度（如湖
南洞庭湖大桥）。
多塔斜拉桥中桥 塔示例
第一章 总体布置与结构体系

4．辅助墩及外边孔
边孔设置辅助墩，根据边孔高度、通
航、施工安全等具体情况而定。 当边孔设在岸上或浅滩，在边孔设置
单索面与双索面布置的对比
第一章 总体布置与结构体系

二、索面形状
拉索在索面内布置三种基本类型： 辐射形、竖琴形和扇形。
第一章 总体布置与结构体系

1. 辐射形：拉索与水平交角大，垂直分力对主梁支承效果好，与竖
琴形相比，可节省钢材15～20％。

拉索集中锚固在塔顶，构造复杂，局部应力集中，施工和养护困难。
索（背索）。
第一章 总体布置与结构体系

2．地锚式斜拉桥
单跨式斜拉桥全桥只需一个索塔。拉索水平分力由相应的地锚来承担。
第一章 总体布置与结构体系

3．部分地锚式斜拉桥 在主跨很大，边跨很小等特殊情况下，少数斜拉桥采用部分地锚式的锚
拉体系。

三、按照塔高度不同，有常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥体系 矮塔部分斜拉桥由于拉索不能提供足够的支撑刚度，要求主梁刚度较大。 拉索只提供部分刚度，由此得名“部分斜拉桥” 。受力性能介于梁式桥
拉索倾角不等，锚具、垫板的制作、安装较复杂。
第一章 总体布置与结构体系

2. 竖琴形：拉索所有倾角相同，索与塔、主梁的连接构造简单。外观简 洁美观，无视觉交叉感。

缺点：拉索倾角小，用量多。 3. 扇形：兼有辐射形和竖琴形优点，获得广泛应用。但对索在塔和主梁上
的锚固位置、构造要求及施工工艺要求较高。
辅助墩，可以改善结构的受力状态。
辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩； 受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠
度。
第一章 总体布置与结构体系
第三节 索塔布置

一、索塔的形式 单索面和双索面斜拉桥索塔的纵、横 向布置形式：


索塔沿桥纵向布置：
有独柱式、A字型、倒Y型等。 单柱式主塔构造简单； A型和倒Y型顺桥向刚度大，有利于承 受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A型 还可减小搁置在塔上主梁的负弯矩。
第五节 主要结构体系


第一节 概述
斜拉桥三大组成部分: 主梁、索塔、斜拉索。
斜拉桥的受力体系
斜拉桥中主梁的受力特点
斜拉桥中塔和索的受力特点

现代斜拉桥发展三个阶段：
第一阶段：稀索布置，主梁较高，受弯为主，拉索不易更换；
第二阶段：中密索布置，主梁较矮，可更换拉索； 第三阶段：密索布置，梁高减小，采用梁板式开口截面。
混凝土主梁索距宜4m～12m；钢主梁索距宜8m～24m。
第五节 主要结构体系
一、四种不同的结构体系

1．飘浮体系


漂浮体系特点：塔墩固结、塔梁分离。
除两端支承外，其余全部用拉索悬吊，在纵向可稍作浮动的多跨弹性支 承连续梁。
第一章 总体布置与结构体系

优点：主跨满载时，塔柱处主梁无负弯矩峰值；主梁变形和内力变化平
优点：结构整体刚度好，主梁挠度小。 缺点：固结处负弯矩大；为了消除温度应力，要求墩身具有一定柔性，常
用于高墩场合。
第一章 总体布置与结构体系


二、按索的锚拉体系不同而形成三种结构体系
1．自锚式斜拉桥 拉索分散锚固在主梁上。水平分力由主梁轴力平衡。

端支点处拉索索力最大，对控制塔顶变位起重要作用，被称为端锚索或边
和斜拉桥之间。
日本小田原斜拉桥
对称布置。

不对称布置时，边跨与主跨比例为
0.5～0.8，多数接近0.66；

两跨相等时，由于失去了边跨及辅助
墩对主跨变形的有效约束作用，较少采
用。
第一章 总体布置与结构体系

3. 三塔四跨式和多塔多跨式 斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。因为中间塔塔顶没有端锚索来 限制变位。

必须采用时，①可将中间塔做成刚性索塔（如委内瑞拉的马拉开波桥）；
边跨L 1 端锚索 桥塔 主跨L 2 桥塔 边跨L 1 端锚索 主跨L 2 桥塔 端锚索 边跨L1
边墩（或桥台） (a)双塔（三跨式）
边墩（或桥台） 边墩（或桥台）
边墩（或桥台） (b)独塔（双跨式）
第一章 总体布置与结构体系


1．双塔三跨式
主孔跨径大，适用于跨越
较大河流。

边跨相等的对称或边跨不

3．塔梁固结体系
塔梁固结并支承在墩上，但塔墩

分离。主梁相当于顶面用拉索加强的
一根连续梁或悬臂梁。

缺点：① 中孔满载使塔顶产生较
大水平位移，增大主梁跨中挠度和边
跨负弯矩；

② 需设置大吨位支座。
第一章 总体布置与结构体系

4. 刚构体系
塔、梁、墩相互固结，形成跨内具有多点弹性支承的刚构。

根据桥位、地形、跨径需要，可选用独塔、双塔或多塔布置。
边跨L 1 端锚索 桥塔
主跨L 2 桥塔
边跨L 1 端锚索
主跨L 2 桥塔
边跨L1 端锚索
边墩（或桥台） (a)双塔（三跨式）
边墩（或桥台） 边墩（或桥台）
边墩（或桥台） (b)独塔（双跨式）
第一章 总体布置与结构体系

二、跨径布置 典型为双塔三跨式和独塔双跨式；特殊也可独塔单跨及多塔多跨。

混凝土斜拉桥最大跨径可达700m； 钢斜拉桥最大跨径可达1300m； 结合梁斜拉桥最大跨径可达1000m。 混凝土斜拉桥经济合理跨径200m～500m。
混凝土斜拉桥－荆州长江大桥500m
第一章 总体布置与结构体系


第二节 总体布置
主要解决索塔、跨径、拉索及主梁布置；
塔高与跨径间的关系等。 一、索塔布置

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第一篇 斜拉桥与悬索桥
第一章 总体布置与结构体系

第一节 概述
第二节 总体布置 第三节 索塔布置
第四节 拉索布置

索塔的高度应由经济比较来确定。
第一章 总体布置与结构体系

双塔三跨式宜取0.18～0.25；独塔双跨式宜选用0.30～0.45。 单以提高塔高来取得全桥刚度是不经济的，应加强端锚索及采用地锚方 式，此时，高跨比宜选用低值。
第一章 总体布置与结构体系


第四节 拉索布置
拉索采用抗拉强度高、抗疲劳性能好和弹性模量大的高强钢丝及钢绞线等 制作。
缓，受力均匀；地震时全梁纵向摆荡，起抗震消能作用。

缺点：采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结。
第一章 总体布置与结构体系

2. 半飘浮体系 特点：塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，主梁成连续体系或非连
续体系。

墩顶设置可用来调节高度的支座，经济、美观上都优于飘浮体系。
第一章 总体布置与结构体系
斜拉索的索形对比
拉索布置的三种
基本类型
第一章 总体布置与结构体系

三、索距布置
索距：索面内相邻两根拉索的间距。
早期斜拉桥为“稀索”，现代斜拉桥为“密索”。
稀索向密索的发展
第一章 总体布置与结构体系

密索优点： 1）索距小，主梁弯矩小； 2）索力小，锚固点构造简单； 3）锚固点应力流变化小，补强范围小； 4）利于悬臂架设； 5）易于换索； 6）断面轻柔，美感度提高。