悬索桥讲座-徐恭义(上)200911-典尚设计

中铁大桥勘测设计院徐恭义中铁大桥勘测设计院徐恭义《悬索桥设计与施工》主要内容主要内容一、悬索桥概述二、悬索桥的基本结构及其设计与施工三、悬索桥铺装设计与施工四、悬索桥的施工控制与质量控制五悬索桥施工实例五、悬索桥施工实例六、悬索桥的养护与维修七其他细节设计七、其他细节设计八、自锚式悬索桥存在的问题九、悬索桥的发展九、悬索桥的发展十、铁路悬索桥十一、设计理念中铁大桥勘测设计院徐恭义《悬索桥设计与施工》•铁道部高级工程师培训班讲义(武汉，2000)•铁道部第二工程局全局工程师学术交流会(咸宁，2001)•铁道第四勘测设计院讲座(武昌，2002)•西南交通大学报告(成都，2003)•铁道第二勘测设计院技术讲座(成都，2003)•铁道第一勘测设计院技术讲座(兰州2003)•铁道第一勘测设计院技术讲座(兰州，2003)•铁道专业设计院技术讲座(北京，2004)•越南交通部TEDI设计院学术讲座(河内，2004)•贵州省交通规划勘察设计研究院学术讲座(贵阳，2004)•华南理工大学报告（广州，2006）•上海铁路局桥梁技术培训班(宁波,2007)•哈尔滨工业大学及东北林业大学（哈尔滨，2007）•大桥局集团公司工程师学习班（武汉，2007)大桥局集团公司工程师学习班（武汉，2007)•湖南大学土木研究生（长沙，2010）***此讲义随上述学术交流活动逐步补充完善***中铁大桥勘测设计院徐恭义***此讲义随上述学术交流活动逐步补充完善***《悬索桥设计与施工》一、悬索桥概述（一）悬索桥选用原则及优点、悬索桥概述1．建桥使用功能要求大跨度……悬索桥内力传递直接,充分发挥主缆钢（）悬索桥选用原则及优点丝的高强度特性,跨越能大2．地形和地质非常适于建锚碇……悬索桥总体经济优势因此显著3．塔高受到限制……同等跨度的悬索桥比斜拉桥的主塔高度低4．建筑景观需求……悬索桥对称的主缆悬链线型和雄伟的主塔造型美观5．施工条件特殊……大河/深谷,悬索桥构件可化整为零,施工更便利*中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式（二）悬索桥基本形式（1）单跨悬吊（1）单跨悬吊（2）三跨悬吊（2）三跨悬吊中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式（3）双链式悬吊（4）多跨悬吊（5）联袂悬吊（5）联袂悬吊中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式（6）悬吊斜拉（7）自锚式（7）自锚式中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式Hsu美国旧金山奥克兰海湾桥Hsu徐恭义中铁大桥勘测设计院美国旧金山奥克兰海湾桥一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式Hsu美国旧金山奥克兰海湾桥徐恭义中铁大桥勘测设计院美国旧金山奥克兰海湾桥一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派（三）悬索桥的设计流派（）悬索桥的设计流派自美国于1903年在纽约采用空中编缆法（AS）建成主跨488m的威廉姆斯堡（Williamsburg）大桥以来，真正意义上的大跨度悬索的威廉姆斯堡（g）大桥以来，真正意义上的大跨度悬索桥技术在世界范围已应用发展了100年，成为跨越千米以上最理想的桥型。据统计，全世界各类悬索桥总数已超过100座，其中跨度逾千米的已近20座。如表所示。中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述20世纪世界大跨度悬索桥加劲梁主塔主缆序号桥名建成地点跨度型式型式成缆1明石海峡大桥1998日本·本四连络桥960+1991+960桁梁钢PWS1明石海峡大桥1998日本本四连络桥960+1991+960桁梁钢PWS2大贝尔特东桥1998丹麦·菲因岛535+1624+535箱梁砼AS3恒比尔桥1981英国·恒比尔河530+1410+280箱梁砼AS4江阴长江大桥1999中国·江阴320+1385+295箱梁砼PWS5香港青马大桥1998中国·香港355+1377+300箱梁砼AS5香港青马大桥1998中国·香港355+1377+300箱梁砼AS6维拉扎诺桥1964美国·纽约湾370+1298+370桁梁钢AS7金门大桥1937美国·三藩湾343+1280+343桁梁钢AS8高海岸桥1997瑞典·瓮厄曼河317.5+1210+287.5箱梁砼AS9麦基纳克桥1957美国·麦基纳克湖549+1158+549桁梁钢AS9麦基纳克桥1957美国·麦基纳克湖549+1158+549桁梁钢AS10南备赞大桥工988日本·本四274+1100+274桁梁钢PWS11博斯普鲁斯二桥1988土耳其·伊斯坦布尔210+1090+210箱梁钢AS12博斯普鲁斯一桥1973土耳其·伊斯坦布尔231+1074+255箱梁钢AS13乔治华盛顿桥1993美国纽约186+1067+186箱梁钢AS13乔治华盛顿桥1993美国·纽约186+1067+186箱梁钢AS14来岛三桥1999日本·本四260+1030+280箱梁钢PWS15来岛二桥1999日本·本四250+1020+245箱梁钢PWS164月25日桥1966葡萄牙·里斯本483+1013+483箱梁钢AS17福斯桥1964英国爱丁堡4091006409桁梁钢AS17福斯桥1964英国·爱丁堡409+1006+409桁梁钢AS18北备赞大桥1988日本·本四274+990+274桁梁钢AS19塞文桥1966英国·布里斯托儿305+988+305箱梁钢AS20下津井大桥1988日本·本四130+940+130桁梁钢AS西陵长江大桥中国峡箱梁砼21西陵长江大桥1996中国·三峡225+900+225箱梁砼PWS中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派Hsu日本明石海峡大桥L=1991m1998年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派丹麦大贝尔特桥（GtBlt)L1624丹麦大贝尔特桥（GreatBelt)L=1624m1998年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派英国恒比尔桥（Hb)L1410英国恒比尔桥（Humber)L=1410m1981年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派其中，美国、英国、日本和中国是悬索桥相对集中是悬索桥相对集中的四个大国。由于这些悬索桥的建设这些悬索桥的建设年代和国情条件差异，在结构特点上形成了各自的设计风格和设计流派。中国江阴长江大桥L=1385m中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派1.美式悬索桥美国是修建悬索桥的先驱，起步较早。1883年建成布鲁克林（Brookly）桥，中跨486m。1883年建成布鲁克林（Brookly）桥，中跨486m。1903年建成威廉斯堡（Williamsburg）桥，中跨487.5m。1909年建成曼哈顿（Manhattan）桥，中跨450m。1930年代就已成为建设悬索桥的高峰期，建成了两座跨度超过1000m的大桥——乔治·华盛顿桥（GeorgeWashington）和金门大桥（GoldenGate）。1940年因塔科马（Tacoma）大桥风毁，悬索桥建设而一度受挫，转而进行风洞1940年因塔科马（Tacoma）大桥风毁，悬索桥建设而度受挫，转而进行风洞试验研究。1964年，悬索桥技术又开始复兴，美国又建成了维拉扎诺海峡桥（VarrazanoN）Narrows）。此外，美国也为其他国家设计修建了多座悬索桥，如葡萄牙的4月25日桥、委内瑞拉的Augostura桥等。中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派这些桥具有如下一些共同特点，构成美式流派：（1）主缆：空中编缆法（AS法）架设成缆劲应桥并在拉支（2）加劲梁：钢桁梁适应双层桥面，并在塔处设吊拉支承及伸缩缝桥塔铆接或栓接钢结构（3）桥塔：铆接或栓接钢结构（4）吊索：竖直4股骑挂式钢丝绳（5）索夹：左右两半式，上下采用高强螺栓水平向紧固（6）鞍座：大型铸钢结构、辊轴滑移支承（7）桥面：钢筋混凝土板中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派*主缆镀锌*AS法编缆*气压沉箱气压沉箱美国纽约布鲁克林桥布计Hsu罗布林父子设计建造1883年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派*挠度理论*结构柔细Hsu*结构柔细美国纽约曼哈顿桥（双层）L=450m1909年G.Lindenthal（林登塞尔）咨询事务所设计*挠度理论设计计算……莫伊瑟夫（Moisseiff）中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派美国纽约哈德逊河鸟瞰美国纽约哈德逊河鸟瞰中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（二）悬索桥基本形式*中锚碇*中锚碇：多钟型沉箱水深32mHsu水深32m基岩-65m水上高84m美国旧金山奥克兰海湾桥L=704m，12车道1933年7月9日罗斯福总统出席开工仪式，建桥复苏经济徐恭义中铁大桥勘测设计院年月日罗斯福总统出席开工仪式，建桥复苏经济工程全长13.2km，桥8.2km，隧1.6km，工期3年4个月一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派南塔*南塔：离岸340m水深20Hsu水深20m美国旧金山金门大桥L=1280m约瑟夫施特劳斯建造1937年约瑟夫.施特劳斯建造1937年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派HsuHsu美国金门大桥1937年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派美国塔科玛大桥风毁1941年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派美国塔科玛大桥重建335.3+853.4+335.3m4车道总用钢2625万吨（缆索4250t钢塔4850t）合计1722t/m中铁大桥勘测设计院徐恭义4车道，总用钢2.625万吨（缆索4250t，钢塔4850t），合计17.22t/m一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派美国塔科玛大桥修建复桥中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派6车道HsuH=7.62m美国金门大桥横梁加固(1951年）中铁大桥勘测设计院徐恭义美国金门大桥横梁加固(1951年）一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派阿曼曼……重量量就是刚度度美国维拉扎诺桥（双层12车道,4根主缆，恒载55t/m)L=1298mOthmarHAmmann（阿曼）设计1964年OthmarH.Ammann（阿曼）设计1964年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派美国美国维拉扎诺桥（Varrazano)俯视中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派*桥面透风格栅主缆*主缆中央扣沉箱基础*沉箱基础填石压浆水深-64m美国麦基那克海峡大桥L=1158mDavidBarnardSteinman（斯坦因曼）设计1957年中铁大桥勘测设计院徐恭义一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派*南塔沉箱基础沉箱基础深度79.2m*1993年改5车道*1993年改5车道*6车道＋铁道葡萄牙4月25日桥塔古斯河（Taugusriver）大桥L=1013mh＝70m1966年中铁大桥勘测设计院徐恭义DavidBarnardSteinman设计一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派*桥面高出水面321m*建设工期3个月1929年美国科多拉多罗伊乔治大桥L=268m中铁大桥勘测设计院徐恭义美国科多拉多罗伊.乔治大桥L=268m一、悬索桥概述（三）悬索桥的设计流派2.英式悬索桥1960年代起步，1964年建成第一座悬索桥－－福斯桥，随后在英英式悬索桥国和土耳其建成塞文（Severn）桥、博斯普鲁斯一桥、二桥和恒比尔（Humber）桥等典型英式悬索桥，形成了英式流派，其主要特征如下：（1）加劲梁：流线型扁平箱梁（）桥塔焊接钢结构或钢筋混凝土结构（2）桥塔：焊接钢结构或钢筋混凝土结构（3）吊索：两端销接，斜向布置（4）索夹上下两半式两侧采用高强螺栓竖向紧固（4）索夹：上下两半式，两侧采用高强螺栓竖向紧固•TheClevelandBridgeandEngine