桥梁工程第十五讲 斜拉桥和悬索桥

一、斜拉桥的组成及力学特点1、组成：斜拉索主梁索塔斜拉桥2、力学特点：（1）主梁似多跨弹性支承连续梁——主梁弯矩小（2）索力产生的水平分力作为主梁的“免费”预压力（3）高次超静定结构（1）双塔三跨式：最常用，适用：跨越较大的河流、海口及海面。公路桥梁，边主跨比0.4~0.45；铁路桥梁，边主跨比0.2~0.25。二、构造类型1、孔跨布置：美，坦帕弯阳光大桥（2）独塔双跨式：常见适用：跨越中、小河流和城市道路边跨L1与中跨L2之比：L1=（0.5~0.8）L2，多近于L1=0.66L2（3）单跨式：（采用地锚式）独塔单跨式、双塔单跨式（4）多塔多跨式：（≥3塔）（≥4跨）少用由于中间塔没有端锚索有效地限制其变位，柔性太大。改进措施:a、做中间刚性塔；b、拉索加劲中间塔；c、增加主梁梁高；d、矮塔部分斜拉桥体系2、斜拉索（1）材料及组成立面内的布置型式辐射式（标准扇形）竖琴式（平行布置形）扇式（半扇形）（2）立面布置星式：倾角小，锚固复杂，整体刚度好另外，还有分叉形，混合形空间布置形式单索面双索面竖直双索面倾斜双索面（4）空间（或横向）布置拉索倾角（边索）辐射式或扇式：210~300竖琴式:260~380（3）斜拉索的倾角早期：稀索混凝土达15m~30m钢斜拉桥达30m~50m（5）索距：莱茵河上最早的斜拉桥（德）杨浦大桥现代：密索混凝土达4m~12m钢斜拉桥达8m~24m3、主塔——主要承受轴力，同时受弯矩（1）纵桥向布置：（2）横桥向布置（3）高跨比双塔：H=（1/4~1/7）L2单塔：H=（1/2.7~1/4.7）L2（4）材料：除日本外，多采用混凝土材料4、主梁：（1）力学体系主梁是以承受压力和弯矩为主的偏心受压构件，力学体系上可分为：连续体系、非连续体系（2）主梁的高跨比双面索：h/l=1/100~1/150单面索：h/l=1/50~1/100（3）材料钢材、混凝土、结合梁、混合梁板式分离箱式封闭式箱型半封闭式箱型三角箱形（4）横截面5、结构体系（支承体系）（1）悬浮体系（或飘浮体系）：塔墩固结，塔梁分离（3）塔梁固结体系：塔梁固结，梁墩分离（2）支承体系（或铰支体系）（4）刚构体系：塔、梁、墩固结悬索桥一、组成：主缆、加劲梁、吊索、索塔、鞍座、锚碇（下部）及桥面结构主缆加劲梁索塔吊索鞍座桥面结构一、结构构造：1、主缆（1）作用：主要承重构件（2）布置形式：一般为平行的两根，个别4根钢束及钢丝（3）材料：高强度平行钢丝束（钢丝束组成方法有空中编丝组缆（AS法）和预制平行钢丝束股法（PWS法）2、索塔（1）作用：支承主缆，分担主缆所受的竖向力，在风力和地震力作用下，对总体稳定提供保证。（2）形式：顺桥向：横桥向：（3）材料：多用混凝土（4）断面：多为箱形桁架式刚构式混合式3、加劲梁（1）作用：提供桥面系并防止桥面发生过大的挠曲和扭曲变形。（2）材料：多为钢结构（3）形式：钢桁梁（早期多用）扁平钢箱梁（今多用）（4）在塔墩上的支承：简支和连续（5）加劲梁桥面构件：钢筋砼桥面板（早期），钢桥面板（当前）钢板梁（早期个别中小跨径，今不用）4、吊索（1）作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆（2）布置形式：——等间距，等截面A、直吊索（美、日）B、斜吊索（欧洲）（3）材料：要求有抗拉强度和一定的柔性一般用：钢丝绳、钢绞线、平行钢丝束、刚性吊杆（少）（4）与主缆的连接鞍挂式（四股）销连接式（双股）5、锚碇（1）作用：主缆的锚固体，是支承主缆的重要部分，将主缆的拉力传给地基（2）形式：地锚式锚碇：锚固鞍座索股锚碇架锚块主缆支架重力式锚碇（重力锚）隧道式锚碇（岩洞锚）6、鞍座（1）塔顶鞍座（主索鞍）作用：支承主缆，并将主缆传来的竖直力均匀分布到主塔材料：钢材制造方法：a、大型铸件（全铸）b、铸件+焊接钢结构（铸焊）c、焊接钢结构（全焊）（2）主缆支架鞍座（散索鞍）位置：锚碇的前墙处作用：改变主缆方向，并将主缆钢丝束箍在水平和竖直方向分散开，引入各自的锚固位置与主索鞍的区别：其在主缆受力或温度变化时，随主缆同步移动。斜拉桥与悬索桥的区别：1、两者刚度差别很大2、前者主梁受很大的水平分力而成为偏心受压构件，后者加劲梁不承受轴向力3、前者可通过调整索力调整内力分布，后者不可4、前者可通过斜拉索初张力、间距和数量的改变来改变刚度，后者不可