桥梁工程课件：10第十章　斜拉桥.pptx

1、福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥10.10. 概述概述10.10.斜拉桥结构与构造斜拉桥结构与构造10.10.斜拉桥的结构计算要点斜拉桥的结构计算要点10.10.斜拉桥施工方法简介斜拉桥施工方法简介10.10.斜拉桥桥例斜拉桥桥例 10.10.部分斜拉桥部分斜拉桥 1福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥10.10. 概述概述n斜拉桥：由主梁（斜拉桥：由主梁（girdergirder或或beambeam）、索塔（）、索塔（pylonpylon或或towertower）和斜拉索（）和斜拉索（stay c

2、ablestay cable）组成。）组成。2福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉桥与连续梁桥的弯矩对比斜拉桥与连续梁桥的弯矩对比 3福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥10.10.斜拉桥结构与构造斜拉桥结构与构造单跨单跨 一一 、基本形式及总体布置、基本形式及总体布置单跨、双跨、三跨和多跨单跨、双跨、三跨和多跨单跨斜拉桥为地锚或无背索结单跨斜拉桥为地锚或无背索结构体系，建设成本高，较少采构体系，建设成本高，较少采用。用。 4福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/

3、 斜拉桥独塔双跨独塔双跨 独塔双跨和双塔三跨结构是常见的斜拉桥结构形式。双跨独塔双跨和双塔三跨结构是常见的斜拉桥结构形式。双跨斜拉桥以跨度较大者为主跨，三跨斜拉桥以中跨为主跨。斜拉桥以跨度较大者为主跨，三跨斜拉桥以中跨为主跨。 双塔三跨双塔三跨 5福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥主跨L1主跨L2边跨L3边跨L4端锚索拉索索塔主梁边墩或桥台四跨四跨 三跨以上的斜拉桥由于中间桥塔没有端锚索限制其变形，结构三跨以上的斜拉桥由于中间桥塔没有端锚索限制其变形，结构刚度小、施工过程中形状控制困难，较少采用。刚度小、施工过程中形状控制困难，较少采用。 端锚索

4、端锚索端锚索端锚索a）b）三跨三跨 6福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥三跨式斜拉桥的三跨式斜拉桥的L1/L2宜为宜为0.330.50。其中钢主。其中钢主梁宜为梁宜为0.400.50；组合梁宜为；组合梁宜为0.300.45；混凝；混凝土梁宜为土梁宜为0.400.45。 7福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥两跨式斜拉桥的两跨式斜拉桥的L1/L2为为0.501.0 1）当边跨跨度比较大时，边跨设置辅助墩或者增大桥塔刚度。）当边跨跨度比较大时，边跨设置辅助墩或者增大桥塔刚度。2）当边跨跨度比较小时，要避免

5、支座出现负反力。）当边跨跨度比较小时，要避免支座出现负反力。8福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥已有斜拉桥，双塔斜拉桥的塔高与主跨之比约为已有斜拉桥，双塔斜拉桥的塔高与主跨之比约为1/71/4，其中，其中钢斜拉桥多为钢斜拉桥多为1/5；独塔斜拉桥该值约为；独塔斜拉桥该值约为1/4.71/2.7。斜拉桥细则斜拉桥细则规定双塔、多塔斜拉桥桥面以上索塔的高度与主跨规定双塔、多塔斜拉桥桥面以上索塔的高度与主跨跨径之比宜为跨径之比宜为1/61/4。独塔斜拉桥桥面以上的塔高与跨度之比宜为。独塔斜拉桥桥面以上的塔高与跨度之比宜为1/3.71/2.7，外索的水平

6、倾角不宜小于，外索的水平倾角不宜小于22。 9福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥为了提高斜拉桥的结构整体刚度，有时在非通航的边跨适当设为了提高斜拉桥的结构整体刚度，有时在非通航的边跨适当设置辅助墩约束主梁的变形。置辅助墩约束主梁的变形。辅助墩辅助墩辅助墩辅助墩10福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥在斜拉桥中，还经常用端锚索来约束索塔的变形。端锚索是最在斜拉桥中，还经常用端锚索来约束索塔的变形。端锚索是最上端的背索，张力比其他拉索大，设计时一般采用截面较大的上端的背索，张力比其他拉索大，设计时一般采用

7、截面较大的拉索。拉索。端锚索端锚索11福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥二、结构体系及受力特征二、结构体系及受力特征1.1.塔梁之间的结合方式塔梁之间的结合方式根据塔梁之间结合方式的不同，斜拉桥结构体系分为根据塔梁之间结合方式的不同，斜拉桥结构体系分为漂浮体系漂浮体系（floating systemfloating system）支承体系支承体系（包括半漂浮体系）（包括半漂浮体系）（supporting systemsupporting system）塔梁固结体系塔梁固结体系（fixed system between pylon and fixe

8、d system between pylon and girdergirder）刚构体系刚构体系（rigid frame systemrigid frame system）。）。12福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥塔梁之间的联结方式塔梁之间的联结方式 13福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥漂浮体系是指主梁在顺桥向变形不受索塔约束，主梁水漂浮体系是指主梁在顺桥向变形不受索塔约束，主梁水平荷载不直接传递到索塔的结构形式，这种结构体系具平荷载不直接传递到索塔的结构形式，这种结构体系具有索塔在顺桥向负担小

9、和主梁弯矩分布均匀的优点，而有索塔在顺桥向负担小和主梁弯矩分布均匀的优点，而且结构的纵向周期长，可以减轻地震作用。不足之处是且结构的纵向周期长，可以减轻地震作用。不足之处是结构刚度小，顺桥向变形较大，施工期间稳定性差。结构刚度小，顺桥向变形较大，施工期间稳定性差。 14福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥支承体系（包括半漂浮体系）是指塔梁之间有竖向支承、并支承体系（包括半漂浮体系）是指塔梁之间有竖向支承、并在顺桥向有一定水平约束的结构形式，其中半漂浮体系在顺在顺桥向有一定水平约束的结构形式，其中半漂浮体系在顺桥向无约束。这种结构体系由于主梁支承在桥

10、塔的横梁上，桥向无约束。这种结构体系由于主梁支承在桥塔的横梁上，整体刚度比漂浮体系大。这种结构体系中索塔对主梁的纵向整体刚度比漂浮体系大。这种结构体系中索塔对主梁的纵向水平约束刚度需根据结构受力要求通过试算确定，一般约束水平约束刚度需根据结构受力要求通过试算确定，一般约束刚度越小，结构受到的水平地震作用也就越小，但顺桥向的刚度越小，结构受到的水平地震作用也就越小，但顺桥向的水平变形增大。不足之处是刚度较大的支点使得主梁在出现水平变形增大。不足之处是刚度较大的支点使得主梁在出现比较大的负弯矩。比较大的负弯矩。 15福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥

11、塔梁固结体系是指塔梁之间固结，但塔与墩之间用支座传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。斜拉桥中不宜采用。 16福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课

12、程 http:/ 斜拉桥刚构体系是指塔、梁、墩三者之间固结的结构，这种结刚构体系是指塔、梁、墩三者之间固结的结构，这种结构体系的刚度比较大，结构变形小，索塔部位不需要设构体系的刚度比较大，结构变形小，索塔部位不需要设置支座，结构维护容易，施工过程中结构稳定性比较好。置支座，结构维护容易，施工过程中结构稳定性比较好。不足之处是支点处主梁弯矩大，索塔还需要承受很大的不足之处是支点处主梁弯矩大，索塔还需要承受很大的温度应力以及水平地震作用，故一般适用于结构温度应温度应力以及水平地震作用，故一般适用于结构温度应力不大的小跨度独塔斜拉桥。力不大的小跨度独塔斜拉桥。17福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建

13、省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥2. 拉索的锚固方式拉索的锚固方式根据拉索的锚固方式不同，斜拉桥可分为自锚式、地锚式和根据拉索的锚固方式不同，斜拉桥可分为自锚式、地锚式和部分地锚式三种结构体系。部分地锚式三种结构体系。自锚式最常用。施工方便、主梁截面受力合理、不需要修建自锚式最常用。施工方便、主梁截面受力合理、不需要修建锚碇等。但当结构跨度比较大时，主梁的稳定问题突出，可锚碇等。但当结构跨度比较大时，主梁的稳定问题突出，可能成为设计的控制因素。能成为设计的控制因素。 (a) 自锚式自锚式18福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥(b)

14、地锚式地锚式(c) 部分地锚式部分地锚式地锚式斜拉桥主梁受拉，斜拉索的轴向力靠锚碇来平衡。地锚式斜拉桥主梁受拉，斜拉索的轴向力靠锚碇来平衡。经济指标差，施工方法复杂，因此只有当地经济指标差，施工方法复杂，因此只有当地形比较特殊或者出于桥梁造型需要时才会可能被选用。形比较特殊或者出于桥梁造型需要时才会可能被选用。部分地锚式斜拉桥的结构受力介于自锚和地锚结构体系之部分地锚式斜拉桥的结构受力介于自锚和地锚结构体系之间，跨中一部分主梁受拉，其余均为受压。间，跨中一部分主梁受拉，其余均为受压。19福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥3. 拉索的布置形式拉索的

15、布置形式n斜拉桥根据索面数量分为：斜拉桥根据索面数量分为：单索面单索面双索面：双平行索面和双斜索面双索面：双平行索面和双斜索面 多索面多索面n拉索在顺桥向布置有三种形式：拉索在顺桥向布置有三种形式：辐射形（辐射形（radial）扇形（扇形（fan）竖琴形（竖琴形（harp） 20福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥索的索的横桥向横桥向布置形式布置形式21福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥单索面斜拉桥在横桥方向只有单个支撑点，结构抗扭刚单索面斜拉桥在横桥方向只有单个支撑点，结构抗扭刚度低，不利于承受偏心

16、活载，抗风性能以及施工稳定性度低，不利于承受偏心活载，抗风性能以及施工稳定性差，依靠主梁自身的抗扭刚度承受扭矩，因此宜采用扭差，依靠主梁自身的抗扭刚度承受扭矩，因此宜采用扭转刚度较大的主梁，一般为箱形截面。这种结构体系特转刚度较大的主梁，一般为箱形截面。这种结构体系特别合适设有中央分隔带的桥梁，可以利用分隔带布置索别合适设有中央分隔带的桥梁，可以利用分隔带布置索面，桥面的有效宽度大，桥墩布置灵活，视觉效果好。面，桥面的有效宽度大，桥墩布置灵活，视觉效果好。 22福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥双索面结构抗扭刚度大，动力抗风性能好，因此主梁的抗扭

17、刚双索面结构抗扭刚度大，动力抗风性能好，因此主梁的抗扭刚度要求小些，可用闭口箱形截面，也可用开口截面，但是，从度要求小些，可用闭口箱形截面，也可用开口截面，但是，从结构抗风性要求以及悬臂施工过程中的安全性要求考虑，主梁结构抗风性要求以及悬臂施工过程中的安全性要求考虑，主梁截面的扭转刚度也不宜设计得过小。截面的扭转刚度也不宜设计得过小。 23福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥(a) 辐射形辐射形(b) 扇形扇形(c) 竖琴形竖琴形索的索的纵桥向纵桥向布置形式布置形式24福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉

18、桥辐射形布置时拉索的倾角大，传递竖向荷载的效率高，而辐射形布置时拉索的倾角大，传递竖向荷载的效率高，而且张力水平分力也比较小，可以减轻主梁的轴向压力。缺且张力水平分力也比较小，可以减轻主梁的轴向压力。缺点是塔顶锚固过于集中，构造处理非常困难，因此，除拉点是塔顶锚固过于集中，构造处理非常困难，因此，除拉索数量不多的小跨斜拉桥以外很少采用。索数量不多的小跨斜拉桥以外很少采用。 (a) 辐射形辐射形25福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥(c) 竖琴形竖琴形竖琴形拉索布置是平行布置拉索的结构体系，最大特点是竖琴形拉索布置是平行布置拉索的结构体系，最大特点

19、是避免拉索之间相互交叉的视觉效应，拉索长度变化有韵律，避免拉索之间相互交叉的视觉效应，拉索长度变化有韵律，景观效果较好，而且对主梁的轴向变形约束刚度大。缺点景观效果较好，而且对主梁的轴向变形约束刚度大。缺点是竖向的传力效果比较差。当拉索布置对斜拉桥经济性影是竖向的传力效果比较差。当拉索布置对斜拉桥经济性影响不大时（中等跨度的钢桥）或者从景观需要考虑，设计响不大时（中等跨度的钢桥）或者从景观需要考虑，设计可采用竖琴形的拉索布置形式。可采用竖琴形的拉索布置形式。 26福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥扇形布置的拉索在索塔锚固分散到一定的高度范围，其分

20、扇形布置的拉索在索塔锚固分散到一定的高度范围，其分布范围由锚固构造要求确定，一般两个锚固点的间距为布范围由锚固构造要求确定，一般两个锚固点的间距为34m左右。这种布置方式索力传递接近于最合理，构造也能左右。这种布置方式索力传递接近于最合理，构造也能满足施工要求，是斜拉桥普遍采用的一种结构形式。满足施工要求，是斜拉桥普遍采用的一种结构形式。(b) 扇形扇形27福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥按间距分：稀索和密索按间距分：稀索和密索 （b） 密索(a) 稀索28福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥三、索

21、三、索 塔塔在斜拉桥中，索塔是将索力传至基础的关键构件，其内力在斜拉桥中，索塔是将索力传至基础的关键构件，其内力主要是索力和自重作用下产生的轴向压力及对应的弯矩。主要是索力和自重作用下产生的轴向压力及对应的弯矩。顺桥向以顺桥向以单柱式为主，只有当设计要求桥塔的纵向刚度很单柱式为主，只有当设计要求桥塔的纵向刚度很大时，才做成倒大时，才做成倒V形与倒形与倒Y形。形。 (a)单柱形(b)倒V形(c)倒Y形29福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥索塔的横向形式索塔的横向形式 适用于单索面的索塔适用于单索面的索塔 适用于双索面的索塔适用于双索面的索塔 30福

22、州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥固定塔索滚动支座（c） 摆动支座索与塔的联结形式索与塔的联结形式拉索与索塔的联结有三种形拉索与索塔的联结有三种形式：式：固定固定滚动滚动摆动摆动现代斜拉桥一般采用固定的现代斜拉桥一般采用固定的联结方式。联结方式。 31福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥混混凝凝土土索索塔塔的的拉拉索索锚锚固固构构 (a) 交错布置（实心截面） (b) 非交错布置（箱形截面）(c) 钢锚梁布置图9-14 混凝土索塔的拉索锚固构造32福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品

23、课程 http:/ 斜拉桥南平黄墩大桥的南平黄墩大桥的索塔锚固区采用钢锚箱的锚索塔锚固区采用钢锚箱的锚固形式。固形式。33福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥（a）牛腿正面图）牛腿正面图 （c）钢横梁整体图）钢横梁整体图（e）1#板和剪力钉图板和剪力钉图（b）牛腿侧面图）牛腿侧面图（d）钢横梁局部图）钢横梁局部图（f）2#板和剪力钉图板和剪力钉图模型钢构件的制作模型钢构件的制作34福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥 四、斜四、斜 拉拉 索索n1. 斜拉索组成斜拉索组成n斜拉索主要由钢索、两端的锚具、减

24、振装置和保护措施斜拉索主要由钢索、两端的锚具、减振装置和保护措施组成。组成。一根拉索可划分一根拉索可划分为两端的锚固段为两端的锚固段、过渡段和中间段、过渡段和中间段三个部分，其中锚固段三个部分，其中锚固段用来将拉索分别固定在索塔用来将拉索分别固定在索塔和主梁上，分为固定端和张拉和主梁上，分为固定端和张拉端两种；过渡段包括锚垫板、端两种；过渡段包括锚垫板、导索管和减振器、填充材料；导索管和减振器、填充材料；中间段即为索体。中间段即为索体。35福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥n2. 斜拉索类型斜拉索类型根据捆扎形式不同，拉索根据捆扎形式不同，拉索可

25、分为封闭式钢索、平行可分为封闭式钢索、平行钢丝索、钢绞线索三种形钢丝索、钢绞线索三种形式，比较常用的是由式，比较常用的是由5或或7mm热镀锌钢丝组成的热镀锌钢丝组成的平行钢丝索，强度一般为平行钢丝索，强度一般为1670MPa 36福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉索工厂制作斜拉索工厂制作37福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥n3. 斜拉索锚具形式斜拉索锚具形式钢丝斜拉索锚具有热铸锚、镦头锚、冷铸镦头锚钢丝斜拉索锚具有热铸锚、镦头锚、冷铸镦头锚等多种形式等多种形式。 (a) 热铸锚 (b) 镦头锚

26、38福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥冷铸镦头锚冷铸镦头锚冷铸镦头锚（冷铸镦头锚（HiAm锚）锚） 39福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥4. 斜拉索防护和减振措施斜拉索防护和减振措施钢丝索的防护分钢丝防护和拉索外层防护两级，钢丝防护钢丝索的防护分钢丝防护和拉索外层防护两级，钢丝防护一般采用表面镀锌的办法，要求锌层附着量大于一般采用表面镀锌的办法，要求锌层附着量大于 300g/m2，避免钢丝在外层防护措施实施前发生锈蚀。，避免钢丝在外层防护措施实施前发生锈蚀。 PE套管防腐套管防腐 40福州大学福州

27、大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥拉索减振措施拉索减振措施表面非光滑处理方法表面非光滑处理方法外置阻尼装置外置阻尼装置41福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥n5. 斜拉索安全验算斜拉索安全验算斜拉索的使用应力应低于材料的容许应力，而容许应力斜拉索的使用应力应低于材料的容许应力，而容许应力为抗拉强度标准值的为抗拉强度标准值的0.40.4倍，即设计安全系数为倍，即设计安全系数为2.52.5。施工状态下斜拉索的安全系数取施工状态下斜拉索的安全系数取2.02.0，即拉索的容许应力为抗拉强度标准值的即拉索的容许应力为抗拉

28、强度标准值的0.50.5倍。倍。锚具的安全系数不应小于斜拉索的安全系数。锚具的安全系数不应小于斜拉索的安全系数。42福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥6. 柔性斜拉索形状和张力计算柔性斜拉索形状和张力计算43福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥 (a) 拉索的平衡形状拉索的平衡形状 (b)微元体平衡微元体平衡拉索的平衡形状及微元体平衡拉索的平衡形状及微元体平衡柔性拉索的形状、张力和荷载大小有关，而与材料性质无关。柔性拉索的形状、张力和荷载大小有关，而与材料性质无关。 44福州大学福州大学桥梁工程桥梁工

29、程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥一般情况下，由于斜拉桥拉索的垂度比较小，自重一般情况下，由于斜拉桥拉索的垂度比较小，自重可以近似看作沿水平投影方向是均布分布的。由拉可以近似看作沿水平投影方向是均布分布的。由拉索微元体平衡条件，可得：索微元体平衡条件，可得：22ddyHwx 当当w为常数时，其平衡状态为抛物为常数时，其平衡状态为抛物线。线。2244fhfyxxll 拉索张力拉索张力T的水平分量的水平分量H为：为：28wlHf柔性拉索的精确线形为悬链线。柔性拉索的精确线形为悬链线。 45福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥五、主五、

30、主 梁梁n斜拉桥主梁根据制作材料不同有钢梁、混凝土梁、组合梁斜拉桥主梁根据制作材料不同有钢梁、混凝土梁、组合梁和混合梁四种形式，分别称之钢（梁）斜拉桥、混凝土和混合梁四种形式，分别称之钢（梁）斜拉桥、混凝土（梁）斜拉桥、组合（梁）斜拉桥和混合（梁）斜拉桥。（梁）斜拉桥、组合（梁）斜拉桥和混合（梁）斜拉桥。n跨度在跨度在400m以下的双塔斜拉桥宜采用混凝土主梁；以下的双塔斜拉桥宜采用混凝土主梁；n主跨主跨600m以上的斜拉桥宜采用钢主梁或混合主梁；以上的斜拉桥宜采用钢主梁或混合主梁；n其他跨径的桥梁可通过多方案比选确定。其他跨径的桥梁可通过多方案比选确定。n钢主梁或者组合主梁的拉索锚固间距宜设计

31、成钢主梁或者组合主梁的拉索锚固间距宜设计成816m，混凝土主梁为混凝土主梁为612m。 46福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥n1. 钢主梁钢主梁n钢主梁有板梁和桁架梁两种形式。桁架梁的截面高、钢主梁有板梁和桁架梁两种形式。桁架梁的截面高、刚度大，特别适用于双层桥面的桥梁（如公铁两用，刚度大，特别适用于双层桥面的桥梁（如公铁两用，但用钢量大。但用钢量大。日本本日本本四联络桥四联络桥上的柜石岛和岩黑上的柜石岛和岩黑岛大桥，主跨为岛大桥，主跨为420m420m，主梁为桁架。，主梁为桁架。47福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程

32、 http:/ 斜拉桥n板梁截面有开口截面和箱形截面两种形式。板梁截面有开口截面和箱形截面两种形式。梁板式双主梁截面（德国梁板式双主梁截面（德国Leonhardt推荐的截面形式）推荐的截面形式） 扁平钢箱梁（江苏苏通大桥主梁截面）扁平钢箱梁（江苏苏通大桥主梁截面） 48福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥PPPPPPPPEBEECEEDEEDEECEEBEEAE350003500060025002500600600250035000600250060025006002500750750375037503x37503x37501000双箱边主梁截面（

33、荊越长江公路大桥）双箱边主梁截面（荊越长江公路大桥）49福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥浙江舟山金塘大桥主梁截面浙江舟山金塘大桥主梁截面 50福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥钢梁斜拉桥的桥面系一般采用正交异性板，顶板板厚度一钢梁斜拉桥的桥面系一般采用正交异性板，顶板板厚度一般不低于般不低于14 mm，底板以及腹板厚度满足结构承载能力，底板以及腹板厚度满足结构承载能力与构造要求。与构造要求。梁宽根据桥面布置要求确定，梁高需要考虑结构的屈曲稳梁宽根据桥面布置要求确定，梁高需要考虑结构的屈曲稳定性、抗

34、风性等安全要求，设计时可参考过去同类结构设定性、抗风性等安全要求，设计时可参考过去同类结构设计通过多方案比较和优化确定。计通过多方案比较和优化确定。主梁的高跨比越小，我国设计规范建议钢主梁高跨比采用主梁的高跨比越小，我国设计规范建议钢主梁高跨比采用1/3301/180。钢主梁由于结构刚度小，变形容易引起铺装的损坏，在设钢主梁由于结构刚度小，变形容易引起铺装的损坏，在设计时对桥面铺装结构应予以重视。计时对桥面铺装结构应予以重视。 51福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥2. 混凝土主梁混凝土主梁斜拉桥主梁是受压构件，采用混凝土结构可以发挥材料抗压强斜

35、拉桥主梁是受压构件，采用混凝土结构可以发挥材料抗压强度的优势，在中小跨径的斜拉桥中混凝土主梁比钢主梁经济，度的优势，在中小跨径的斜拉桥中混凝土主梁比钢主梁经济，我国跨度小于我国跨度小于500m的斜拉桥主要采用这类结构。的斜拉桥主要采用这类结构。 板式截面最简单，迎风面积小。为了锚索需要，边板式截面最简单，迎风面积小。为了锚索需要，边缘厚度适当加厚。在索距较密而桥跨度、宽度不大的缘厚度适当加厚。在索距较密而桥跨度、宽度不大的情况下，可采用这种形式的主梁。情况下，可采用这种形式的主梁。双主梁截面，施工方便。双主梁截面，施工方便。52福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 ht

36、tp:/ 斜拉桥板式边主梁截面为双主梁截面的一种改进形式，构造简单，板式边主梁截面为双主梁截面的一种改进形式，构造简单，施工方便，用料较省。施工方便，用料较省。半封闭箱形截面是经过风洞试验分析得到的一种空气动力半封闭箱形截面是经过风洞试验分析得到的一种空气动力性能良好的截面形式，截面两侧为三角形封闭箱，端部加性能良好的截面形式，截面两侧为三角形封闭箱，端部加厚以锚固斜拉索。有良好的抗风动力性能，特别适合索距厚以锚固斜拉索。有良好的抗风动力性能，特别适合索距较密的宽桥。较密的宽桥。53福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥闭合箱形截面有较大的抗弯和抗扭

37、能力，将外侧腹板做成闭合箱形截面有较大的抗弯和抗扭能力，将外侧腹板做成倾斜式，既可改善空气动力性能，又可减小墩台宽度。其倾斜式，既可改善空气动力性能，又可减小墩台宽度。其缺点是节段重量较大。缺点是节段重量较大。54福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥适用于适用于单索面单索面的混凝土主梁截面的混凝土主梁截面由于单索面的结构扭转刚度比较小，一般采用抗扭刚度比较由于单索面的结构扭转刚度比较小，一般采用抗扭刚度比较大的箱形截面，有单箱单室、单箱多室两种形式。大的箱形截面，有单箱单室、单箱多室两种形式。双塔三跨式混凝土斜拉桥的主梁宜取跨度的双塔三跨式混凝土斜

38、拉桥的主梁宜取跨度的1/2201/100。55福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥3. 组合梁组合梁钢混凝土组合梁（迭合梁、结合梁）兼具钢和混凝土结构的钢混凝土组合梁（迭合梁、结合梁）兼具钢和混凝土结构的优点，比混凝土主梁自重轻，构件工厂制造化程度较高，施工优点，比混凝土主梁自重轻，构件工厂制造化程度较高，施工方便，混凝土桥面板比钢主梁耐磨耗，且造价低。方便，混凝土桥面板比钢主梁耐磨耗，且造价低。安纳西斯桥侧立面及主梁截面安纳西斯桥侧立面及主梁截面 56福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥南浦大桥主桥侧

39、立面及主梁截面南浦大桥主桥侧立面及主梁截面57福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥福州青州闽江桥福州青州闽江桥 58福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥59福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥4. 混合梁混合梁混合梁斜拉桥的主梁一部分采用钢主梁，而另一部分采用混凝混合梁斜拉桥的主梁一部分采用钢主梁，而另一部分采用混凝土主梁，主要适用在钢斜拉桥中主跨跨度比较大、边跨主梁不土主梁，主要适用在钢斜拉桥中主跨跨度比较大、边跨主梁不能平衡主跨重量的结构，边跨采用混凝土

40、主梁以平衡主跨的结能平衡主跨重量的结构，边跨采用混凝土主梁以平衡主跨的结构自重。构自重。 60福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥混合梁斜拉桥设计时，要合理确定结合部位置：（混合梁斜拉桥设计时，要合理确定结合部位置：（1）结构）结构整体平衡性，（整体平衡性，（2）截面内力较小，（）截面内力较小，（3）施工方便。结合）施工方便。结合部的构造必须慎重处理，力的传递合理，结合可靠。部的构造必须慎重处理，力的传递合理，结合可靠。 整体式 填充混凝土直接式第十章第十章 斜拉桥斜拉桥61福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/

41、 斜拉桥 填充混凝土整体式 承压板式 62福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥5. 拉索锚固构造拉索锚固构造根据传力点位置不同，拉索在主梁的锚固位置有顶板、腹根据传力点位置不同，拉索在主梁的锚固位置有顶板、腹板和底板三种形式。板和底板三种形式。钢主梁的锚固宜采用锚箱式、耳板式、锚管式。钢主梁的锚固宜采用锚箱式、耳板式、锚管式。钢主梁 63福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥混凝土主梁的主要锚固方式混凝土主梁的主要锚固方式 64福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜

42、拉桥泉州晋江大桥斜拉索泉州晋江大桥斜拉索在主梁上的锚固在主梁上的锚固 65福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥 (a)光弹试验光弹试验 (b)有限元计算结果有限元计算结果泉州晋江大桥工况泉州晋江大桥工况1斜索锚固区应力比较斜索锚固区应力比较66福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥10.10.斜拉桥的结构计算要点斜拉桥的结构计算要点一、概一、概 要要n斜拉桥属于柔性结构体系，地震、风等动力荷载作用斜拉桥属于柔性结构体系，地震、风等动力荷载作用对结构安全性有很大影响，设计除了静力计算外，还对结构安全性有很大

43、影响，设计除了静力计算外，还需要考虑动力响应。本节介绍静力计算要点，结构验需要考虑动力响应。本节介绍静力计算要点，结构验算的内容以及要求详见算的内容以及要求详见斜拉桥细则斜拉桥细则。n静力计算分整体和局部分析两个层次，其中整体分析静力计算分整体和局部分析两个层次，其中整体分析以整座桥梁为对象，计算在施工和使用过程中的最大以整座桥梁为对象，计算在施工和使用过程中的最大变形和最不利内力，为结构设计、安全验算提供依据，变形和最不利内力，为结构设计、安全验算提供依据，而局部分析则以结构的某一个部分（如拉索锚固区）而局部分析则以结构的某一个部分（如拉索锚固区）为对象，应用相对比较精细的模型分析构件的局部

44、应为对象，应用相对比较精细的模型分析构件的局部应力分布，为优化细节构造设计、确保结构荷载传递能力分布，为优化细节构造设计、确保结构荷载传递能力提供依据。力提供依据。 67福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉桥的索力由两部分组成，一是施工阶段通过千斜拉桥的索力由两部分组成，一是施工阶段通过千斤顶张拉产生的；二是拉索锚固后在新的荷载作用斤顶张拉产生的；二是拉索锚固后在新的荷载作用下结构变形产生的内力。索力与主梁受力相当。下结构变形产生的内力。索力与主梁受力相当。 索力传递的两个阶段索力传递的两个阶段 68福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课

45、程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥n斜拉桥结构整体计算大致包括三个步骤：斜拉桥结构整体计算大致包括三个步骤：n（1）确定初始索力；）确定初始索力；n（2）根据施工过程计算结构成桥状态的内力和变形；）根据施工过程计算结构成桥状态的内力和变形；n（3）计算结构在各种活载作用下的变形和内力。）计算结构在各种活载作用下的变形和内力。69福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉桥是高次超静定结构，计算分析一般利用通用斜拉桥是高次超静定结构，计算分析一般利用通用程序或者专用的有限元分析程序完成。结构整体分程序或者专用的有限元分析程序完成。结构整体分析以杆系

46、计算模型为主，即主梁、索塔用单梁或格析以杆系计算模型为主，即主梁、索塔用单梁或格子梁来模拟，用刚臂连接梁的中心轴与拉索锚固位子梁来模拟，用刚臂连接梁的中心轴与拉索锚固位置。拉索一般以内用杆单元或者柔性索单元模拟。置。拉索一般以内用杆单元或者柔性索单元模拟。 整体计算的杆系结构模型整体计算的杆系结构模型 70福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥二、斜拉索的垂度效应与初始索力确二、斜拉索的垂度效应与初始索力确1. 斜拉索的垂度效应计算斜拉索的垂度效应计算 THVAflsl 2 /qxyh 2h/lBqq+dHTxdxd+dTTHdy22ddyHqx 2

47、244fhfyxxll 28qlHf71福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥 斜拉索的受力图式Lf T l Tq cos11f1 L221111cos88Tfqlql21cos8qLfT21s83flLL22321s28cos324fq LLlLLT 2323dcosd12Lq LTT 330232212d12dcos()fTLLTEL AAq Ll72福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥030220121ElEEe为了考虑垂度对拉索刚度的影响，为了考虑垂度对拉索刚度的影响，Ernst提出如下提出如下等

48、效弹性模量计算公式：等效弹性模量计算公式：式中：式中：Ee为修正的有效（或修正）弹性为修正的有效（或修正）弹性模量；模量；E0为不考虑斜索垂度影响的弹性为不考虑斜索垂度影响的弹性模量，也就是斜索钢材的模量，也就是斜索钢材的E值；值；为斜为斜索的单位体积重量（包括拉索本身重量索的单位体积重量（包括拉索本身重量和防腐重量等）；和防腐重量等）；0斜索的初应力；斜索的初应力；l斜索的水平投影长度。斜索的水平投影长度。 等效弹性模量等效弹性模量73福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉桥初始索力的计算方法有斜拉桥初始索力的计算方法有刚性支点法刚性支点法、零

49、位移法、无、零位移法、无应力状态控制法、倒拆正装法等。应力状态控制法、倒拆正装法等。(a) 计算拉索支点处的反力(b) 计算中跨和边跨拉索的张力刚性支点法计算图式刚性支点法计算图式2.初始索力确定初始索力确定 74福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥（1）将拉索锚固点用竖向的刚性支点替换，按连续）将拉索锚固点用竖向的刚性支点替换，按连续梁结构计算自重作用下的支点反力梁结构计算自重作用下的支点反力Vi；（2）中跨拉索的张力）中跨拉索的张力Tj根据下端竖向分力与支点反根据下端竖向分力与支点反力力Vj一致条件算出；一致条件算出；（3）边跨拉索张力按索塔不

50、产生弯矩条件算出，即索塔两侧的）边跨拉索张力按索塔不产生弯矩条件算出，即索塔两侧的拉索张力水平分力应一致拉索张力水平分力应一致Hj= Hj；（4）对差异大的索力进行局部调整，确保张力分布均匀；）对差异大的索力进行局部调整，确保张力分布均匀；（5）靠近桥梁端部拉索的竖向分力（）靠近桥梁端部拉索的竖向分力（Vi）与连续梁反力（）与连续梁反力（Vi）相差比较大时，通过端部压重消除支座出现负反力，并使主梁弯相差比较大时，通过端部压重消除支座出现负反力，并使主梁弯矩比较小且分布均匀。矩比较小且分布均匀。75福州大学福州大学桥梁工程桥梁工程福建省精品课程福建省精品课程 http:/ 斜拉桥斜拉索的索力由初