第六章 懸索橋、斜拉橋概述

1、懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點 一、懸索橋構造與力學特點一、懸索橋構造與力學特點 學習目標學習目標 1、認知懸索橋的類型；、認知懸索橋的類型； 2、認知懸索橋的構造組成；、認知懸索橋的構造組成； 3、認知懸索橋的力學特點。、認知懸索橋的力學特點。 學習主要內(nèi)容學習主要內(nèi)容 懸索橋的分類；構造組成；力學特點。懸索橋的分類；構造組成；力學特點。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點一、懸索橋的分類一、懸索橋的分類 懸索橋的類型可根據(jù)懸吊跨數(shù)、主纜錨固方式及懸吊方式等方面加以懸索橋的類型可根據(jù)懸吊跨數(shù)、主纜錨固方式及懸吊方式等方面加以劃分。劃分。

2、1按懸吊跨數(shù)分類，按懸吊跨數(shù)分類， 可分為單跨懸索橋、三跨懸索橋、四跨懸索橋和可分為單跨懸索橋、三跨懸索橋、四跨懸索橋和五跨懸索橋，其中單跨懸索橋和三跨懸索橋最為常用。五跨懸索橋，其中單跨懸索橋和三跨懸索橋最為常用。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點 a)單跨懸索橋；單跨懸索橋；b)三跨懸索橋；三跨懸索橋；c)四跨懸索橋；四跨懸索橋；d)五跨懸索橋五跨懸索橋懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點1）單跨懸索橋）單跨懸索橋單跨懸索橋常用于高山峽谷地區(qū)，兩岸地勢較高，采用橋墩支撐邊單跨懸索橋

3、常用于高山峽谷地區(qū)，兩岸地勢較高，采用橋墩支撐邊跨更為經(jīng)濟?？绺鼮榻?jīng)濟。2）三跨懸索橋）三跨懸索橋三跨懸索橋是目前國際工程實例中應用最多的橋型，世界上大跨度三跨懸索橋是目前國際工程實例中應用最多的橋型，世界上大跨度懸索橋幾乎全采用這種形式，這不僅是因其結構受力特征較為合理懸索橋幾乎全采用這種形式，這不僅是因其結構受力特征較為合理，同時其流暢對稱的建筑造型也更符合人們的審美觀點。，同時其流暢對稱的建筑造型也更符合人們的審美觀點。3）多跨懸索橋）多跨懸索橋相對于三跨懸索橋而言，四跨或五跨懸索橋又稱之為多跨懸索橋。相對于三跨懸索橋而言，四跨或五跨懸索橋又稱之為多跨懸索橋。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特

4、點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點 2按主纜的錨固方式分類按主纜的錨固方式分類 按主纜的錨固形式劃分，可分為地錨式懸索橋和自錨式懸索橋。按主纜的錨固形式劃分，可分為地錨式懸索橋和自錨式懸索橋。1）地錨式懸索橋）地錨式懸索橋 通常所講的絕大多數(shù)懸索橋都采用地錨方式錨固主纜，即主纜通過重力通常所講的絕大多數(shù)懸索橋都采用地錨方式錨固主纜，即主纜通過重力式錨碇或巖隧式錨碇將荷載產(chǎn)生的拉力傳至大地來達到全橋的受力平衡，式錨碇或巖隧式錨碇將荷載產(chǎn)生的拉力傳至大地來達到全橋的受力平衡，這是大跨度懸索橋最佳的受力模式。這是大跨度懸索橋最佳的受力模式。2）自錨式懸索橋）自錨式懸索橋在較小跨度的懸索橋中，也有個別以

5、自錨形式錨固主纜的，這種自錨式懸在較小跨度的懸索橋中，也有個別以自錨形式錨固主纜的，這種自錨式懸索橋的主纜在邊跨兩端將主纜直接錨固于加勁梁上，主纜的水平拉力由加索橋的主纜在邊跨兩端將主纜直接錨固于加勁梁上，主纜的水平拉力由加勁梁提供軸壓力自相平衡，不需要另外設置錨碇。勁梁提供軸壓力自相平衡，不需要另外設置錨碇。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點3根據(jù)懸吊方式分類根據(jù)懸吊方式分類1）采用豎直吊索并以鋼桁架作加勁梁）采用豎直吊索并以鋼桁架作加勁梁2）采用三角布置的斜吊索，鋼箱梁作加勁梁）采用三角布置的斜吊索，鋼箱梁作加勁梁3）混合式，即采用豎直吊索和斜吊索，流線形鋼箱梁作

6、加勁梁。）混合式，即采用豎直吊索和斜吊索，流線形鋼箱梁作加勁梁。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點4按支承結構分類按支承結構分類如果按加勁梁的支承結構來分的話，又可分為單跨兩鉸加勁梁懸索如果按加勁梁的支承結構來分的話，又可分為單跨兩鉸加勁梁懸索橋、三跨兩鉸加勁梁懸索橋及三跨連續(xù)加勁梁懸索橋等橋、三跨兩鉸加勁梁懸索橋及三跨連續(xù)加勁梁懸索橋等 懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點二、懸索橋上部結構的主要形式和構造特點二、懸索橋上部結構的主要形式和構造特點 懸索橋的上部結構由懸索橋的上部結構由主纜、加勁梁和吊索主纜、加勁梁和吊索組成，下部結構由組成，

7、下部結構由塔塔、支、支撐著塔的撐著塔的橋墩橋墩、錨固著主纜的、錨固著主纜的錨碇錨碇組成，這種基本結構形式是大跨度組成，這種基本結構形式是大跨度橋梁結構最適合的形式。橋梁結構最適合的形式。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點 1.上部結構的主要構造及特點上部結構的主要構造及特點 1）主纜）主纜 主纜是以橋塔及支墩為支承，兩端錨固于錨碇，并通主纜是以橋塔及支墩為支承，兩端錨固于錨碇，并通過吊索懸掛加勁梁的纜索，是懸索橋的主要承重構件。過吊索懸掛加勁梁的纜索，是懸索橋的主要承重構件。主主纜除承受自重恒載、索夾、吊索、加勁梁等恒載外，還承纜除承受自重恒載、索夾、吊索、加勁梁等恒

8、載外，還承受索夾、吊索傳來的活載。另外，主纜還承擔一部分橫向受索夾、吊索傳來的活載。另外，主纜還承擔一部分橫向風力以及溫度變化的影響，并直接傳到橋塔頂部。風力以及溫度變化的影響，并直接傳到橋塔頂部。 懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點（1）主纜的材料）主纜的材料 懸索橋的主纜材料必須具有強度高、彈性模量大、耐腐蝕懸索橋的主纜材料必須具有強度高、彈性模量大、耐腐蝕等性能，故現(xiàn)代長大懸索橋都選用高強鍍鋅鋼絲及鍍鋅鋼等性能，故現(xiàn)代長大懸索橋都選用高強鍍鋅鋼絲及鍍鋅鋼絲繩。主纜先后經(jīng)歷了鋼結構眼桿式纜鏈、鋼絲繩纜、封絲繩。主纜先后經(jīng)歷了鋼結構眼桿式纜鏈、鋼絲繩纜、封閉鋼絞索纜

9、，最終發(fā)展為現(xiàn)在的平行鋼絲主纜。閉鋼絞索纜，最終發(fā)展為現(xiàn)在的平行鋼絲主纜。 （2）主纜的類型）主纜的類型 鋼絲繩主纜：鋼絲繩主纜：多用于中、小跨懸索橋。多用于中、小跨懸索橋。 平行絲股主纜：平行絲股主纜：主要用于大跨懸索橋。主要用于大跨懸索橋。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點（3）主纜的形式）主纜的形式大多數(shù)懸索橋都采用雙面主纜，但也有用單面主纜。大多數(shù)懸索橋都采用雙面主纜，但也有用單面主纜。至于主纜的根數(shù)至于主纜的根數(shù)，一般為，一般為2根主纜，即一側布置一根。根主纜，即一側布置一根。（4）主纜的截面組成）主纜的截面組成主纜常見的截面類型有由高強鋼絲組成的圓形截面（

10、圖主纜常見的截面類型有由高強鋼絲組成的圓形截面（圖a）和由鋼絲）和由鋼絲繩組成的主纜其它截面如圖繩組成的主纜其它截面如圖b、c，主纜的截面組成一般是由，主纜的截面組成一般是由=5mm左右的鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束股，然后再由若干束鋼絲索股構成一根左右的鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束股，然后再由若干束鋼絲索股構成一根主纜。主纜。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點2）吊索）吊索 吊索是連接主纜和加勁梁的構件，它通過索夾把加勁梁懸掛于主纜上吊索是連接主纜和加勁梁的構件，它通過索夾把加勁梁懸掛于主纜上。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特

11、點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點3）索夾）索夾 索夾是緊箍主纜索股并連接主纜與吊索的構件。主纜和吊索夾是緊箍主纜索股并連接主纜與吊索的構件。主纜和吊索的連接一般采用剛性索夾把主纜箍緊，使主纜在受拉時索的連接一般采用剛性索夾把主纜箍緊，使主纜在受拉時，產(chǎn)生收縮變形時也不致滑動。，產(chǎn)生收縮變形時也不致滑動。 4）索鞍）索鞍 索鞍是為主纜提供支承并使主纜平順地改變方向的構件。索鞍是為主纜提供支承并使主纜平順地改變方向的構件。5）加勁梁）加勁梁 加勁梁是提供橋面直接承受荷載的梁體結構。加勁梁是提供橋面直接承受荷載的梁體結構。 主要功能是直接承受和傳遞車輛荷載、風荷載、溫度荷載主要功能是直接承受和傳遞車

12、輛荷載、風荷載、溫度荷載和地震荷載。和地震荷載。 結構形式有結構形式有鋼板梁、鋼桁梁、鋼箱梁、鋼筋混凝土箱梁。鋼板梁、鋼桁梁、鋼箱梁、鋼筋混凝土箱梁。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點7）橋面）橋面鋼橋面鋼橋面鋼橋面鋪裝是個多結構的組合體，一般包括防銹和主體鋪裝兩大體系鋼橋面鋪裝是個多結構的組合體，一般包括防銹和主體鋪裝兩大體系。防銹體系由防銹層、防水層、粘結防護層、粘結層或致密層構成。防銹體系由防銹層、防水層、粘結防護層、粘結層或致密層構成。主體鋪裝層由上層和下層主體鋪裝層由上層和下層(又稱保護層和面層又稱保護層和面層)組成。主體鋪裝層的混組成。主體鋪裝層的混合料類

13、型主要有三種，即瀝青瑪蹄脂碎石混合料合料類型主要有三種，即瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA混合料混合料)、澆注、澆注式瀝青混合料式瀝青混合料(GA混合料混合料)和密級配瀝青混合料和密級配瀝青混合料(AC混合料混合料)。混凝土加勁梁橋面混凝土加勁梁橋面混凝土加勁梁的橋面鋪裝可以采用混凝土橋面混凝土加勁梁的橋面鋪裝可以采用混凝土橋面(包括普通水泥混凝土包括普通水泥混凝土、鋼纖維混凝土、連續(xù)配筋混凝土、鋼纖維混凝土、連續(xù)配筋混凝土)和瀝青混凝土橋面。長大懸索橋和瀝青混凝土橋面。長大懸索橋橋面多采用瀝青混凝土鋪裝。橋面多采用瀝青混凝土鋪裝。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點三、懸

14、索橋的受力特點三、懸索橋的受力特點 懸索橋的活載和永久載（包括橋面、加勁梁、吊索、主纜懸索橋的活載和永久載（包括橋面、加勁梁、吊索、主纜及其附屬構件如索夾等重量）通過吊索和索夾傳遞至主纜及其附屬構件如索夾等重量）通過吊索和索夾傳遞至主纜，再經(jīng)過鞍座傳至橋塔（主塔）頂，經(jīng)橋塔傳遞到下部的，再經(jīng)過鞍座傳至橋塔（主塔）頂，經(jīng)橋塔傳遞到下部的塔墩和基礎。塔墩和基礎。 主攬除承受活載和加勁梁（包括橋面）的永久載外，它還主攬除承受活載和加勁梁（包括橋面）的永久載外，它還分擔一部分橫向風荷載并將它直接傳到塔頂。分擔一部分橫向風荷載并將它直接傳到塔頂。 懸索橋的設計順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜懸索橋

15、的設計順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜及加勁梁的設計，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來及加勁梁的設計，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來考慮橋塔的設計。考慮橋塔的設計。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點二、二、斜拉橋構造與力學特點斜拉橋構造與力學特點 學習目標學習目標1、認知斜拉橋的類型；、認知斜拉橋的類型；2、認知斜拉橋的構造組成；、認知斜拉橋的構造組成；3、認知斜拉橋的力學特點。、認知斜拉橋的力學特點。學習主要內(nèi)容學習主要內(nèi)容 斜拉橋的類型；斜拉橋的構造組成；斜拉橋的力學特點。斜拉橋的類型；斜拉橋的構造組成；斜拉橋的力學特點。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點

16、懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點一、斜拉橋的分類一、斜拉橋的分類 斜拉橋的主要組成部分為主梁、索塔及拉索。由于主要組成部分的不斜拉橋的主要組成部分為主梁、索塔及拉索。由于主要組成部分的不同構造形式，構成不同類型的斜拉橋。同構造形式，構成不同類型的斜拉橋。 懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點法國米盧大橋：世界最高的大橋法國米盧大橋：世界最高的大橋懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點1.按索塔布置方式分按索塔布置方式分1）單塔式斜拉橋）單塔式斜拉橋當跨越寬度不大或基礎、橋墩工程數(shù)量不是很大時

17、，可當跨越寬度不大或基礎、橋墩工程數(shù)量不是很大時，可采用圖采用圖 a）的單塔式斜拉橋。）的單塔式斜拉橋。2）雙塔式斜拉橋）雙塔式斜拉橋橋下凈空要求較大時，多采用圖橋下凈空要求較大時，多采用圖 b）所示的雙塔式斜拉）所示的雙塔式斜拉橋。橋。 3）多塔式斜拉橋）多塔式斜拉橋在跨越寬闊水面時，由于橋梁長度大，可采用圖在跨越寬闊水面時，由于橋梁長度大，可采用圖c)所示所示的多塔斜拉橋。的多塔斜拉橋。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點2按主梁的支承條件分按主梁的支承條件分1）連續(xù)梁式斜拉橋）連續(xù)梁式斜拉橋2）單懸臂式斜

18、拉橋）單懸臂式斜拉橋3）T形剛架式斜拉橋形剛架式斜拉橋懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點二、斜拉橋構造二、斜拉橋構造 預應力混凝土斜拉橋的拉索布置、塔柱型式和主梁截面是多種多樣的，在此介紹常見預應力混凝土斜拉橋的拉索布置、塔柱型式和主梁截面是多種多樣的，在此介紹常見的斜拉橋構造。的斜拉橋構造。1.拉索的布置拉索的布置1）輻射式：輻射式：這種方法是將全部拉索匯集到塔頂，使各根拉索都具有可能的最大傾角。這種方法是將全部拉索匯集到塔頂，使各根拉索都具有可能的最大傾角。2）豎琴式豎琴式：斜索與塔柱的連接點分散，斜索傾角相同，這就使連接構造易于處理，塔柱受力：斜索與塔柱的連接點

19、分散，斜索傾角相同，這就使連接構造易于處理，塔柱受力較有利。較有利。3）扇式扇式：介于輻射式和豎琴式之間，能兼有上述兩式的大部分優(yōu)點。：介于輻射式和豎琴式之間，能兼有上述兩式的大部分優(yōu)點。4）星式：星式：將分散錨固在塔柱上的斜索合并錨在邊跨梁端與橋臺上，或錨在邊跨的橋墩上。將分散錨固在塔柱上的斜索合并錨在邊跨梁端與橋臺上，或錨在邊跨的橋墩上。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點 拉索在橫截面上的布置拉索在橫截面上的布置：豎直雙平面索豎直雙平面索、傾斜的雙平面索、單平面索傾斜的雙平面索、單平面索和和單平面索偏離中線單平面索偏離中線的布置方式（僅用于人行橋上）。的布置方式（僅用于人行橋上）。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點2塔柱塔柱 從橋梁的立面看，塔柱主要有獨柱式、從橋梁的立面看，塔柱主要有獨柱式、A型和倒型和倒Y型三種，如圖型三種，如圖6-23a）b）c）所示。）所示。從橋梁的橫斷面看，塔柱主要有獨柱型式、雙柱式、門式、斜腿門式、從橋梁的橫斷面看，塔柱主要有獨柱型式、雙柱式、門式、斜腿門式、倒倒V式、寶石式和倒式、寶石式和倒Y式，如圖式，如圖ah所示。所示。懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點懸索橋、斜拉橋的構造與力學特點3主梁主梁 斜拉橋常用的主梁形式