[PPT]懸索橋的橋塔

1、第五章 懸索橋5.1 懸索橋的歷史與發(fā)展5.2 懸索橋構(gòu)造簡述5.2 懸索橋的形式5.4 懸索橋的橋塔5.5 懸索橋的纜索體系5.6 懸索橋的加勁梁5.7 懸索橋的錨碇第四節(jié) 橋塔一、橋塔的作用：它是支承主纜的重要構(gòu)件。二、結(jié)構(gòu)形式：1、橋梁縱向(橋軸方向)的結(jié)構(gòu)形式2、橋梁橫向的結(jié)構(gòu)形式1、橋梁縱向(橋軸方向)的結(jié)構(gòu)形式從結(jié)構(gòu)力學(xué)上來分類：(1)剛性塔（矮而胖）：指塔頂水平變位量相對較小的橋塔。分類：單柱、A字形狀。適用：多塔(橋塔數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上)，特別中間的橋塔，作用：通過提高橋塔的縱向剛度來控制其塔頂?shù)目v向變位，從而減小梁內(nèi)的應(yīng)力。(2)柔性塔（高而細(xì)）：指塔頂水平變位量相對較大的

2、橋塔，也就是相對于剛性塔而言的。適用：大跨度三跨(雙塔)形式中，橋塔幾乎全是做成柔性的。分類：一般是塔柱下端作成固接的單柱形式。 (3)擺柱塔分類：搖柱塔為下端作成鉸接的單柱形式。適用：它一般只用于跨度較小的懸索橋。很少用。2、橋梁橫向的結(jié)構(gòu)形式1）形式：（1）剛構(gòu)式：形式：懸索兩個(gè)平面，兩根立柱支撐單層(橫梁)； (2)桁架式 (3)混合式 （4）將豎直的塔柱改變?yōu)樵跈M向略帶傾斜的斜柱式或2具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的折柱式。2）實(shí)例：（1）剛構(gòu)式形式：懸索兩個(gè)平面，兩根立柱支撐單層(橫梁)； 為使整個(gè)橋塔在橫向能承受懸索和橋面系上全部橫向風(fēng)荷載的剛性，在塔定和橋下設(shè)強(qiáng)大的橫系梁多層橫梁（塔高時(shí)）。特點(diǎn)：單

3、層(橫梁)或多層(橫梁)的門架式，這種形式在外觀上明快簡潔，它既能適應(yīng)鋼橋塔，又能用于混凝土橋塔。(2)桁架式形式：在兩根塔柱之間，為增強(qiáng)橋塔橫向剛度，除了有水平的橫梁之外還具有若干組交叉的斜桿，形成桁架式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：橋塔在橫向采用這種結(jié)構(gòu)形式，無論在塔頂水平變位、用鋼數(shù)量(經(jīng)濟(jì)性)及塔架內(nèi)力(功能性)等方面均較有利。在風(fēng)力和地震力引起橋軸垂直方向的塔頂水平位移最小。缺點(diǎn)：由于交叉斜桿的施工對混凝土橋塔有較大的困難，因而這種形式一般只能適用于鋼橋塔。(3)混合式形式：由以上的剛構(gòu)式與桁架式可以組成混合式出塔架。這種形式一般在橋面以上不設(shè)交叉斜桿，特點(diǎn)：在景觀上可以保留剛構(gòu)式的明快簡潔，而在橋面

4、以下設(shè)置少量交叉斜桿以改善塔架的功能(內(nèi)力)性和經(jīng)濟(jì)(耗鋼)性。由于具有交叉斜桿的關(guān)系，此種形式也只宜用于鋼橋塔斜柱式（折柱式）形式：豎直的塔柱改變?yōu)樵跈M向略帶傾斜的斜柱式或具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的折柱式。優(yōu)點(diǎn)：無論是斜柱式或折柱式，其優(yōu)點(diǎn)是都有穩(wěn)定感和塔頂寬度（塔柱中心距）較緊湊。2）例子（1）桁架式：開始在美國（舊金山奧克蘭海灣大橋），后來又影響歐洲(里斯本4月25日橋與英國福斯公路橋)，最后被較多地引用于日本的本四連絡(luò)線的各橋(因島、大鳴門、南北備贊以及明石海峽等橋)。 （2）剛構(gòu)式橋塔外觀簡潔，它既能適用于混凝土橋塔(如恒伯爾橋、坦?fàn)柧S爾橋)，又能適應(yīng)于鋼橋塔(如塞文橋、下津井橋以及博斯普魯斯海峽

5、一橋與二橋)。 15座已建成的千米以上大跨，除1990m的明石海峽大橋外，其余如大貝爾特(1624m)橋，恒伯爾(1410m)橋，青馬大橋(1377m)，江陰長江大橋(1385m)，瑞典的高海岸橋(1210m)等后期修建的，全部采用混凝土剛構(gòu)形式。因此，混凝土剛構(gòu)式橋塔一般應(yīng)被認(rèn)為時(shí)最佳選擇。（3）混合式桁架式剛構(gòu)式混合式三、材料分類圬工橋塔、鋼筋混凝土橋塔和鋼橋塔。1）圬工橋塔由條石或混凝土做成， 石料抗拉強(qiáng)度太低，在跨徑較大的吊橋上已不再采用石橋塔，僅在古老的吊橋中還能看見。 混凝土橋塔為了保證懸索在荷載作用下和溫度變化時(shí)產(chǎn)生的合力偏心不超過核心范圍，常把塔柱尺寸設(shè)計(jì)得較大。為了節(jié)約材料，

6、往往在兩塔柱中距處僅滿足車道寬，人行道采用外繞形式，我國所建吊橋多數(shù)采用這種處理方法。 2 ）鋼筋混凝土橋塔多采用框架式2 ）鋼筋混凝土橋塔多采用框架式塔柱截面形式：單室或雙室空心矩形截面，常見D形截面或削角的矩形截面特點(diǎn)：1、鋼筋混凝土橋塔的塔柱主要是承壓構(gòu)件，采用混凝土是經(jīng)濟(jì)的。 2、近年來釆用了滑模澆注混凝土的施工方法，高塔柱的施工變得非常方便。 3、鋼筋混凝土橋塔外形簡潔美觀，維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低。實(shí)例：英國 恒比爾河橋上 首次采用了鋼筋混凝土的橋塔，打破了以前特大跨徑吊橋的橋塔全部采用鋼橋塔的慣例。3）鋼橋塔：剛構(gòu)式或桁架式、混合式特點(diǎn)：桁架式橋塔在橫向地震力或風(fēng)荷載作用下，塔頂水平變形最

7、小，用鋼量也最小，但考慮與景觀協(xié)調(diào)時(shí)，外觀不如剛構(gòu)式橋塔簡潔美觀，可根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件選用。采用桁架式橋塔為多。橋塔截面：早期：鉚接結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1）鋼板和角鋼聯(lián)結(jié)成多格式的塔柱，尺寸11.2m。 2）截面變化由底到頂逐步減少外側(cè)格室的尺寸（取消）。近年：栓接和焊接技術(shù)特點(diǎn)：帶有加勁大鋼板組成大格室 五、鋼橋塔與混凝土橋塔比較1、60年代以前，全部 鋼材 美國為代表。實(shí)例：1、30年代喬治華盛頓橋、舊金山奧克蘭海灣大橋、舊金山金門大橋，1957年 麥金納克湖口大橋 1964年維拉扎諾海峽 鋼橋塔。2、高結(jié)構(gòu)物 混凝土澆注技術(shù)，特別模板技術(shù)，60年前后 歐洲實(shí)例：（1）1959年，法國 608m 坦卡維爾

8、橋 混凝土 （2）1970年，丹麥 600m 小貝爾特橋 混凝土橋塔 （3）1981年 英國 恒伯爾橋 混凝土 （4）90年代 中國香港青馬大橋(1377m)，中國江陰長江大橋(1385m)，瑞典高海岸橋(1210m)、丹麥大貝爾特東橋(1624m)等混凝土橋塔。3、日本：鋼實(shí)例：（1）南備贊大橋(1100m)、北備贊大橋(990m) （2）90年代第一大跨度(1990m)的明石海峽大橋、來島第一(600m)、第二(1020m)及第三(1030m)等 全部采用鋼橋塔。原因：1、是鋼材生產(chǎn)大國。 2、地震頻繁出現(xiàn)的地區(qū)，鋼結(jié)構(gòu)輕于混凝土結(jié)構(gòu)，因而在發(fā)生地震時(shí)因結(jié)構(gòu)物自重產(chǎn)生的慣性力也較小，采用鋼

9、橋塔對抵抗大地震是有效的措施之一。 3、日本的高度工業(yè)化，在鋼橋塔的制造和安裝架設(shè)方面可以采用優(yōu)質(zhì)的栓焊技術(shù)及利用大型浮吊整體施工，從而在一定程度上可加快工期與減少勞力。方針政策：1、懸索橋和斜拉橋的橋塔，和一般大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)而言，也是優(yōu)先采用與發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)。 2、橋梁連水中橋墩都采用鋼結(jié)構(gòu)，如關(guān)西新機(jī)場連絡(luò)橋的海中橋墩與橫跨東京灣道路的海中橋墩等。六、懸索橋與斜拉橋的橋塔比較1、橋塔的高度(以橋面以上的橋塔高度為準(zhǔn))來說，懸索橋塔高(19111)L，斜拉橋塔高(1415)L，L主孔跨度，懸索橋的橋塔高度大致僅為斜拉橋的一半。2、塔架(橋塔在橋梁橫向的布置形式)的形狀來說斜拉橋豐富：（1）

10、斜單索面與雙索面、平面索與立體索等。（2）簡單獨(dú)柱式、雙柱式、單層或多層門式構(gòu)架，和較復(fù)雜的H形、A形、倒V形以及倒Y形等塔架。懸索橋簡單：絕大部分為單層或多層門式構(gòu)架，另有一部分在兩根塔柱之間具有交叉的桁式斜桿，但這種形式僅限于鋼橋塔。3、構(gòu)造上懸索橋簡單：懸索橋橋塔只需考慮在塔頂上布置主纜的鞍座，而斜拉橋的則必須考慮在塔柱上設(shè)有量多且細(xì)節(jié)復(fù)雜的斜拉索的錨固構(gòu)造。七、特例：倒V形及菱形橋塔特點(diǎn)：1、橋塔形狀作成如單索面斜拉橋中出現(xiàn)的倒V形及菱形， 2、兩座懸索橋的跨度均較小，但是種新的花色。實(shí)例：1、日本大阪的此花大橋(原名北港大橋) 此花大橋?yàn)?50m+300m+150m三跨連續(xù)鋼箱梁自錨式單主纜懸索