懸索橋的總體設(shè)計(jì)(一)

1、懸索橋的總體設(shè)計(jì) 一 摘要：本文綜合了 40 余座大跨懸索橋資料、對(duì)主邊跨比、垂跨比、橋 面寬跨比，加勁梁高寬或高跨比進(jìn)行分析提出常規(guī)選用值，以及對(duì) 支承體系做了簡(jiǎn)單描述。關(guān)鍵詞：懸索橋總體設(shè)計(jì) 懸索橋適用于大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)。橋面是由鋼纜和吊索來承受，作為 橋面主要結(jié)構(gòu)物的加勁梁的跨度相當(dāng)于吊索的間距成為一個(gè)小跨度 的彈性支承連續(xù)梁， 所以主跨的大小與加勁梁剛度沒有很直接的關(guān)系。 而作為承受橋面的關(guān)鍵構(gòu)件的銅纜是由塔支承著并由強(qiáng)大的錨碇錨固 著，只有塔和錨碇的穩(wěn)定才能使鋼纜來承受橋面上的各種荷載。 因此， 懸索橋在適合的地形、水文和地質(zhì)條件下都可以建造，只是造價(jià)比擬 高。往往適用于其他橋型難以

2、適用的特大跨徑橋梁。以目前來說，當(dāng) 主跨超過 700m 的橋，幾乎都是懸索橋已建成的其他 橋型只有斜拉橋，主跨為 890m 的多多羅橋和 856m 的諾曼底橋。而 小于 700mm 的跨徑中， 懸索橋和斜拉橋還是有很大的競(jìng)爭(zhēng)力， 有好的 地質(zhì)條件，錨往比擬容易建造，如汕頭海灣橋和鵝公巖長(zhǎng)江大橋；有 時(shí)有特殊要求，如廈門海滄橋和日本東京灣的彩虹橋航空的限高和 航運(yùn)要求的通航凈空，迫使他們選用懸索橋，因?yàn)閼宜鳂虻乃呤切?拉橋的 1/2 ；在施工過程中，懸索橋始終在一個(gè)靜定穩(wěn)定結(jié)構(gòu)狀態(tài)下， 容易控制，風(fēng)險(xiǎn)小，也使一些人偏愛懸索橋的原因。表 1列出 40 余座 世界大跨度懸索橋的主要尺寸。橋梁總體設(shè)

3、計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的問題，首先要適應(yīng)地形、水文、地質(zhì)等 自然條件的限制，也要符合橋面交通和通航的使用要求。本文主要以50 年代以后建的懸索橋進(jìn)行分析，因?yàn)樗鼈兂浞治?Tacoma 大橋被 風(fēng)吹毀的教訓(xùn)，以下討論的參數(shù)僅僅是一般情況的參考值，對(duì)于有特 殊條件和特殊要求不必苛求。一、跨度比 跨度比是指邊孔跨度與主孔跨度的比值。其中對(duì)單跨懸索橋而言邊孔 跨度可視為主塔至錨碇散索鞍處的距離跨度比受具體橋位處的地形 與地質(zhì)條件制約，每座橋都不同。如三跨懸索橋的跨度比就比單跨懸 索橋的大一些，這是為了減少邊孔的水中墩并減少主孔跨徑。由以上兩表看來，三跨懸索橋跨度比一般在 0.250. 4之間，但世界 上最大

4、的懸索橋 -明石海峽大橋在 051。單跨懸索橋跨度比一般在 0.20. 3 之間。為了使在恒載條件下，主纜在塔兩側(cè)的水平力相等， 要求主纜與塔兩側(cè)的傾角相等，單跨的懸索橋的邊跨主纜是直拉式， 因此，一般情況單跨的邊主跨比應(yīng)該比三跨懸索橋小，單跨的邊跨跨 徑與散索鞍位置還有很大的關(guān)系。從結(jié)構(gòu)特性方面來考慮，假設(shè)主孔的跨度以及垂跨比等皆為定值，在 用鋼塔時(shí)懸索橋單位橋長(zhǎng)所需的鋼材重量隨跨度比減小而增大；當(dāng)用 鋼筋混凝土塔時(shí)，跨度比減少增加的延米用鋼量很小，當(dāng)跨度比由0. 5 0. 3 時(shí)，增加用鋼量約 5 ，跨度越大時(shí)，增加鋼用量的百分 比越小。二、垂跨比 懸索橋的垂跨比是指主纜在主孔內(nèi)的垂度和主

5、孔跨度的比值，垂跨比 的大小對(duì)主纜中的拉力有很大的影響，因此它在較大程度上影響著主 纜的用鋼量、結(jié)構(gòu)整體剛度、主孔豎向和橫向的撓度。垂跨比與主纜 中的拉力和塔承受的壓力呈反比。垂跨比與塔的高度也有直接影響， 它們呈正比關(guān)系。垂跨比越大，懸索橋豎向撓度和橫向撓度都加大。一般都在1/101/11之間，鐵路橋更小一些。懸索橋的主纜垂跨比除了對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度有影響以外，它對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng) 特性也有一定的影響。懸索橋的豎向彎曲固有頻率 3 b將隨垂跨比的加 大而減低；懸索橋的扭轉(zhuǎn)固有頻率；將隨垂跨比的加大而增高；懸索 橋扭轉(zhuǎn)與堅(jiān)彎固有頻率比也將隨垂跨比的加大而有顯著的增大；懸索 橋的極慣距將隨垂跨比的加大而減小。三、寬跨比寬跨比是指橋梁上部結(jié)構(gòu)的梁度 或主纜中心距與主孔跨度的比值， 對(duì)于一般橋型的中小跨度而言，可控制在大于 1/30 左右，有足夠的橫 向剛度。由于橋梁寬度一般由交通要求確定的，對(duì)于特大跨度橋梁就 很難保證這個(gè)要求了。在統(tǒng)計(jì)的懸索橋資料中 1000m 以上跨徑的寬跨 比都小于 1/30，甚至達(dá) 1/