橋梁工程之斜拉橋講義（PPT77）

斜拉橋組成：主梁、索塔和和斜拉索。主梁：一般采采用混凝土結結構、鋼-混凝土組合結結構或鋼結構構。索塔：大都采采用混凝土結結構。斜拉索：采用用高強材料（高高強鋼絲或鋼鋼絞線）荷載傳遞路徑徑：斜拉索的兩端端分別錨固在在主梁和索塔塔上，將主梁梁的恒載與車車輛荷載傳遞遞至索塔，再再通過索塔傳傳至地基。與連續(xù)梁的比比較主梁在斜拉索索的各點支承承下，像多跨彈性支承承的連續(xù)梁。。同跨數(shù)的斜拉拉橋與連續(xù)梁梁橋相比，彎矩值大大降降低。斜拉橋主梁尺寸大大大降低，梁高一般為為跨度的1/50~1/200，甚至更小，，從而自重顯顯著減輕，既既節(jié)省了材料料，又能大幅幅度地增大橋橋梁的跨越能能力。主跨排前十的的斜拉橋孔跨布局雙塔三跨：主跨跨徑較大大，適用于跨跨越較寬的河河流及海面。。邊主跨之比比應考慮全橋橋的剛度、拉拉索的疲勞強強度等因素。。對于公路橋梁，合合理的邊主跨跨之比為0.4~0.45，鐵路橋梁宜宜為0.2~0.25.獨塔雙跨：主孔跨徑一般般比雙塔三跨跨式的小，特特別適用于跨跨越中小河流流、谷地及作作為跨線橋。。邊主跨之比為為（0.5～0.8），但大多數(shù)數(shù)為0.66。三塔四跨式和和多塔多跨式式：很少采用。因因為中間塔沒沒有端錨索來來有效限制它它的變位。采采用增加主梁梁剛度和索塔塔剛度增加了了工程量。如如必須采用多多塔多跨，可可將中間塔做成成剛性索塔，或用長拉索將中中間塔頂分別別錨固在兩個個邊塔的塔頂頂或塔底，還有一種方方法是加粗尾尾索并并在錨錨固尾尾索的的梁段段上壓壓重。輔助墩墩與邊邊引跨跨：活載往往往在在邊跨跨梁端端附近近區(qū)域域產生生很大大的正正彎矩矩，并并導致致梁體體轉動動，伸伸縮縫縫易受受損，，一般般設置置輔助助墩加加以解解決。。設輔助墩墩也可可減小小拉索索應力力變幅幅，提提高主主跨剛剛度，，緩和和端支支點負負反力力。索塔布布置索塔：：索力力傳至至基礎礎的關關鍵構構件。。恒載載作用用下，，索塔應應盡可可能處處于軸軸心受受壓狀狀態(tài)。。橫橋向向布置置單索面面：在橫橋橋方向向只有有單個個支撐撐點，，抗扭扭剛度度低，，不利利于承承受偏偏心活活載，，抗風性性能以以及施施工穩(wěn)穩(wěn)定性性差，主梁梁一般般采用用箱型型截面面。適用：：具有有中央央分隔隔帶的的橋梁梁，利利用分分隔帶帶布置置索面面。優(yōu)點：：橋面有有效寬寬度大大，橋橋墩布布置靈靈活，，視野野寬闊闊。索面布布置雙索面面：結構抗扭剛剛度大大，動動力抗抗風性性能好好。因此此對主主梁的的抗扭扭剛度度要求求小，，但是是為了了結構構抗風風要求求以及及懸臂臂施工工中的的安全全考慮慮，主主梁截截面的的扭轉轉剛度度也不不宜設設置太太小。。索面形形狀輻射形形：沿主梁梁均勻勻分布布，而而在索塔上上集中中于塔塔頂一一點。。優(yōu)點：：由于于斜拉拉索與與水平平面的的的平平均交交角較較大，，故拉索的的垂直直分力力對主主梁的的支承承效果果也大大。缺點：：?豎琴形形：斜拉索索平行行排列列，索索少時時顯得得比較較簡潔潔，并并可簡簡化斜斜拉索索與索索塔的的連接接構造造，塔塔上錨固點點分散散，對對索塔塔受力力有利利。缺點：：?扇形：：斜拉拉索不不相互互平行行，兼兼有輻輻射形形與豎豎琴形形的優(yōu)優(yōu)點，，故獲獲得廣廣泛應應用。。索距的的布置置索距的的的布布置分分為“稀索索”與與“密密索””。在早早期的的斜拉拉橋中中都為為“稀稀索””，現(xiàn)現(xiàn)代斜斜拉橋橋多為為“密密索””。密索優(yōu)優(yōu)點：：（1）索距距小，，主梁梁彎矩矩??；；（2）索力力小，，錨固固點構構造簡簡單；；（3）錨固固點附附近應應力流流變化化小，，補強強范圍圍小；；（4）利于懸懸臂架架設與與換索索。主要結結構體體系按塔、、梁、、墩相相互結結合方方式，，可劃劃分為為漂浮體體系、、半漂漂浮體體系、、塔梁梁固結結體系系和剛剛構體體系；；按主梁梁的連連續(xù)方方式，，有連續(xù)體體系與與T構體系系；按斜拉拉索的的錨固固方式式，有有自錨體體系、、部分分地錨錨體系系和地地錨體體系；；按塔的的高度度不同同，有有常規(guī)斜斜拉橋橋與矮矮塔部部分斜斜拉橋橋體系系。特點：：塔墩墩固結結、塔塔梁分分離。主梁除兩端端有支支承外外，其其余部部分全全用拉拉索懸懸吊，，屬于于一種種在縱縱向可可稍作作浮動的多跨跨彈性性支承承連續(xù)續(xù)梁。。為了抵抵抗由由風力力等引引起主主梁的的橫向向水平平位移移，一一般在在塔柱柱與主主梁之之間設設置側向限限位支支座。。漂浮體體系優(yōu)點：：（1）主跨跨滿載載時，，塔柱處處的主主梁截截面無無負彎彎矩峰峰值；；（2）溫度、、收縮縮和徐徐變次次內力力均較較??；；（3）可以吸吸震消消能。。缺點：：當采用懸懸臂施施工時時，塔塔柱處處主梁梁需臨臨時固固結，，成橋橋后解解除臨臨時固固結時時，主主梁會會發(fā)生生較大大縱向向擺動動。半漂浮浮體系系特點：：塔墩固固結，，主梁梁在塔塔墩上上設置置豎向向支承承。接近于于在跨跨度內內具有有彈性性支承承的三三跨連連續(xù)梁梁。缺點：：主梁梁內力力在塔塔墩支支點處處產生生急劇劇變化化，出現(xiàn)了了負彎彎矩尖尖峰，通常常須加強強支承承區(qū)段段的主主梁截截面。。在墩頂頂設置彈彈簧支支撐或或零號號索,可與漂漂浮體體系媲媲美，，且在在經濟濟與減減小縱縱向漂漂移方方面有有一定定好處處。塔梁固固結體體系特點：：塔梁固固結并并支承承在墩墩上。。一般只只在一一個塔塔柱處處設置置固定定支座座，其其余均均為縱縱向可可以活活動的的支座座。優(yōu)點：：主梁受受力比比較均均勻，，整體體升降降溫引引起的的溫度度應力力比較較小。。缺點：：上部部結構構重量量與活活載反反力都都需支支座傳傳給橋橋墩，，這就就需要設設置很很大噸噸位的的支座座，這樣樣給日日后的的養(yǎng)護護、更更換均均帶來來較大大的困困難。。剛構體體系特點：：塔、梁梁、墩墩相互互固結結，行成成跨內內具有有多點點彈性性支承承的剛剛構。。為消消除溫溫度應應力，，需要要墩具具有一一定的的柔性性，常用高高墩。優(yōu)點：：既免免除了了大型型支座座又能能滿足懸懸臂施施工的的穩(wěn)定定要求求。結構的的整體體剛度度比較較好，，主梁梁撓度度小。。缺點：：主梁梁固結結處負負彎矩矩大，，使固固結處處附近近截面面需要要加大大。T構體系系T構體系系與剛剛構體體系的的區(qū)別別是主梁跨跨中區(qū)區(qū)域無無軸拉拉力。具體體方法法：（1）在中中跨中中央部部分插入一一小跨跨懸掛掛結構構（活動動支座座，卸卸力））。（2）以剪力鉸鉸代替替懸掛掛結構構。這種種剪力力鉸的的功能能是只傳彎彎矩、、剪力力，不不傳軸軸力。部分地地錨體體系主跨很很大，，邊跨跨很小小時采采用。。矮塔部部分斜斜拉橋橋體系系塔高降降低能能提高高塔身身剛度度，但拉拉索的的水平平傾角角也將將減小小，故故矮塔塔部分分斜拉拉橋拉拉索不不能提提供足足夠的的支承承剛度度，要求主主梁的的剛度度較大大。受力性性能介介于梁梁式橋橋和斜斜拉橋橋之間間。特點：：塔矮。。常規(guī)斜斜拉橋橋塔高高與跨跨度比比為1/4~1/5,而部分分斜拉拉橋為為1/8~1/12。梁無索索區(qū)較較長，，沒有有端錨錨索。。邊跨與與主跨跨比值值大，，一般般大于于0.5。梁高較較大，，甚至至做成成變高高梁。。受力以以梁為為主，，索為為輔。。由于梁梁的剛剛度大大，活活載作作用下下斜拉拉索的的應力力變幅幅較小小。斜拉橋橋的主主要構構造（一））主梁作用：：將恒、、活載載分散散傳遞遞給拉拉索。梁的的剛度度越小小，則則承擔擔的彎彎矩越越小。。與拉索索及索索塔一一起成成為整整個橋橋梁的的一部部分，，主梁承承受的的力主主要是是拉索索的水水平分分力所所形成成的軸軸壓力力，因而而需有有足夠夠的剛剛度防止壓壓屈。抵抗橫橫向風風載與與地震震荷載載，并并將力傳傳給下下部結結構。主梁設設計需需考慮慮：拉索間間距較較大時時，采采用彎彎矩控控制設設計；；單索面面斜拉拉橋，，采用用扭轉轉控制制設計計；雙索面面密索索體系系，主主要考考慮軸軸壓力力和整整個橋橋的縱縱向彎彎曲；；需考慮一一定的的安全全儲備備。高跨比比：對對于雙雙索面面1/100~1/150;單索面面1/50~1/100,且高寬寬比不不宜小小于1/10。截面形形式實體梁梁式和和板式式主梁梁：適適用于于雙索索面斜斜拉橋橋，結結構簡簡單，，施工工方便便，空空氣動動力性性能合合理。。箱形截截面：：抗彎彎和抗抗扭剛剛度大大，能能適應應稀索索、密密索、、單索索面或或雙索索面等等不同同斜索索布置置。主梁據據材料料組合合有如如下方方式：：預應力力混凝凝土梁梁，稱稱混凝凝土斜斜拉橋橋鋼-混凝土土組合合梁，，稱組組合梁梁斜拉拉橋鋼主梁梁，稱稱鋼斜斜拉橋橋主跨為為鋼主主梁或或鋼-混凝土土組合合梁，，邊跨為為混凝凝土梁梁，稱稱為混混合式式斜拉拉橋。。（二））索塔塔組成：：塔柱柱、橫橫梁以以及其其他聯(lián)聯(lián)結構構件。。橫梁一一般分分為承重橫橫梁與非承重橫橫梁。前者為為設置主梁梁支座的的受彎橫橫梁，以及塔塔柱轉折折處的壓桿橫梁梁或拉桿桿橫梁；后者為為塔頂橫橫梁和塔柱無轉轉折的中中間橫梁梁。索塔截面面實心體索索塔一般般適用于于中小跨跨度，對對于小跨跨度可以以采用等等截面，，對于中中等跨度度用空心心截面。。矩形截面面宜將四四角做成成倒角或或圓角。種空心截截面包括括H形截面，，一般均均在每一一層拉索索錨頭處處增設水平隔板板。（三）拉拉索整體安裝裝拉索：：平行鋼絲絲索配冷冷鑄錨。。分散安裝裝拉索：：平行鋼絞絞線索配配夾片錨錨。拉索的錨錨固：拉拉索與混混凝土梁梁的錨固固、拉索索在索塔塔上的錨錨固。索與梁的的錨固形形式頂板錨固固塊：以箱梁頂頂板為基基礎，向向上下兩兩個方向向延伸加加厚。拉拉索水平平分力傳傳至梁截截面，垂垂直分力力由加勁肋斜斜桿平衡。適適用：箱箱內具有有加勁斜斜桿的單單索面斜斜拉橋。。箱內錨固固塊：錨固塊位位于頂板板之下和和兩個腹腹板之間間，并與與它們固固結在一一起。垂直分力力通過錨錨固塊左左右的腹腹板傳遞遞。適用范圍圍：兩個個分離式式單箱梁梁的雙索索面斜拉拉橋和帶帶有中間間箱室的的單索面面斜拉橋橋。斜隔板錨錨固：錨頭設在在梁底外外面。垂直分力力由斜隔隔板兩側側的腹板板以剪力力形式傳傳遞。適用范圍圍：兩個個分離式式單箱梁梁的雙索索面斜拉拉橋和帶帶有中間間箱室的的單索面面斜拉橋橋。梁底兩側側設錨固固塊：設在風嘴嘴實體之之下或邊邊腹板之之下。適用于雙雙索面斜斜拉橋。。梁兩側設設錨固塊塊錨塊設在在梁底。。適用于雙雙主梁或或板式截截面斜拉拉橋。拉索在索索塔上的的錨固在實體塔塔上交錯錯錨固。。在塔柱中中埋置鋼鋼管，再再將斜拉拉索穿入入和用錨錨頭錨固固在鋼管管上端的的錨墊板板上。在空心塔塔上作非非交錯錨錨固。在箱形橋橋塔的壁壁內配置置環(huán)向預預應力筋筋，以抵抵抗拉索索在箱壁壁內產生生的拉力力。采用鋼錨錨固梁錨錨固。將鋼錨固固梁擱置置在混凝凝土塔柱柱內側的的牛腿上上，斜索索通過埋埋設在塔塔壁中的的鋼管錨錨固在鋼鋼錨固梁梁兩端的的錨塊上上。利用鋼錨錨箱錨固固。整個鋼錨錨箱是由由各層的的鋼錨箱箱進行上上下焊接接而成，，然后將將錨箱用用焊釘使使之與混混凝土塔塔身連結結，用環(huán)環(huán)形預應應力筋將將錨箱夾夾在混凝凝土的塔塔柱內，，以增加加對拉索索水平荷荷載的抵抵抗力。。拉索的減減振氣動控制制法：將拉索的的光滑表表面做成成帶有螺螺旋凸紋紋、條形形凸紋、、V形凹紋或或圓形凸凸點的非非光滑表表面。優(yōu)點：提高拉索索表面的的粗糙度度，使氣氣流經過過拉索時時在表面面邊界層層形成湍湍流，從從而避免免渦激共振振的產生；；拉索表表面的凹凸紋能能阻礙