1、混凝土斜拉桥总体布置和结构构造桥梁工程（下）桥梁工程（下）斜拉桥的总体布置和拉索构造q斜拉桥的总体布置（知识点4）q结构构造（拉索构造）（知识点5）桥梁工程（下）斜拉桥的总体布置和拉索构造q总体布置（知识点4）桥塔布置 跨径布置 斜拉索布置 主梁的布置桥梁工程（下）桥塔的高度桥塔的布置q总体布置桥塔布置斜拉桥的总体布置和拉索构造桥塔高度：从桥面以上算起，不包括建筑造型或观光等需要的塔顶高度桥塔布置：独塔双跨、双塔三跨和多塔多跨，以及一些特殊布置，如：独塔单跨、双塔单跨，无塔单跨以及塔跨混合式。桥梁工程（下）桥塔高度主跨跨径索面形式（辐射式、竖琴式或扇式）拉索的索距拉索的水平倾角双塔：H/l2=
2、0.180.25单塔：H/l2=0.300.45q总体布置桥塔布置_桥塔高度斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）单跨斜拉桥q总体布置桥塔布置_特殊布置形式的斜拉桥斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）岩锚代替桥塔双塔单跨斜拉桥q总体布置桥塔布置_特殊布置形式斜拉桥斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）塔跨混合式q总体布置桥塔布置_特殊布置形式斜拉桥斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置根据具体情况，斜拉桥可按两跨、三跨或多跨布置三跨布置时，中跨为主（通航）跨，边跨跨径一般为中跨的0.250.46斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置较小的边跨
3、对利用拉索限制塔顶位移、提高主跨刚度有利，也利于降低端锚索活载应力幅，较经济的边跨与中跨之比大约0.40（也适于多跨斜拉桥的边跨）特殊条件下可用更小的边中跨比或边跨为地锚的方式边跨较大时应考虑设辅助墩斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置采用单塔双跨布置时，一般也布置成不等跨径，边跨为0.51.0倍的主（通航）跨，以提高端锚索的刚度。但目前边跨大多采用0.80.9倍左右的主跨跨径斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_多塔斜拉桥多塔斜拉桥 塔柱多于两个 的多跨连续斜 拉桥活载作用下中 间塔将向加载 跨弯曲，加载 跨主梁的弯矩 及挠度大增，邻跨主梁上拱 a.多塔
4、连续斜拉桥立面布置 b.某一跨作用荷载时的变形 c.相邻跨作用荷载时的变形 d.采用墩梁分离时挠度只与主梁刚度有关 斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_多塔斜拉桥设计的关键是控制中间塔顶活载引起的水平位移、减小主梁跨中的弯矩如何在提高结构刚度的同时保证主梁在常年温差下的自由伸缩也是设计中的另一个关键问题 a.多塔连续斜拉桥立面布置 b.某一跨作用荷载时的变形 c.相邻跨作用荷载时的变形 d.采用墩梁分离时挠度只与主梁刚度有关 斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_多塔斜拉桥为减小塔顶水平位移，塔顶可设置加劲索或中塔顶与边塔下部间设置斜向加劲索（香港汀九桥）等斜拉桥
5、的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_多塔斜拉桥香港汀九桥，1998，448+475（m）斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_多塔斜拉桥希腊Rion-Antirion桥为四塔斜拉桥，主跨达560m，采用空间四根斜柱组成的上塔柱以提高其刚度 230 m 90 m 65 m 斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）斜拉桥的总体布置和拉索构造q总体布置_跨径布置端锚索及边跨辅助墩边跨最外侧的拉索一般应锚固在主梁的边墩支承截面或附近，常称之为端锚索（或尾索、背索等）端锚索处主梁的竖向位移受限，抗拉刚度比跨内拉索大，对活载作用下的受力起着至关重要的作用调整端锚索的索力 可较大影响
6、斜拉桥 的永久受力状态 a.立面布置 b.中跨作用荷载 桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置端锚索及边跨辅助墩当荷载作用在边跨时，因有边墩的支承作用，挠度比荷载在中跨时小，而端锚索的索力甚至会减小端锚索对结构内力 及变形起较大作用 的同时，也承担较 大的活载应力幅，疲劳问题较突出 a.立面布置 c.边跨作用荷载 斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置端锚索及边跨辅助墩为提高中跨主梁竖向 刚度、减小端锚索的 应力幅，大跨度斜拉 桥常在边跨设置辅助 墩(backspan pier)拉索锚固在设辅助墩 截面，起到了锚索的 作用，也降低了端锚 索的应力变化幅 d.边跨设置辅助墩 中
7、跨作用荷载 a.立面布置 d.边跨设置辅助墩 中跨作用荷载 e.边跨设置辅助墩 边跨作用荷载 斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置端锚索及边跨辅助墩辅助墩能有效控制塔顶中跨向水平位移，使主跨主梁活载弯矩和挠度大大减小苏通、杨浦大桥等大跨径斜拉桥均设置了一个或多个辅助墩斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置外伸孔斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置国内一些混凝土斜拉桥的跨径比斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_跨径布置国外一些混凝土斜拉桥的跨径比斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉
8、索是斜拉桥重要的传力、受力构件斜拉索布置方式多样、构造特殊混凝土斜拉桥拉索的造价约占全桥总造价的2530斜拉索布置形式包括空间布置形式、平面内布置形式和间距布置等。斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置空间索面设置根据塔、梁、索之间的连接及支承方式，以及桥面宽度、塔柱和主梁形式，拉索在空间所成的索面有：单索面和双索面双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置空间索面设置吉林通话西昌大桥哈尔滨四方台松花江大桥辽宁辽河大桥辽宁辽河大桥斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置空间索面设置桥面很宽时也
9、可以布置成三索面甚至四索面斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置空间索面设置单索面在美学和景观方面都是较好的，但用单索面时主梁应用箱形截面（抗扭要求），且适用跨径也有限侧面斜向看双索面时会有交错零乱感，但空间布索可协助主梁抵抗偏载产生的扭矩，故可用于抗扭刚度小的主梁斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置空间索面设置斜向双索面对梁体抵 抗风致扭振特别有利目前建成的所有跨径 600 m 以上的斜拉桥 均采用斜双索面斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式斜拉索的索面形式主要有三种：平行（竖琴）形、辐射形和介于两者之
10、间的扇形斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式平行形拉索斜角相同，有利塔受力，视觉效果好塔上锚固点间距大，拉索在梁上、塔上锚固点构造基本一致，便于施工拉索倾角小，索支承效果较差，拉索用量大，不适用于漂浮体系适合跨径不 大的斜拉桥斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式Alamillo Bridge(Spain 1992)斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式辐射形拉索对主梁的斜角较大，塔高可适当降低索支承效果好，拉索用量小，较适用于漂浮体系视觉效果不好，塔柱的受力及稳定性能有欠缺塔上
11、锚固点受力过集中，构造复杂、施工不便目前使用已渐减少斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式P-K Bridge(USA 1978)Span=299m斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式扇形拉索的倾角适中，视觉效果良好兼有辐射形和平行形的优点可灵活布置，能与各种结构体系和塔柱造型配合适合跨径范围大，大跨径斜拉桥几乎均用该索形斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置平面内索面形式尚有一些特殊的索面形式，有些是为了满足特殊的受力要求，有些为了建筑景观的特殊要求斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q
12、总体布置_斜拉索布置斜拉索间距斜拉索的索力与索间距成正比；索距越大每根索的索力越大，索的数量则较少早期拉索布置得比较稀，以体现拉索作为主梁弹性支承的设计思想，但同时也受制于当时的结构分析能力斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉索间距当时，采用钢主梁时稀索的间距一般为3050 m，采用混凝土主梁时约为1530 m，主梁的弯矩和及剪力大，需要较大的梁高斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉索间距稀索布置时，索力大，主梁截面较大，架设也较困难，拉索锚固点的构造细节也较复杂锚点附近集中投入的钢材或混凝土数量较大斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程
13、（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉索间距稀索变密索是斜拉桥近40年中的最大变化采用密索时，拉索在钢主 梁上的间距为 8 24 m，混凝土梁上为412m密索布置已成为大跨径斜 拉桥的主流斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉索间距密索有以下优点：拉索弹性支承距离减小，主梁受力由受弯为主转变为偏心受压，从而可以减小主梁高度索力较小，锚固点的构造简单主梁锚固点附近的应力流变化较小，补强范围减小可以利用拉索进行悬臂施工，减少甚至不要辅助支撑拉索截面、自重较小，有可能在工厂制造，保证质量拉索更换较容易斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_斜拉索布置斜拉索间距密索也
14、存在如下缺点：端锚索刚度较小，且应力幅较大，同时活载作用在中跨时边跨主梁可能产生较大的负弯矩拉索刚度较小，可能会产生风振问题为弥补以上缺点，可以减小边跨，将边跨拉索集中到近边墩处，或将部分拉索集中为端锚索斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）辐射式或扇式：210300竖琴式:260300q总体布置_斜拉索布置斜拉索倾角（边索）斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q 连续体系连续体系q 非连续体系非连续体系q 主梁高跨比主梁高跨比q总体布置_主梁的布置斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_主梁的布置主梁连续体系斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_主梁的布置主梁
15、连续体系主梁连续式斜拉桥，主梁整体性强，行车平稳舒适，但年温差作用下塔柱的弯矩较大三跨斜拉桥的中跨跨中，主梁可能存在一段受拉区斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q总体布置_主梁的布置主梁非连续体系主梁设置挂孔或剪力铰能适应主梁在年温差作用下的纵向伸缩变形，但会影响行车顺畅斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）梁高的确定为:早期稀索：1/50-1/100密索:1/100-1/150,1/200 斜拉桥的总体布置和拉索构造q总体布置_主梁的布置主梁的高跨比桥梁工程（下）q斜拉索构造（知识点5-1）斜拉索索体的受力部分是钢束，应由高强度钢筋、钢丝或钢绞线按一定的规律编制而成钢束必须按要求排列
16、整齐，使每束中的钢丝或钢绞线受力均匀钢束内部应尽量紧密，并利于防腐能弯卷成盘、便于运输斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造根据钢束的组成材料，斜拉索主要类型有：封闭式钢缆（Locked-Coil Cable）平行钢筋索（Parallel-Bar Cable）平行钢丝索（Parallel-Wire Cable）钢绞线索（Stranded Cable）螺旋钢绞缆（Spiral Rope）斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造封闭式钢缆以一根较细的单股钢绞缆为缆心，逐层绞裹断面为梯形的钢丝，接近外层时，绞裹断面为“Z”形的钢丝。相邻各层捻向相反绞裹钢缆结构紧密，截面填充
17、率大，水分不易侵入，故称为封闭式钢缆钢丝绞制时还可在钢丝上涂防锈 脂，最外层再涂防锈涂料防护这种早期的斜拉索使用例子很少 （挪威530m的Skarnsundet桥）斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造平行钢筋索由若干根高强度钢筋平行分布组合而成。钢筋在金属管道内由聚乙烯板定位，索力调整后管内灌防腐材料必须在现场架设过程中制作，操作过程复杂，钢筋接头较 多，影响疲劳强度早期英国使用较多，其它国 家很少使用斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造平行钢丝索由若干根钢丝平行并拢、扎紧而成采用5或7高强度钢丝或镀锌钢丝，抗拉强度标准值大于1600MPa平行布置的钢丝束需 现
18、场制作，弯曲刚度 较大，架设困难，易 引起弯曲次应力，现 已不采用斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的钢束构造将钢丝平行并拢后同心同向轻度扭绞约为 24，再用包带扎紧，最外层直接热挤 单层或双层聚乙烯护套（同电 缆）防护，成为半平行钢丝索这种斜拉索弯曲性能好，可以 盘绕，具备长途运输条件，宜 在工厂机械化生产，质量易保 证，逐步取代了纯平行钢丝索它是目前使用最多的斜拉索斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造钢绞线索由多根钢绞线按规则排列而成，抗拉强度标准值达到1860MPa钢绞线索可以平行成束，也可扭绞一
19、定的角度成为半平行钢绞线索这种斜拉索已逐步得到推广使用斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造钢绞线索可在工厂制作，将多股钢绞线并拢后再以一定角度的扭转，使其便于盘绕，外面热挤单层或双层聚乙烯护套防护（同 半平行钢丝索不用于超长、大吨位情况斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造平行钢绞线索一般在现场制作，配用夹片锚具，钢绞线逐根穿入套管、单根张拉安装起吊重量小、张拉力也小，可采用小千斤顶，因此平行钢绞线索较适合超长拉索斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造单股钢绞缆以一根钢丝为缆心，逐层增加钢丝，同一层钢丝直径相同，但相邻层钢丝的扭绞反向，以抵抗张拉时的
20、扭矩，最后形成一根单股钢绞缆采用镀锌钢丝制作，最外 层加涂防锈涂料单股钢绞缆只能在工厂生 产，柔性好、可成盘运输 至现场安装，但用于混凝 土斜拉桥的拉索很少斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的防护构造高强度钢材在长期高应力及应力变化状态下工作，良好的防护是保证其使用寿命的关键拉索的防护可分为钢材防腐和索体保护两个方面钢材本身应不含有腐蚀成份，并有足够的抗拉强度和良好的耐候性能斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的防护构造钢材防腐钢丝镀锌是传统的防腐方法，但传统的电镀方法将使高强钢丝强度降低钢丝防腐也可采用镀锌铝、镀防锈脂、涂防锈底漆等，目前还有涂覆
21、环氧树脂 层等先进的防腐方法斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的防护构造索体防护_早期方法钢丝束外缠绕多层玻璃纤维并加涂沥青或环氧树脂（使用过程中防护层易破裂、油脂外漏）钢丝束外套钢、铝或高密度聚乙 烯管，管内压注 水泥浆（上端水 泥浆泌水、钢丝 会锈蚀，使用过 程中有断索危险）斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的防护构造索体防护_现在方法借鉴电缆制作工艺，在微绞扭 的钢束外热挤压高密度聚乙烯 （HDPE）护套斜拉索连同锚头一起在工厂制 造，然后将索缠绕在滚筒上运 输到工地，成本低、防腐和防 护效果好斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）q斜拉索构造斜拉索的防护构造索体防护_现在方法超大跨径斜拉桥拉索重 量大、安装困难，能够 逐根钢绞线安装及张拉 的平行钢绞线拉索得到 越来越多的应用采用带护套的无粘结钢 绞线，再穿入高密度聚 乙烯外护套中斜拉桥的总体布置和拉索构造桥梁工程（下）谢 谢 各 位
