1、v第一章悬索桥第一节悬索桥的构造第二节悬索桥的设计与计算简介v第二章斜拉桥第一节斜拉桥的构造第二节斜拉桥的设计第三节斜拉桥计算简介第四节风振问题 第一章悬第一章悬 索索 桥桥 云南景东云南景东兰津桥，兰津桥，据史料记据史料记载，建于载，建于东汉明帝东汉明帝时期（公时期（公元元60-70年），英年），英国国1741年年开始修铁开始修铁索桥索桥铁索桥铁索桥泸定桥泸定桥The first suspension bridgeMain span 176mOpen to service:1826Menai Bridge,England日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥日本明石海峡大桥虎门大桥
2、虎门大桥西陵长江大桥西陵长江大桥香港青马大桥香港青马大桥第一章悬第一章悬 索索 桥桥 悬索桥的特点是依靠固定于索塔的主缆支承梁跨(图4-1-1)，梁似多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与吊索的间距有关。它适用于大跨、特大跨度桥梁。第一节悬索桥的构造第一节悬索桥的构造悬索桥主要由主缆、加劲梁、吊索、索塔、锚悬索桥主要由主缆、加劲梁、吊索、索塔、锚碇和鞍座六部分组成，如图碇和鞍座六部分组成，如图4-1-1所示。所示。一、主缆一、主缆主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自重和主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自重和吊索重外，又通过吊索承受加劲梁、桥面系恒载及吊索重外，又通过吊索承受加劲梁
3、、桥面系恒载及活载。活载。(一一)主缆结构主缆结构悬索桥大都采用双面主缆，一般是一侧布置一悬索桥大都采用双面主缆，一般是一侧布置一根，个别有一侧用两根主缆的设计。大多数悬索桥根，个别有一侧用两根主缆的设计。大多数悬索桥主缆由平行高强钢丝束股合成。由于架设方法的不主缆由平行高强钢丝束股合成。由于架设方法的不同，平行钢丝束股分空中纺线法同，平行钢丝束股分空中纺线法(AS法法)与预制钢与预制钢丝束股法丝束股法(PPWS法或法或PS法法)两种。两种。主缆外形多按六角形配置，一般有尖顶型和平顶型两种(图4-1-2a、b)，以采用尖顶形居多。图4-1-2c是预制钢丝束股每束股钢丝的排列。(二二)主缆防锈主
4、缆防锈目前悬索桥主缆通常都采用镀锌钢丝。为了进一步增强防锈蚀能力，在主缆索四周涂以锌粉膏等防锈剂，再用直径4mm软退火的镀锌钢丝缠绕，然后在上面再涂油漆，以形成双重防锈蚀措施。也有用合成树脂的塑料包缠主缆，但实例不多。为了完全防水，主缆箍处产生的间隙要填充密实材料，图4-1-3为钢丝包缠的防锈例子。在锚碇区主缆分散开来，锚固到锚块，无法用镀锌钢丝缠绕，常采用在锚碇箱内吹风除湿措施，保持箱内空气干燥。空空中中纺纺线线法法施施工工二、加劲梁二、加劲梁(一)加劲梁结构型式悬索桥加劲梁主要有两种型式：钢桁梁和扁平钢箱梁。钢桁架梁用钢量较多，适宜于需要双层桥面的桥。钢桁梁的桥面板可以是钢筋混凝土板或钢桥
5、面板。钢桥面板一般与加劲梁分离，图4-1-4为日本因岛大桥加劲梁与桥面板断面图。图4-1-5是塞文桥扁平钢箱梁的横截面。钢箱梁抗扭刚度大、构造简单、易于制造、重量轻、省钢、易于养护，已得到了广泛应用，但扁平钢箱梁只适用于单层桥面。为保证钢板受压稳定，顶板加劲肋间距一般为3040倍钢板厚，腹板、底板加劲肋间距可大些。横隔板间距一般为35m。NEXTBACKBACKNEXT个别悬索桥也有采用混凝土箱梁，我国汕头个别悬索桥也有采用混凝土箱梁，我国汕头海湾桥，加劲梁采用预应力混凝土箱梁，其断面海湾桥，加劲梁采用预应力混凝土箱梁，其断面形状及尺寸见形状及尺寸见图图4-1-6所示。混凝土箱梁抗风性能所示。
6、混凝土箱梁抗风性能好、自重大、结构刚度大、一般无需养护，但由好、自重大、结构刚度大、一般无需养护，但由于混凝土梁自重大，只宜在跨度不大于混凝土梁自重大，只宜在跨度不大(500m)的的悬索桥中应用。悬索桥中应用。(二二)加劲梁的支承形式加劲梁的支承形式加劲梁在塔墩上的支承，分为简支与连续两加劲梁在塔墩上的支承，分为简支与连续两种。简支形式的优点是：加劲梁构造简单；制造种。简支形式的优点是：加劲梁构造简单；制造和架设时的误差对加劲梁无影响；简支的加劲梁和架设时的误差对加劲梁无影响；简支的加劲梁不需通过桥塔，桥塔横向两塔柱的距离比连续加不需通过桥塔，桥塔横向两塔柱的距离比连续加劲梁要小，因此其基础尺
7、寸也相应小。连续梁并劲梁要小，因此其基础尺寸也相应小。连续梁并不省钢，它的优点是：梁端转角小，在索塔处不不省钢，它的优点是：梁端转角小，在索塔处不产生折角，有利车辆行驶；可以减少加劲梁的挠产生折角，有利车辆行驶；可以减少加劲梁的挠度。度。三、吊索三、吊索吊索也称吊杆，它将加劲梁恒载和活载传递到主缆。(一一)吊索形式吊索形式吊索有直吊索和斜吊索两种(图4-1-7)。其上端通过索夹与主缆相连，下端与加劲梁连接。目前，大多采用直吊索。吊索一般用钢丝绳制作，也有用钢绞线或用平行钢丝束股制作，少数小跨度悬索桥也有用刚性吊杆。图4-1-8是汕头海湾桥吊索断面图，由7根 45mm钢丝绳组成。每根钢丝绳由19
8、根3mm镀锌钢丝捻制而成。(二二)吊索与主缆、加劲梁的连接吊索与主缆、加劲梁的连接吊索与主缆的连接方式有鞍挂式和销连接式两种，如图4-1-9所示。两者都是通过主缆套箍与主缆连接。套箍由两个半圆筒合成，用高强度螺栓紧固。鞍挂式的特点是：鞍挂式的特点是：索夹应力不直接受吊索拉力的影响，结构简单；索夹应力不直接受吊索拉力的影响，结构简单；由于主缆倾斜角变化，套箍沟槽要随之变化，铸造由于主缆倾斜角变化，套箍沟槽要随之变化，铸造型式多。型式多。NEXTBACK明石海峡大桥明石海峡大桥为了与加劲梁的连接，钢丝绳两头散开，伸入连接套筒，浇人合金使钢丝绳两端形成锚头。锚头通过垫圈以承压方式顶住加劲梁。对于桁架
9、梁，一般是顶住上弦节点；对于扁平钢箱梁，一般是顶住其横隔板的加劲肋下端。图4-1-10是汕头海湾桥吊索与加劲梁连接图。四、索塔四、索塔索塔是支承主缆的重要构件，恒载和活载大都通过索塔传到塔墩和基础。索塔还承受作用于塔身、加劲梁及主缆上的风力。索塔的材料可以是混凝土或钢的。我国的悬索桥都采用混凝土塔。索塔型式分顺桥方向与横桥方向。顺桥方向为柱型等宽或从塔顶向塔底以一定坡度扩大，塔底固定(图4-1-11a)。横桥方向为底部固定的平面桁架或刚架或混合式(图4-1-11b、c、d)。混凝土塔宜采用平面刚架。索塔的塔柱断面多数为箱形，钢塔也有采用十字形箱等。NEXTBACKBACK五、锚碇五、锚碇锚碇是
10、主缆的锚固体，与索塔一样是支承主缆的重要部分，它将主缆的拉力传递给地基。锚碇一般由锚碇基础、锚块、主缆的锚碇架及固定装置、遮棚等部分组成(图4-1-12a)。当主缆需要改变方向时，锚碇中还包括主缆支架和锚固鞍座。(一一)锚块锚块锚碇的型式可分为重力式和隧道式(图4-1-12)。重力式锚块是最常采用的型式，依靠混凝土重量来抵抗主缆的拉力。隧道式锚块用于坚固、节理少的基岩外露的情况，是把岩石凿隧洞，其内埋入锚碇架，然后填充混凝土抵抗主缆拉力。NEXTBACK(二二)主缆的锚碇架及固定装置主缆的锚碇架及固定装置主缆的锚碇架及固定装置将主缆拉力分散传布到锚块，通常由前梁、后梁、锚杆及支承并定位这些构件
11、的支撑结构组成。在锚碇设计时，要特别注意锚杆的锚固长度，以防止锚杆从混凝土中拔出。已设计的悬索桥重力式锚碇锚固长度都大于15m，隧道式锚碇锚固长度则都大于40m。(三三)主缆支架主缆支架当主缆在锚碇处改变方向时，则需设置主缆支架(图4-1-12a)。主缆支架设计，必须适应主缆伸缩要求。六、鞍座六、鞍座(一一)塔顶鞍座塔顶鞍座由主缆传来的很大的竖直力通过鞍座均匀分布到塔柱顶截面。鞍座底部与塔顶箱体吻合，且两者的内部格状，加劲肋板位置也尽可能一致，以使鞍座上竖直力直接传给塔柱。鞍座和塔顶板用螺栓连接。鞍座上设索槽，安设主缆。成桥状态主缆对鞍座不发生相对滑动。图4-1-13是塞文桥的鞍座构造。(二二
12、)主缆支架鞍座主缆支架鞍座主缆支架鞍座主要功能是改变主缆方向，并把主缆的钢丝束股在水平及竖直方向分散开来，然后把这些钢丝束股引入各自的锚固位置。其构造类同塔顶鞍座。BACK第二节悬索桥的设计与计算简介第二节悬索桥的设计与计算简介 一、主缆、加劲梁和塔的力学特性一、主缆、加劲梁和塔的力学特性(一)主缆恒载在主缆拉力中占主要比例，跨度越大，恒载力越大，恒载比例也越大。主缆恒载拉力及比例增大，从而减少活载引起的竖向变形。也就是说，主缆依靠悬索桥的恒载使其在活载作用下的变形减小，从而提高悬索桥的刚度。这说明为什么悬索桥能应用于特大跨度。(二二)加劲梁加劲梁加劲梁竖直方向的弯矩和挠度，随活载位置不同，可
13、能正或负(图4-1-15)。加劲梁刚度变化时，梁弯矩大体上成比例变化，梁内应力不会减少。一般1000m级的悬索桥采用钢桁架加劲梁时，由活荷载和风荷载控制加劲梁设计，随着跨度的增大，则由静的和动的风荷载决定加劲桁梁设计。对加劲梁为钢箱梁的悬索桥，一般多由风动力稳定控制加劲梁的设计。(三三)索塔索塔索塔建成后，一般呈垂直状态，塔顶两侧主缆的水平拉力平衡，索塔仅承受主缆垂直分力，为中心受压。由于一般设计的索塔，主缆对塔顶不能作相对滑动，塔底为固结，要求索塔在顺桥向有一定的柔性。在活载作用或温度变化时，索塔顶的水平变位使塔顶两侧主缆的水平分力得到平衡。如当在主跨加载时，主跨主缆拉力增加，塔向主跨方向倾
14、斜，同时边跨主缆垂度随之减少，由(4-1-1)式可知边跨主缆水平分力增加，塔顶一直变位到两侧水平力得到平衡。二、悬索桥总体设计与计算要点二、悬索桥总体设计与计算要点(一一)主跨、边跨拟定主跨、边跨拟定拟定主跨或边跨，要综合桥址地形、河床断面、地质条件、通航要求等进行分析。首先要合理选择主跨长，一般说主跨跨度小比较经济，但如果由此造成桥塔基础置于深水处，有可能引起下部结构工程数量的大幅度增加。边跨跨长要考虑锚碇设置位置及其所处地质条件。边跨一般有两种结构型式：边跨主缆悬挂吊索吊住加劲梁(图4-1-1)；不悬挂吊索，即悬索桥为单跨。图4-1-17为左侧有吊索，右侧不挂吊索。一般应根据地形、水深、地
15、质等条件合理选择边跨结构型式。(二二)垂跨比垂跨比主要指主跨主缆垂跨比，边跨垂度决定于主跨垂度。垂跨比大小影响悬索桥的内力与刚度。减小垂跨比，主缆拉力增大，刚度增大，可减小加劲梁的弯矩与变形及减小塔高。减小垂跨比也有利于提高悬索桥的横向刚度。对悬吊结构重量大的悬索桥，可取较大的垂跨比，以限制主缆拉力。对于自重较小的箱梁，可取较小的垂跨比，以提高悬索桥的整体刚度。已建成的大跨度悬索桥的垂跨比为1/91/12。(四四)加劲梁加劲梁在加劲梁型式选定后，主要拟定梁高与梁宽。加劲梁高度增加可提高梁的竖向刚度，但对挠度变形的直接影响并不大，对梁端挠角变形的影响较显著。增加加劲梁横向宽度，可提高横向刚度及抗
16、扭刚度，也增加梁的恒重，有利于减小竖向、横向挠曲变形及抗风稳定设计。加劲梁重量加大的不利一面是：梁重量增加，主缆、索塔、下部结构用量都会增大；加劲梁增高，增加挡风面积，使风荷载及应力加大。(七七)索塔索塔塔柱的高度由主缆主跨垂度、主缆与加劲梁之间的净距决定；主缆与加劲梁间最小净距，要满足能安装缠丝机，一般不小于1m。索塔的截面决定于塔柱稳定及纵、横向强度要求。索塔刚度的变化，几乎不影响塔顶的水平变位及加劲梁的挠曲。(八八)锚碇体积估算锚碇体积估算锚碇可以看作是一个刚体，承受主缆的拉力，并将其传给地基。主缆作用于锚碇上的力可以分为水平分力和竖直分力。锚碇整体验算同墩台基础验算。锚碇在主缆的水平分
17、力作用下不得产生滑动，即要设计一定的锚碇体积，它的重量扣去主缆向上的竖直分力后，产生的摩阻力要大于水平分力，且有一定的安全系数。此外，锚碇底面的压应力不得超过地基容许应力。三、计算特点三、计算特点对于悬索桥，弹性理论分析将带来很大的计算误差，这是因为悬索桥存在不可忽略的几何非线性。几何非线性主要表现在：1.主缆是几何可变体。受载时，主缆几何形状改变，影响体系平衡。在进行结构分析时，力的平衡方程应依据变形后结构的几何位置来建立。力与变形关系是非线性的。2.主缆在恒载作用下，具有较大的初拉力，使主缆保持着一定的几何形状。当外荷载作用时，主缆发生几何形状改变，初拉力对外荷载作用下产生的位移会产生附加
18、抗力，它和位移有关，因此不能采用恒载与活载迭加原理，反映出几何非线性性质。悬索桥计入非线性影响，应该采用非线性弹性理论(挠度理论)进行分析。悬索桥计入非线性影响后，其内力比按弹性理论计算的小，且差别很大。这可以从下面分析得出。对比式(4-1-9)和式(4-1-10)，两式差别是：-(Hg+Hq)v。虽然v值不大，但是Hg很大，使(Hg+Hq)v不可忽略。注意到这是一个负值，使加劲梁正弯矩减小。第二章斜拉桥第二章斜拉桥 斜拉桥属组合体系桥梁，其特点是依靠固定于索塔的斜拉索支承梁跨(图4-2-1)。由于斜拉桥具有施工方便、桥型美观、用料省、主梁高度小、梁底直线容易满足通航和排洪要求、动力性能好等优
19、点，因此发展非常迅速。斜拉桥跨度可以达到千米，同时可以应用于百米以下的较小跨度，应用范围非常广阔。Alamillo Bridge(Spain 1992)Marian Bridge(the Czech Republic)span=123.3m，pylon=75mMarian Bridge(the Czech Republic)Bridge and tower elevationsSunshine Skyway Bridge(USA 1987)span=366 mChesapeake&Delaware Canal Bridge(USA 1995)Pylon and main span during
20、 construction第一节斜拉桥的构造第一节斜拉桥的构造 斜拉桥主要组成部分为拉索、主梁、索塔(图4-2-1)。它们的不同构造、相互连接形式及不同材料形成多种体系。一、拉索一、拉索(一一)拉索纵向布置拉索纵向布置按拉索纵向布置，可以分为四种形式：辐射形、竖琴形、扇形、星形(图4-2-2)。目前采用最多的布置形式为扇形，从美观角度考虑，也有采用竖琴形的，很少采用辐射形与星形。(二二)拉索横向布置拉索横向布置拉索横向布置，通常有两种基本形式，即双平面的和单平面。双平面又分双垂直平面与双斜面。NEXTBACK拉索布置拉索布置 空间布置形式空间布置形式单索面单索面双索面双索面竖直双索面竖直双索面
21、倾斜双索面倾斜双索面单索面拉索设于行车道中央，形成车道分隔带，双索面是常用的布置形式，双索面提供较强的结构抗扭刚度，不强调主梁采用箱形截面。双斜索面可显著提高抗扭刚度与抗风振性能，适用于大跨度斜拉桥。(三三)拉索的构造及防护拉索的构造及防护1拉索构造每根拉索包括钢索和两端锚具两部分。钢索承受拉力，设置在钢索两端的锚具用来传递拉力。(1)钢索(图4-2-3)钢索承受拉力，它是在悬索桥主缆类型基础上发展起来的，主要有如图4-2-4所示三种类型：封闭钢索、平行高强钢丝索、平行钢绞线索。平行钢丝或钢绞线的抗拉强度和弹性模量均大，抗疲劳性能较好，便于制造，目前大都采用这两种钢索。NEXT将7丝钢绞线平行
22、排列，布置成六脚形截面钢丝索 平行钢丝股索：平行钢丝索半平行钢丝索采用镀锌高强钢丝，其标准强度不低于1600MPa，常采用5或 7镀锌钢丝制造钢绞线 平行钢绞线索：半平行钢绞线索封闭式钢缆单根钢缆施工操作过程繁杂，索中钢筋都有接头，目前很少使用平行钢筋索：高强钢筋平行布置组成，标准强度不低于1470MPa(图4-2-3)BACKBACKv平行钢丝股索(2)锚具我国采用的锚具主要有冷铸墩头锚(图4-2-5)和夹片群锚(图4-2-6)两种型式。图4-2-5图4-2-6v冷铸墩头锚冷铸墩头锚用于平行钢丝索，钢丝由丝板穿人，通过锚杯内腔后从锚碇板的孔眼中穿出，然后将钢丝镦头。钢丝的拉力通过镦头传到锚碇
23、板上。在锚杯空隙中填满由1.52.0mm的钢球、锌粉和环氧树脂组成的混合物，在室温下浇注，这种方法称为冷铸，混和物的作用是传递钢丝与锚杯间的力，减少镦头疲劳受力。千斤顶通过与锚杯内缘螺纹连接进行张拉，张拉后拧紧锚杯外缘螺母、传力。v夹片群锚夹片群锚用于平行钢绞线索，锚具构造基本同预应力混凝土连续梁中常用锚具。由于调索等需要，锚具外缘设螺纹，通过螺母支承在垫板上。2.钢索防锈一般防锈蚀处理方法是：采用镀锌钢丝或钢绞线(由于镀锌价格较高，也有采用非镀锌钢丝或钢绞线)；在平行钢丝索或钢绞线外涂油脂或石腊等防锈脂，外包加有碳黑的热塑PE护套，形成二至三道防锈蚀措施。对平行钢丝索在外包PE护套前，还要用
24、包带将钢索扎紧。对平行钢绞线索，钢绞线作逐根防锈处理，在工厂加工。最后对钢索还可外涂有色漆(树脂类)或外套PE管，形成又一道防锈蚀措施，并形成美丽外观。套管按一定长度分为两半制作，利用榫头楔合成圆筒，将套管纵、横向接缝进行热焊接成全长，圆筒套管内间隔设有定形隔板支垫。外套圆筒除防止钢索意外伤害外，同时有利于改善拉索的气动外形。二、主梁二、主梁(一一)主梁类型主梁类型主梁材料一般有钢和混凝土两种，这两种材料可组合成以下几种类型的主梁。1.钢主梁2.混凝土主梁3.钢、混凝土结合梁4.钢、混凝土混合梁(二二)混凝土主梁截面型式混凝土主梁截面型式常用的混凝土主梁截面型式如图4-2-7所示。图 4-2-
25、7v图(4-2-7a)为实心混凝土板梁，构造简单，建筑高度小，比较轻巧，抗风性能好，适用于跨径在150m以内、桥宽不超过20m的公路桥梁。v图(4-2-7b)是我国早期采用的截面型式之一，它由两个分离箱梁组成，之间设桥面系，它的特点是将梁施工化整为零，便于施工。v图(4-2-7c、d)是单箱截面。单箱截面抗扭刚度大，是我国早期采用的截面型式之一。v图(4-2-7d)用于单索面，将中间腹板改为斜撑可以减轻梁体重量。v图(4-2-7e)为半封闭双三角形或双室梯形箱型截面，外缘做成风咀状，以减少迎风阻力，端部加厚以便锚固拉索。风洞试验证明这种截面具有最佳空气动力性能。v图(4-2-7f)是双主肋截面
26、，肋之间为整体桥面板，这种截面型式简单，施工方便。(三三)主梁在塔墩上的支承体系主梁在塔墩上的支承体系1.支座支承体系（半漂浮体系）支座支承体系是墩塔固结，主梁通过支座支承在塔墩上。2.塔梁固结体系塔梁固结体系是塔梁固结支承在墩上。3.刚构体系刚构体系是梁、塔、墩为固结。4.飘浮体系飘浮体系是塔墩固结，塔墩处从塔的横梁处设竖直吊索吊住主梁。按梁体与塔墩的连接分按梁体与塔墩的连接分漂浮体系半漂浮体系塔梁固结体系刚构体系(四四)拉索与混凝土主梁的连接拉索与混凝土主梁的连接拉索与主梁的连接是指主梁上索锚固构造。这是一个重要部位，要保证连接的可靠性，要承担集中应力并将其分散到全截面，要防止索端锈蚀及拉
27、索产生颤振应力腐蚀，便于拉索养护和更换。如需在此端张拉，则应具备操作空间。拉索锚固构造分锚固于主梁内与主梁外。锚于梁体内，锚头不外露，比较美观。图4-2-9为锚固于箱梁内，一般由于双箱截面(如图4-7-7b)、单箱三室单索面，或单箱多室双索面，锚固块设在箱室内，上与顶板相连，两侧与腹板固结，两侧腹板承受很大局部拉应力，要采取设置预应力筋和钢筋等加强措施。拉索锚于梁外，锚固处构造处理比较简单，对梁体受力有利。图4-2-10为锚于箱梁外，此时要求设置斜向横隔板，对每对拉索，横隔板斜度可能不一致。图4-2-11是以索面带三角形箱(图4-2-7e)常用的锚固型式。NEXTBACK三、索塔三、索塔索塔承
28、受塔自重、拉索、主梁及桥面系的恒载与活载。索塔可以是钢结构或钢筋混凝土结构。我国的斜拉桥索塔全是混凝土的。下面主要介绍混凝土索塔构造。(一一)索塔的结构型式索塔的结构型式索塔的结构型式，根据拉索布置、主梁跨度、桥面宽度等因素确定。常用的索塔形式在顺桥方向有柱型、A型和倒Y型等，如图4-2-12所示。在横桥方向，常用的索塔型式有单柱式、双柱式、门式、A型、H型及钻石型等，如图4-2-13所示。塔柱的截面可以是实心矩形，当尺寸较大时，可采用工形或箱形截面。塔柱截面型式的选择，一般应与拉索在塔上锚固型式相对应。NEXTBACK(二二)拉索与索塔的连接拉索与索塔的连接拉索与索塔的连接是指索塔上索锚固构
29、造，这也是重要部位，要保证索锚固的可靠性。拉索在塔上的锚固型式主要有三种。1.鞍座型式鞍座构造类似于悬索桥上鞍座构造(图4-1-13)，鞍座固定于塔顶，拉索在鞍座上连续通过。2.交叉锚固型式 交叉锚固型式用于矩形、工形截面索塔。对工形截面索塔，拉索锚固于塔截面的腹板上。为了保证塔柱不产生扭转，拉索的合力通过塔柱轴心，每个索面实际由两个并列的索面组成，塔柱两侧的拉索交叉锚固于截面两侧的锯齿块上(图4-2-14)。NEXT图4-2-14拉索交叉锚固型式BACK3.拉索对称锚固型式这种锚固型式用于塔柱为箱形截面，拉索对称锚固于箱形截面两侧的横向腹板内(图4-2-15、图4-2-16)。箱形截面的腹板
30、承受拉索水平分力引起的很大拉力、剪切力与弯矩。为克服拉力，一般采用两种构造措施：一种是采用钢横梁构造(图4-2-15)。另一种构造措施是在塔柱箱形截面的纵、横向均设置预应力钢束(图4-2-16)。图4-2-15拉索对称锚固，钢横梁构造图4-2-16拉索对称锚固，预应力筋构造BACK第二节斜拉桥的设计第二节斜拉桥的设计 一、总体布置一、总体布置(一一)斜拉桥分跨斜拉桥分跨斜拉桥分跨有三种基本形式：对称或不对称的双跨(图4-2-17)、三跨(图4-2-1)和多跨，相应有独塔、双塔和多塔。对称三跨、双塔为常见形式。斜拉桥跨分主跨与边跨。双跨斜拉桥，跨度大的一跨称主跨，其他称边跨。三跨、多跨斜拉桥的两
31、侧为边跨，中间跨为主跨。双塔方案边跨与主跨之比的变化范围一般在0.350.5之间，最大值一般不超过0.5，以便塔两侧主梁对称悬臂施工，跨中合龙。NEXTBACKBACK (二二)主梁弯矩与挠度的控制主梁弯矩与挠度的控制斜拉桥的主要特点是利用索塔引出斜拉索，拉住跨越两墩间的主梁，主梁如弹性支承多跨连续梁，恒载弯矩显著减小，从而增大了斜拉桥的跨度。主梁弹性支承点的挠曲往往控制斜拉桥的设计。桥规规定主梁在汽车荷载(不计冲击力)作用下的最大竖向挠度：当为混凝土主梁时不应大于L/500；钢主梁时不应大于L/400(L为主跨跨径)。斜拉桥设计的重要内容之一，是如何减少弹性支承点的挠曲。减少主梁挠曲最常用的
32、构造措施是：边跨内增设辅助墩(图4-2-18)；减小边跨跨长；将背索集中锚于梁端(图4-2-19)或减小靠近边墩处几根索的索间距。NEXTBACKBACKNEXT采用哪种构造措施，应根据桥址地形，河床断面等因素而定。边跨增设辅助墩是最有效果的措施。辅助墩可约束边跨梁的上拱或下挠，提高边跨的刚度，有效约束塔顶的水平位移。辅助墩的位置，当仅布置一个时，可设在离塔0.550.6边跨长的范围内。如果地形适宜，可以考虑减小边跨跨度，以提高边跨梁刚度，达到减小跨梁弯矩与下挠或上拱，减小塔的水平位移及主跨跨中挠度、塔根弯矩的目的。将背索集中锚于梁端部或减小背索索间距，也是常用的构造措施，同时也必然要减小边跨
33、跨度。图4-2-19所示构造措施是使索尽量锚固在梁端部，使边梁少上拱，拉住索塔，减少塔顶的水平位移，从而减小主跨梁的弯曲与挠度。在斜拉桥设计中要注意如何消除梁端负反力，措施有：梁端设平衡重，或梁端伸出牛腿让引桥跨压在牛腿上(图4-2-19)。而且，不管压重是否消除了支座负拉力，设拉力支座是必要的，以作为意外情况下的保险措施。关于拉索体系、主梁支承体系及梁、塔型式等，可根据上节的构造介绍，结合实际桥址，桥跨参考已建桥例选择之。二、主要尺寸拟定二、主要尺寸拟定(一一)主梁主梁现代斜拉桥都为密索体系，主梁高度越来越小，向着桁式体系转化。密索体系梁高一般为跨径的1/701/200，或为节段长的1/15
34、1/18。对于单索面，要适当加大梁高，取高跨比的上限，以提高梁的抗扭刚度。除梁高设计外，对于大跨度斜拉桥，要考虑宽跨比，以保证桥的横向刚度及抗风稳定性。桥规要求宽跨比不宜小于1/30。(二二)拉索拉索1.索间距混凝土主梁上索间距一般取为610m多数取8m。钢主梁上索间距取为1216m，多数取12m。中孔最中间的二根索距一般没有拉索水平分力的压缩作用，因而可以采用稍许较长些的节间长，一般取1.21.3倍的索间距。中孔索间距除跨中一段外，一般为等距。为对称施工的需要，要将尽量多的边孔索安排成与中孔同等的索距。如果边跨短，尾部几根索可集中锚固在梁端或用小的索间距，同时也提高了边跨梁的刚度。拉索布置多
35、数为扇形，为此要拟定拉索锚于塔上的间距。一般取为1.62.2m，它决定于拉索锚头布置及张拉空间的要求。2.拉索的最小倾角拉索的最小倾角决定了塔高。倾角大，塔高加大；倾角小，则拉索的竖直分力小，索面积加大，且索垂度大，非线性变形影响大。综合以上因素，根据设计经验，拉索最小倾角宜控制在25以上。3.拉索面积估算在结构分析前需要拟定拉索截面积。拉索承受荷载有：拉索自重、主梁、桥面、人行道及栏杆等恒重及活载。可近似认为每个拉索的垂直分力承受索间距内的恒载及活载。则每根拉索垂直分力承受的荷载为：对于边跨，如索间距小于跨中的索间距，可按边跨拉索的水平分力等于中跨对应的拉索水平分力，从而计算出边跨拉索的索力
36、及需要的截面积。（4-2-1）(三三)索塔索塔确定了拉索最小倾角，基本上就确定了塔高。如以拉索倾角25计，塔高h=Stan25，S为主跨梁上最外侧到塔中心的水平距离，因此对双塔斜拉桥一般桥面以上索塔高度为h=(1/4.51/5)l，l为主跨跨长。索塔截面尺寸的拟定，可参考国内外设计桥例，主要考虑满足塔自身的稳定及抗压弯强度的要求。No.1 苏通大桥苏通大桥双塔双索面钢箱梁斜拉桥。斜拉桥主孔跨度双塔双索面钢箱梁斜拉桥。斜拉桥主孔跨度1088米，列世界第米，列世界第一；主塔高度一；主塔高度300.4米米,列世界第一；斜拉索的长度列世界第一；斜拉索的长度577米米,列世界列世界第一；群桩基础平面尺寸
37、第一；群桩基础平面尺寸114米米 X 48米，列世界第一米，列世界第一No.2 香港昂船洲大桥香港昂船洲大桥昂船洲大桥位于香港，是全球第二长的双塔斜拉桥。大桥主跨长1018米最高桥塔最高桥塔224米钢塔，主跨长米钢塔，主跨长890米米 1999年年No.4 诺曼底大桥（诺曼底大桥（Pont de Normandie）主跨主跨856米米 1995 年年南京长江三桥南京长江三桥 主跨主跨648米米 2005年国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥南京长江二桥南京长江二桥 主跨为628米青州闽江大桥青州闽江大桥主跨为主跨为605米双塔双索面的迭合梁斜拉桥米双塔双索面的迭合梁斜拉桥杨浦大桥杨浦大桥 双塔双索面迭合梁斜拉桥。双塔双索面迭合梁斜拉桥。1993年年
