桥梁工程论文

桥梁工程概论论文----浅谈斜拉桥的基本概况及发展前景课程:桥梁工程概论专业:土木工程学生姓名:指导老师:目录一、斜拉桥的概况1.1斜拉桥的发展史1.2我国斜拉桥的发展概况二、斜拉桥的结构体系2.1、斜拉桥的总体布局2.1.1孔跨布置2.1.2.拉索布置2.1.3.索塔布置2.1.4结构体系2.2、斜拉桥的构造特点2.2.1主梁截面2.2.2索塔2.2.3拉索三、斜拉桥的发展前景3.1跨径增大竞争力增强3.2多跨、多塔斜拉桥3.3部分斜拉桥3.4建筑美学在斜拉桥上的应用3.5结构分析方面四、小结浅谈斜拉桥的基本概况及发展前景摘要：斜拉桥是指用锚固在塔、梁上的若干斜向拉索吊住梁跨结构的桥，也叫斜张桥。主要组成部分为主梁、拉索和索塔。它是一种桥面体系以受压为主，支承体系以斜拉索受拉和桥塔受压为主的空间承重体系。斜拉桥的主要特点是利用由桥塔引出的斜拉索作为主梁的弹性中间支承，借以降低主梁的截面弯矩，减轻梁的自重，提高梁的跨越能力。斜拉桥在目前所有桥型中具有鲜明的特征和优势。本文主要是浅述有关斜拉桥的基本概况，以及展望了斜拉桥的发展前景。关键字：桥梁斜拉桥概况结构体系构造前景Abstract:referstoacable-stayedbridgeanchorthenumberofdiagonalcableonthebeaminthetowercranebeamstructureofbridge,alsoknownasslantbridge.Mainlypartofbeamcordandtower.Itisakindofbridgedecksystemsmainlybasedonpressure,bearingsystemtoinclinedcableundertensionandcompressionspacetowersbearingsystem.Mainfeatureistheuseofthecable-stayedbridgebybridgetowersraisestheelasticityofthemaingirderofcable-stayedasintermediatesupports,whichreducedbeamsectionmoment,ofreducingthebeamweight,improvetheabilityofgirderspans.Allbridgetypecurrentincable-stayedbridgewithdistinctivefeaturesandadvantages.Generaloverviewofthearticlediscussionaboutcable-stayedbridge,aswellaslookingtothedevelopmentprospectsofacable-stayedbridge.Keywords:bridge、cablestayed、overview、Structuralsystem、Construct、Prospect一、斜拉桥的概况1.1、斜拉桥发展史斜拉桥的主要特征据资料反映已存在于l8世纪和l9世纪的设计中，所以这种结构体系并不是20世纪的发明，虽然我们将它发展起来，但这种结构体系的滥觞，我们应追溯到更早的时期。老挝和印度尼西亚的爪哇岛上很早就有原始的竹制斜拉桥，古埃及的海船上也出现过用绳索斜拉的的工作天桥等等，这些结构中所具有的斜拉桥特征已明晰可见。1617年，威尼斯建筑大师福斯图斯·费尔安蒂翁斯在达尔玛提亚出版的部著作中发现了第一座用斜拉索吊拉的桥梁，近似于悬索桥和斜拉桥的混合结构。1784年，德国人伊曼努尔·勒舍尔设计了一种木制的悬带结构，它已经具备了斜拉桥“自身锚固”的所有特征。1817年，英国人雷德帕斯和布朗建造了皇家草场桥，该桥跨径约为33米，它用斜向拉杆连接在铸铁的塔架上。1824年，在德国的尼恩堡建造跨越萨勒河的斜拉链条桥，跨径78米。1873年，·英国泰晤士河上修建了以斜拉为主的艾尔伯特桥。1926年，由西班牙工程师托罗加设计，修建于西班牙古尔达勒特河上的第一座钢筋混凝土斜拉结构腾普尔渡槽，是引人注目的结构物，它的中孔为57．3米，设有两个铰结构。20实际上半叶以前的100多年里，由于拉索用钢材质量没有过关，以及对斜拉桥结构体系的力学分析缺少足够的技术认识，加之锚定困难、拉紧不足等材料和技术的问题，除了20世纪20年代在美国建造了几座采用拉索体系的小木桥外，斜拉桥的研究和发展非常缓慢。在二战以后，由于桥梁重建工程空前浩繁，而高强度钢材的问世、电子计算机的出现，以及结构分析方法和桥梁建造技术的不断完善，给桥梁工程师提供了充分发挥其想象力和创造性的机会，人们重新研究了斜拉桥的构造体系。1949年德国著名桥梁工程师迪辛格尔率先发表了他的研究成果，这篇世界桥梁建造史上里程碑式的论文，为现代斜拉桥的诞生和发展奠定了理论基础。1.2、我国斜拉桥的发展概况斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有30余座，仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。50年代中期，瑞典建成第一座现代斜拉桥，40多年来，斜拉桥的发展，具有强劲势头。我国70年代中期开始修建混凝土斜拉桥，改革开放后，我国修建斜拉桥的势头一直呈上升趋势。我国一直以发展混凝土斜拉桥为主，近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥，如汕头礐石大桥，主跨518m；武汉长江第三大桥，主跨618m。钢箱斜拉桥如南京长江第二大桥南汊桥，主跨628m；武汉军山长江大桥，主跨460m。前几年上海建成的南浦（主跨423m）和杨浦（主跨602m）大桥为钢与混凝土的结合梁斜拉桥。我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。武汉军山长江大桥上海南浦大桥我国于1975年建成第一座斜拉桥后，在不足30年的时间里，已一跃成为世界上拥有斜拉桥最多的国家。而目前正在建设的江苏苏通斜拉大桥，将成为世界第一大跨度斜拉桥，我国正在向斜拉桥建造大国、强国迈进。即将实现合龙的哈尔滨松花江绕城路斜拉桥，以采用可经受40摄氏度高温和零下40摄氏度高寒的两种高强度钢，成为我国高寒地区最大的斜拉桥。其钢板总厚度达140毫米，创造了国内桥梁最大厚度钢板焊接的纪录，大桥所采用的新材料、新工艺、新技术，不仅填补了我国桥梁建造的空白，而且在世界斜拉桥中也具有独特的地位。它标志着我国率先在高强度厚钢板焊接技术上实现了重大突破。一、斜拉桥的结构体系2.1、斜拉桥的总体布局2.1.1孔跨布置（1）双塔三跨式双塔三跨式斜拉桥是一种最常见的孔跨布置方式，由于它的主跨跨径较大，一般适用于跨越较大的海峡、河流或山谷。在双塔三跨桥式中，边跨域主跨的比例非常重要。为了在视觉上十分清楚地表达主跨，边主跨之比一般应小于0.5.从手里上看，边主跨之比与斜拉桥的整体刚度、端锚索的应力变幅有着很大的关系。活载往往在边跨两端附近区域产生很大的正弯矩，导致梁体转动，伸缩缝易受损，可以通过加长边梁以形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决。苏通大桥（双塔三跨）吉林临江门大桥（独塔双跨）（2）独塔双跨式独塔双跨式也是斜拉桥一种常见的孔跨布置方式，由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的主孔跨径小，适用于中小河流和城市通道。（3）三塔四跨式和多塔多跨式很少有采用三塔四跨式和多塔多跨式的斜拉桥，多塔多跨式中的中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的定位，整体刚度不能满足要求。目前国内和国外已经建成的几座多塔多跨式的斜拉桥的构造措施主要有以下几种：（1）主塔采用A形塔和X形框架墩。（2）将两个双塔斜拉桥串联。（3）用铰将三座独塔斜拉桥串联。（4）中塔增设锚固斜缆。综合的结果也可以使体系的整体刚度有较大的提高。鹦鹉洲长江大桥（三塔四跨）嘉绍跨海大桥（多塔多跨）2.1.2.拉索布置（1）索面位置索面位置一般有三种类型，即单索面、竖向双索面和斜向双索面。从力学的角度上来看，采用单索面时，拉索对主梁抗扭不起作用，所以主梁应该采用抗扭强度较大的截面。单索面的优点是视野开阔。采用双索面时，作用于桥梁的扭矩可由拉索的轴力来抵抗，主梁可以采用较小抗扭强度的截面。斜向双索面对桥面梁体抵抗风力扭振特别有利。（2）索面形状索面的形状主要有以下几种：（1）辐射形布置的斜拉索沿着主梁为均匀分布，而在索塔上则集中在塔顶的一点，斜拉索的垂直分力对主梁的支承效果较大，节约拉索材料，但是塔顶的锚固点构造过于复杂。（2）竖琴形布置中的斜拉索呈平行排列，在索数较少的时候显得比较简洁，并可以简化斜拉索与索塔的连接构造，对索塔的受力有利，但是斜拉索的倾角较小，索的总拉力大，钢索用量较多。（3）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布置方式的优点，在设计中得到广泛应用。（3）索距的布置索距的布置可以分为稀索和密索，现代的斜拉桥一般都采用密索，优点如下：（1）索距小，主梁弯矩小；（2）索力较小，锚固点结构简单；（3）锚固点附近的应力流变化小，补强范围小；（4）利于伸臂架设；（5）易于换索；（6）断面轻柔，美感度提高。2.1.3.索塔布置索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主要结构建筑物，因而对索塔的美学设计应该给予足够的重视。索塔设计必须适合于拉锁的布置，传力应简单明确，在恒载的作用下，索塔应尽可能处于轴心受压的状态。索塔沿桥纵向的布置有单柱式、A字形、倒Y形等几种，单柱式主塔构造简单;A字形和倒Y形在顺桥向刚度大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力;A字形还可以减少主梁再在索塔处的负弯矩。索塔横向的布置方式，可以分为独柱形、双柱型、门形或H形、A形、宝石形或倒Y形等。索塔纵横向布置均呈独柱形的索塔，仅适用于单索面斜拉桥。2.1.4结构体系斜拉桥的结构体系，有以下几种不同的划分方式：（1）按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和钢构体系。（2）按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等。（3）按照斜拉索的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系。（4）按照塔的高度不同，有常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥体系。2.2、斜拉桥的构造特点2.2.1主梁截面斜拉桥的主梁截面形式根据所用材料及索面的布置方式有所不同。一般而言，在主梁的横截面形式方面，梁式桥的不少横截面形式都可用于斜拉桥，但需要注意到由于梁在跨间支承在一排或两排拉索支点上，因此要求横截面的抗扭刚度比较好，而且便于拉索与主梁的链接。因此一般不采用T型截面。2.2.2索塔斜拉桥索塔的主要构件是以承受压力为主的塔柱。塔柱可竖直或倾斜布置，可取单根或多跟。当采用多跟时，多塔柱之间需布置横梁。混凝土斜拉桥常采用花瓶型索塔，整个塔柱由上、中、下三段组成；为简化设计和施工，拉索锚固区可集中布置在上塔柱内。主梁的中间支座布置在下横梁上，该横梁不仅为主梁提供支承，还得承受塔柱因转折而产生的拉力。上横梁主要起联系作用，有必要时，也可在塔顶增设横梁。根据材料划分为：混凝土塔、钢塔、钢-混结合塔2.2.3拉索拉索对斜拉桥的工作状态影响很大，而且造价约占全桥的25%-30%，因此对其构造要予以高度重视。斜拉桥的拉索一般采用平行钢丝索、钢绞线索和封闭式索等，在某些斜拉桥上也用过高强钢筋和型钢。我国斜拉桥常采用直径为5-7mm高强钢丝组成的平行钢丝索或直径为15mm钢绞线索组成的平行钢绞线索。为了提高拉索的耐久性，延长使用寿命，减少养护工作，对拉索的防护要倍加重视。防护工作的目的主要是防止拉索锈蚀，重点在于拉索两端的锚固区，为此要求锚固区防护体系的构造合理，防护层有足够强度而不至开裂，有良好的附着性而不脱落，有良好的耐久性一延长使用寿命。拉索锚固区应设置密封装置，装置内高压灌注防腐油脂等进行防腐。三、斜拉桥的发展前景3．1跨径增大竞争力增强斜拉桥跨径继续增大的主要制约因素是主梁所能承受的压力，就目前可采用的材料强度看，其极限跨径可达到1800m～2100m。斜拉桥在中等跨径桥梁中颇具竞争力在于可采用更为创新和经济的设计方案，可激发设计者无穷的想象力。3．2多