部分斜拉桥最新发展

部分斜拉桥最新发展福州大学土木建筑工程学院陈宝春教授2005年5月1、部分斜拉桥发展概况2、桥型特点3、结构设计要点4、最新发展动向5、展望一、部分斜拉桥的发展概况1.1国外发展概况1988年，法国人Mathivat提出这一新的桥梁结构形式。1994年日本建成了世界上第一座部分斜拉桥—小田原港桥。73.3m+122.3m+73.3m塔高10.7m高跨比1/11.4桥宽13m日本屋代橋(1995年)南桥64.2＋105.0×2＋64.2m，高跨1/8.75,塔高12m,桥宽12.8m北桥54.3＋90.0＋54.3m,高跨1/9,塔高12m,桥宽12.8m51.4+58.4m，高跨1/10.6,塔高9.9m,桥宽13.2m日本新川高架桥(1999年)日本冲原桥(1997年)65.4＋180.0＋76.4m，高跨1/11.25,塔高16m,桥宽12.8m日本佐敷大桥(2000年)60.8＋105.0＋60.8m，高跨1/8.5,塔高12.3m,桥宽15.8m日本都田川桥（2001年)133.0m+133.0m,塔高20m,高跨比1/11.9,桥宽19.9m日本士狩大橋(2000年)94.0m＋3×140.0m＋94.0m,塔高10m,高跨比1/14,桥宽23m日本保津桥(2001年)帕劳群岛Koror-Babeldaob新桥(2001年)日本蟹泽大桥(1998年)76.0+100.0+76.0m，高跨1/10,塔高10m,桥宽15.3m99.3＋180.0＋99.3m，高跨1/8.1,塔高22.1m,桥宽17.5m82.0+247.0+82.0m，高跨1/9.1,塔高27m,桥宽11.6m菲律宾第二曼达－麦克坦大桥(1999年)老挝巴色桥(2000年)111.5＋185.0＋111.5m，高跨1/10.2,塔高18.2m,桥宽21m70.0+102.0×9+123.0+143.0+91.5+34.5m，主跨143m，高跨1/9.5,塔高15m,桥宽14.6m瑞士太阳山桥(1998年)，总长528m,主跨长140m，桥宽12.37m,最大塔高77m。国外部分斜拉桥一览表序号桥名跨径布置(m)索塔高度(m)索塔/拉索布置通车时间1日本小田原港桥73.3＋122.3＋73.310.7双塔/扇形双索面19942日本屋代南桥64.2＋105.0＋105.0＋64.212.0三塔/扇形双索面19953日本屋代北桥54.3＋90.0＋54.310.0双塔/扇形双索面19954日本冲原桥65.4＋180＋76.416.0双塔/扇形双索面19975日本蟹泽大桥99.3＋180.0＋99.322.1双塔/扇形双索面19986日本西唐柜新桥74.1＋140.0＋69.112.0双塔/扇形双索面19987日本东唐柜新桥66.1＋120.0＋72.112.0双塔/扇形双索面19988瑞士森尼伯格桥140四塔/平形双索面19989日本三谷川二桥57.9＋92.912.8独塔/扇形单索面199910日本新川高架桥51.4+58.49.9独塔/扇形单索面199911日本士狩大桥94.0＋3×140.0＋94.010.0四塔/平形单索面200012日本Matakima大桥109.3＋89.326.4独塔/扇形双索面200013日本雪沢3号桥70.3＋71.0＋34.49.0双塔/扇形双索面2000序号桥名跨径布置（m）塔高（m）索塔/拉索布置通车时间14日本佐敷大桥60.8＋105.0＋60.812.3双塔/扇形双索面200015日本摺上大坝附属1号桥84.216.5独塔/扇形双索面200016日本中池桥梁60.6+60.611.8独塔/扇形双索面200017日本摺上大坝附属1号桥84.216.5独塔/扇形双索面200018老挝巴色桥70.0+102.0×9+123.0+143.0+91.5+34.515.0双塔/扇形双索面200019日本长者桥292.2双塔/扇形双索面200120日本都田川桥133.0＋133.020.0独塔/扇形三索面200121日本保津桥76.0+100.0+76.010.0双塔/扇形双索面200122日本木曾川桥160.0＋3×275.0＋160.030.0四塔/扇形单索面200123日本揖斐川桥154.0＋4×271.5＋157.030.0五塔/扇形单索面200124帕劳群岛Koror－Babeldaob新桥82.0+247.0+82.027.0双塔/扇形双索面200125日本深浦大桥62.1+90.0+66.0+45.0+29.18.5双塔/扇形双索面2002序号桥名跨径布置（m）塔高（m）索塔/拉索布置通车时间26日本指久保桥114.0＋114.022.0独塔/扇形双索面200227日本新川大桥38.5+45.0+90.0+130.0+80.513.0四塔/扇形单索面200228韩国Keong-AnBridge70+130+7016.25双塔/扇形双索面200329日本日见桥91.75＋180＋91.75独塔/扇形三索面在建30日本粟东桥140＋170（155＋160）31独塔/扇形双索面在建31日本新名西桥88.501＋122.34＋81.22016.5双塔/扇形单索面在建32美国newPearlHarborMemorialBridge75.9+157.0+75.922.6拟建33美国SaintCroixRiverBridge拟建34孟加拉国PadmaBridge全长5.58km拟建35法国ViaducdelaravinedesTrois-Bassins43.0+75.0+105.0+126.0拟建36巴西RioBrancoThirdBridge54.0+90.0+54.0在建序号桥名跨径布置（m）塔高（m）索塔/拉索布置通车时间37韩国Pyung-Yeo2Gyo65+120+65双塔/扇形双索面在建38韩国Gum-GaGrandBridge85.35+5x125+85.258.85五塔/扇形双索面在建主跨跨径由小田原港桥的122.0m到目曾川桥275.0m和芜湖长江大桥的312.0m；桥面宽度由小田原港桥13.0m到目曾川桥的33.0m。1.2国内发展概况我国在2000年建成首座部分斜拉桥芜湖长江大桥。到目前为止已建成福建漳州战备桥、厦门同安银湖大桥、兰州小西湖黄河大桥、江苏常澄高速常州运河桥。我国台湾也有拟建或在建的部分斜拉桥三座。序号桥名跨径布置（m）塔高（m）索塔/拉索布置通车时间1芜湖长江大桥180＋312＋18033.2双塔/扇形双索面20002福建漳州战备大桥80.8＋132＋80.816.5双塔/扇形单索面20013福建同安银湖大桥80＋8030.25独塔/竖琴单索面20024甘肃兰州小西湖黄河大桥81.2＋136＋81.217双塔/扇形单索面20035江苏常澄高速常州运河桥70.15＋120＋70.1531双塔/竖琴单索面2003序号桥名跨径布置（m）塔高（m）索塔/拉索布置通车时间6山西离石高架桥85.0+135.0+85.018双塔/扇形单索面在建7山西汾河桥90+150+9028双塔/扇形单索面在建8京杭运河宿迁南二环大桥66+110+6614单塔双索面在建9平顶山市开发路湛河一桥96+72单塔单索面在建10宁夏银川市丽兴路一号矮塔斜拉桥单塔双索面在建11广西柳州三门江大桥21双塔双索面在建12台湾斗山二号高架桥85+4×140+85-85+4×140+8518在建13台湾河曲高架桥75+5×140+75拟建14台湾西埔里交流道连络道南港溪桥80+140+80拟建我国第一座铁路部分斜拉桥(2000年)芜湖长江大桥(180＋312＋180m)我国第一座公路部分斜拉桥(2001年)福建漳州战备大桥(80.8＋132＋80.8m)福建同安银湖大桥(2002年)80m＋80m兰州小西湖黄河大桥(2003年)主桥长300m，桥面宽27．5m，4个为倒花瓶墩平均高13m，塔高17m。最大跨度136m。台湾斗山二号高架桥85+4×140+85+85+4×140+85m台湾斗山河曲高架桥75+5×140+75m梁桥斜拉桥部分斜拉桥二、桥型特点2.1受力特性当结构在受外部竖向荷载时：a)1、连续梁：梁受弯、受剪b)2、部分斜拉桥：梁受压、受剪；斜拉索受拉c)3、斜拉桥：梁受压，斜拉索受拉部分斜拉桥是介于连续梁和斜拉桥之间的一种过渡形式，如果说连续梁是刚性桥梁，斜拉桥是柔性桥梁，那么部分斜拉桥就是一种刚柔相济的新桥型。从连续梁、部分斜拉桥到斜拉桥，主梁承受的弯矩逐渐减小，而轴力却逐渐增加。2.2结构特点（1）塔高较矮。拉索倾角较小，拉索为主梁提供较大的轴向力。并且拉索尽可能密集地通过塔柱的上部区域，塔上不设锚固端。一般塔高可取主跨的1/8~1/12。（2）以梁为主，索为辅，梁体高度大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。（3）梁上无索区较之一般斜拉桥要长，还有较明显的塔旁无索区段。（4）边孔与主孔的跨度比值在0.5~0.6左右。（5）部分斜拉桥的拉索多成扇形布置，拉索集中在塔顶通过。在建成的部分斜拉桥中，索鞍鞍座普遍采用双套管结构。（6）斜拉索在梁上宜布置在边跨中及1/3中跨处。没有斜拉桥的特征构件－端锚索。2.3应用范围适用跨径宜选择在100m~200m之间，如果采用组合梁或复合梁，则跨径可达300m。采用多跨时较大的挠度问题。日本的屋代南桥采用了3塔4跨，而日本Kiso(木曾川)桥和Ibi桥则分别为4塔5跨和5塔6跨。2.4部分斜拉桥的名称1、extradosedPCbidge“超预应力量混凝土桥”2、部分斜拉桥严国敏3、依外形矮塔斜拉桥、低塔斜拉桥、坦拉式预应力混凝土连续箱桥《中国大桥》4、脊背式桥梁台湾三、结构设计要点（1）结构体系的选择塔墩梁刚结塔梁刚结；简支于墩顶塔墩刚结；梁墩简支塔墩刚结；梁墩分离(2)主梁截面的选择主梁承受较大的弯矩，截面多采用箱梁。截面高度宜采用变截面形式，相当于等跨径连续梁的梁高的1/2。当采用等梁高时，梁高可取跨度的1/35~1/45。(3)斜拉索的布置放射形布置扇形布置对称平行布置双面索布置单面索布置索鞍布设形式（分离固定方式）索鞍布设形式（贯通固定方式）环氧水泥浆外钢管内钢管钢铰线双套管结构：外钢管埋设与混凝土塔内，内钢管套在外钢管中，斜拉索穿过内钢管，并在两塔顶侧出口，设置抗滑锚头。索鞍应满足：1、斜拉索的可换性2、斜拉索的抗滑移3、鞍座的受力要求(4)主塔的设计独塔倒Y形A形门形双塔四.最新发展动向4.1高塔型部分斜拉桥90m110m5.0m10mNWL65m33mPC箱桁桥PC部分斜拉桥6.5m4.0m15m110m90m33m110m90m3.0m5.5m26.4m33m高塔型部分斜拉桥110m90m33m46.5m2.0m2.0mNWL65mPC斜拉桥日本Matakina大桥主塔高与主梁距的关系示意主塔高与工程直接费关系50,000100,000150,000200,000250,000300,000350,000400,000450,000500,00001520253035400510152025直接工程费（千元）斜拉索钢材直径（mm）主塔高（m）主塔+斜拉索斜拉索工程主塔工程斜拉索直径19S15.2(SWPR7B)1700桥梁长5730074501610013500650065007250望景桥结构总体布置示意单位：mm同安银湖大桥diclidiTmax{,i1,....,m}%TT索力度:指受力所有斜拉索中恒载索力与总索力比值的最大值3%1%25m80m80mIbiRiverBridge日本揖斐川桥kisoriverbridge日本木曾川桥4.2钢-混凝土复合主梁部分斜拉桥160m275m275m275m160m木曾川桥总体布置示意5009002600400066001800545053005450180066005009002600300070002%2%200500350250R=25000R=10000R=20000330