懸索橋構造特點與設計特點概述

懸索橋構構造特點點與設計計特點概概述8.1懸索橋概概述懸索橋的的定義懸索橋由由主纜索索、塔架架、錨碇碇、吊桿桿、加勁勁梁和橋橋面等主主要構件件所組成成，橋面面荷載經(jīng)經(jīng)加勁梁梁、吊桿桿傳給主主纜索，，再由主主纜索傳傳至塔架架和兩端端的錨碇碇。8.1懸索橋概概述懸索橋的的發(fā)展1883年，第一一座現(xiàn)代代懸索橋橋，美國國Brooklyn橋，主跨486m1931年，第一一座突破破千米的的懸索橋橋—主跨1006米的美國國紐約華華盛頓橋橋1937年，主跨跨1280米的懸索索橋，美美國舊金金山金門門大橋1940年，美國國華盛頓頓州塔科馬懸懸索橋8.1懸索橋概概述懸索橋的的發(fā)展1997年，丹麥麥大海帶帶橋,主跨1624米懸索橋橋1997年，中國國香港青青馬大橋橋,主跨1377米,是當時最最大跨度度公鐵二二用懸索索橋1998年，日本本明石海海峽大橋橋，主跨跨1991米，是世世界最大大跨度懸懸索橋1999年，中國國江陰長長江大橋橋，主跨跨1385米，中國國第一座座超千米米懸索橋橋8.1懸索橋概概述懸索橋的的發(fā)展進入二十十世紀以以來，懸懸索橋進進入了一一個朝低高度主主梁、高強度材材料和大跨徑方向發(fā)展展的階段段，加勁勁梁以桁桁架為主主，梁的的高跨比比在1/150左右。二戰(zhàn)后，，懸索橋橋進入了了新的發(fā)發(fā)展時期期，歐洲洲各國采采用了抗抗風性能能好的薄壁箱形形截面加加勁梁。8.1懸索橋概概述我國懸索索橋的發(fā)發(fā)展汕頭海灣灣大橋西陵長江江大橋(主跨900米)廣東虎門門大橋(主跨888米)香港青馬馬橋(主跨1377米)江陰長江江大橋（（主跨1385m）8.1懸索橋概述述按錨固形式式分地錨式：主主纜拉力依依靠錨固體體傳遞給地地基。自錨式：主主纜拉力水水平分力直直接傳遞給給加勁梁（（軸向壓力力）承受；；豎直分力力（較?。┯啥酥c點承受。適適宜：跨度度不大、軟軟土地基、、城市橋等等。按力學性態(tài)態(tài)分柔性懸索橋橋剛性懸索橋橋8.1懸索橋概述述典型的懸索索橋美國新的舊舊金山海灣灣大橋方案案8.1懸索橋概述述典型的懸索索橋美國金門大大橋8.1懸索橋概述述典型的懸索索橋明石海峽橋橋8.1懸索橋概述述典型的懸索索橋江陰長江公公路大橋8.2懸索橋構造造特點主纜結構體系中中的主要承承重構件；；通過塔頂頂索鞍懸掛掛在主塔上上并錨固于于兩端錨固固體中的柔性承重構構件。8.2懸索橋構造造特點主塔是懸索橋抵抵抗豎向荷載的主要承重重構件；支支承主纜的的重要構件件8.2懸索橋構造造特點加勁梁懸索橋承受受風荷載和和其它橫向水平力力的主要構件件，提供橋面和和防止橋面面發(fā)生過大大的撓曲變變形和扭曲曲變形，主要承受彎彎曲內力8.2懸索橋構造造特點吊索將加勁梁自自重、外荷荷載傳遞到到主纜的傳傳力構件，，是連系加加勁梁和主主纜的紐帶帶。8.2懸索橋構造造特點錨碇錨固主纜的的結構，它它將主纜中中的拉力傳傳遞給地基基8.3懸索橋的構構造特點主纜結構形式雙面平行主主纜（絕大大多數(shù)）；；單面主纜纜；空間主主纜；復式式主纜（雙雙鏈吊橋：：朝陽大大橋）。截面形狀（（六角形））尖頂形；平頂形；方陣式；8.3懸索橋的構構造特點主纜編制方法——AS法通過牽引索索作來回走走動的編絲絲輪，每次次將兩根鋼鋼絲從一端端拉到另一一端，待鋼鋼絲達到一一定數(shù)量后后（可達400～500根）編扎成成一根索股股。鋼束股股數(shù)較少，，便于集中中錨固，起起吊設備輕輕便；架設設主纜時抗抗風較弱所所需勞動力力也較多。。8.3懸索橋的構構造特點主纜編制方法——PS法避免了鋼絲絲編成鋼絲絲束股的作作業(yè)從而加加快主纜的的施工進度度，但要求求大噸位的的起重運輸輸設備和拽拽拉設備來來搬運鋼絲絲束股。目目前多采用用61、91、127Φ5左右鋼絲，，最重可達達40噸。8.3懸索橋的構構造特點主纜的保護護銹蝕原因架設期間水水份進入；；防護完成成后線形變變化、溫度度變化引起起伸縮而導導致粗糙表表面的油漆漆開裂和索索夾上受損損的密封部部位開裂，，水的滲入入導致主纜纜濕度高而而銹蝕。防護方法施工期間鍍鍍鋅鋼絲外外涂底漆或或者樹脂類類，然后手手工滿刮膩膩子，再纏纏繞鋼絲（（退火鍍鋅鋅Φ4鋼絲），最最后作外涂涂裝。8.3懸索橋的構構造特點改良措施：：以S形截面的纏纏繞鋼絲代代替圓端面面鋼絲，使使主纜表面面光滑、絲絲絲相扣，，油漆不易易開裂、水水不能滲入入。開空氣導入入法：將除除濕機產生生的干燥空空氣用管道道輸送，通通過入口索索夾輸入主主纜，經(jīng)出出口索夾排排出主纜（（出入口索索夾間距140米左右），，一般可維維持相對濕濕度在40％以下。8.3懸索橋的構構造特點吊索布置形式：：豎直；傾傾斜（提高高整體振動動時的結構構阻尼值））。材料：剛性性吊桿（少少量小跨：：圓鋼或鋼鋼管）；柔柔性吊索：：鋼絲繩或或者平行鋼鋼絲索（多多采用）。。8.3懸索橋的構構造特點吊索鋼絲繩索繩心式：以以一股鋼絲絲繩為中央央形心，外外圍用鋼絲絲束股圍繞繞扭絞而成成。股心式：7股鋼絲束股股扭絞而成成，中央一一股為股心心。注意：鋼絲絲束股的扭扭絞方向與與其間鋼絲絲的扭轉方方向相反。。平行鋼絲索索（PWS）：多根Φ5～7鍍鋅鋼絲外外加PE套管。8.3懸索橋的構構造特點索夾作用剛性索夾與與柔而松的的主纜索體體間的連接接為不穩(wěn)定定連接。依依靠摩擦力力來保證主主纜在受拉拉產生收縮縮變形時也也不致滑動動。8.3懸索橋的構構造特點索夾構造六邊形（中中小跨）：：少用；圓形一對鑄鋼半半圓構件以以高強螺栓栓相連接，，依靠高強強螺栓擰緊緊8.3懸索橋的構構造特點吊索與索夾夾的聯(lián)結方方式4股騎跨式兩根兩端帶帶錨頭的鋼鋼絲繩索繞繞跨在索夾夾頂部的嵌嵌索槽中，，錨頭與加加勁梁連接接。不宜用用平行鋼絲絲索，索夾夾分左右兩兩半。8.3懸索橋的構構造特點吊索與索夾夾的聯(lián)結方方式雙股銷鉸式式兩根下端帶帶錨頭、上上端帶銷鉸鉸的鋼絲繩繩索或平行行鋼絲索，，上端利用用銷鉸與索索夾下的耳耳板（吊板板）連接，，下端用錨錨頭或者同同樣用銷鉸鉸與加勁梁梁連接。索索夾分上下下兩半。8.3懸索橋的構構造特點吊索與索夾夾的聯(lián)結方方式8.3懸索橋的構構造特點吊索與主纜纜連接4股騎跨式8.3懸索橋的構造特點吊索與主纜纜連接雙股銷鉸式式

索箍索索夾8.3懸索橋的構造特點騎跨式吊索索

與主纜纜（索夾））

以及與與加勁梁之之間的連連接8.3懸索橋的構構造特點橋塔材料圬工（古老老、小跨簡簡易）鋼筋砼（框框架式；實實心矩形或或者箱形））最高155米鋼（框架式式、桁架式式；箱形、、多格箱形形、H形）8.3懸索橋的構構造特點橋塔橋塔縱向結結構形式搖柱塔（擺動式））：單柱塔塔下設鉸、、塔頂索鞍鞍固定于塔塔，適于小小跨。柔性塔：一般為下下端固定式式，塔頂水水平變位量量相對較大大，適于大大跨。剛性塔：塔頂水平平變位量相相對較小，，單柱或者者A形，多用于于多跨懸索索橋的中間間塔柱，縱縱向剛度較較大，塔頂頂位移小從從而減小加加勁梁內的的應力。8.3懸索橋的構構造特點橋塔橋塔橫向結結構形式：：剛構式（框框架式）：：單層或者者多層門架架，明快簡簡潔桁架式：若若干組交叉叉的斜桿與與水平橫梁梁組成桁架架，施工時時稍顯困難難混合式：僅僅在橋面以以下設置交交叉斜桿以以改善受力力和經(jīng)濟性性能8.3懸索橋構造造特點橋塔8.3懸索橋的構構造特點橋塔塔柱橫向可可豎直或者者稍帶傾斜斜（斜柱式式）或轉折折點（折柱柱式），后后兩者穩(wěn)定定性能好且且較為經(jīng)濟濟。鋼筋砼剛構構式橋塔是是懸索橋的的橋塔最佳佳選擇。8.3懸索橋構造造特點加勁梁8.3懸索橋的構構造特點加勁梁比較項目加勁梁形式鋼桁梁鋼箱梁砼箱梁抗風性能渦流激振最不易發(fā)生易發(fā)生不易發(fā)生自激振動可能性大可能性小靜態(tài)阻力系數(shù)大小小風致變形大小小結構剛度小大結構梁高高低低用鋼量最大低最低橋面系一般與主梁分離一般與主梁結合為整體為主梁的一部分制造制造桿件多，節(jié)點結構復雜，標準化大量生產困難箱梁由板構件組成，標準化大量生產容易工廠預制節(jié)段，標準化生產容易施工架設單根桿件平面構件立體節(jié)段多樣化節(jié)段法架設或與現(xiàn)澆節(jié)段并用預制節(jié)段法養(yǎng)護養(yǎng)護維修油漆養(yǎng)護難油漆養(yǎng)護方便一般無需養(yǎng)護橋面菲結合型損傷時易與主梁結合損傷難維修損傷時易維修此外，鋼板板梁也有采用8.3懸索橋的構構造特點錨碇（地錨式懸索索橋）由主纜的錨碇碇架及固定定裝置、錨錨塊、錨塊塊基礎組成成基本分類重力式錨碇碇隧道式錨碇碇巖錨8.3懸索橋的構構造特點錨碇（地錨式懸索索橋）重力式錨碇碇：依靠錨塊自重來抵抗主纜纜的豎直分分力，水平平分力則由由錨碇與地地基之間的的摩阻力（（包括側壁壁的）或者者嵌固阻力力來抵抗。。前錨式：主主纜采用PS法施工時的的纜索錨固固方式，支支承（定位位）鋼構架架與傳力鋼鋼構架的結結合。后錨式：主纜采用AS法施工時的的纜索錨固固方式，鑄鑄鋼索靴與與眼桿的結結合。目前預應力力錨拉工藝藝已經(jīng)陸續(xù)續(xù)取代前兩兩者。8.3懸索橋的構構造特點錨碇（地錨式懸索索橋）隧道式錨碇碇（巖洞式式）主纜散開后后各索股通通過巖洞中中的混凝土土錨塊內埋埋設的錨梁梁與拉桿的的伸出端連連接，并利利用預應力力工藝調整整松緊。巖錨（巖孔孔錨）：各索股先分分散在各個個巖孔內（（每股一個個孔），最最后再進入入錨固室。。8.3懸索橋的構構造特點錨碇（地錨式懸索索橋）8.3懸索橋的構構造特點（（重力錨錨碇實例））8.3懸索橋的構構造特點目前常采用用的錨碇構構造8.3懸索橋的構構造特點其它的特殊殊的錨碇多跨懸索橋橋的共用錨錨墩三角形空腹腹構架式重重力錨平板式重力力錨軟土層中的的深基礎重重力錨8.3懸索橋的構構造特點索鞍（鞍座座）塔頂主索鞍鞍塔頂主索鞍鞍邊跨靠近岸岸端的墩架架或鋼排架架的頂部，，改變主纜纜在豎平面面內的傾角角展束錨固索索鞍多設置在橋橋臺上，使使構成主纜纜的許多鋼鋼絲束股在在水平向及及豎直向分分散開的支支撐鞍座，，并導引各各索股入錨錨固部分。。8.3懸索橋的構構造特點索鞍（鞍座座）塔頂主索鞍鞍：鞍槽、腹板板底板和加加勁肋板等等（腹板傳傳遞鞍槽壓壓力，橫肋肋加強）構構成布置形式：：兩塊斜腹板板；單（兩兩）塊豎腹腹板8.3懸索橋的構構造特點索鞍（鞍座座）塔頂鞍槽的的縱向曲率率半徑：縱向圓弧半半徑（可為為縱向非對對稱多段圓圓?。┎恍⌒∮谥骼|直直徑的8～12倍，，入入口口處處鞍鞍槽槽半半徑徑局局部部略略小小以以防防破破壞壞主主纜纜防防腐腐。。鞍槽槽的的截截面面形形狀狀：：配配合合主主纜纜鋼鋼絲絲索索股股的的排排列列形形狀狀。。制造造方方法法：：全全鑄鑄、、鑄鑄件件鞍鞍槽槽＋＋焊焊接接鋼鋼板板（（鑄鑄焊焊））———傾向向、、全全焊焊。。8.3懸索索橋橋的的構構造造特特點點散索索鞍鞍構造造形形式式：：為為調調節(jié)節(jié)主主纜纜在在各各種種條條件件下下的的長長度度變變化化，，散散索索鞍鞍由由輥輥軸軸、、搖搖軸軸支支承承，，或或者者作作成成擺擺柱柱構構件件。。鞍槽槽的的縱縱向向曲曲率率半半徑徑：：入入口口處處鞍鞍槽槽形形狀狀與與塔塔頂頂鞍鞍槽槽相相同同，，出出口口處處略略小小，，滿滿足足轉轉向向和和散散索索。。鞍槽槽的的截截面面形形狀狀：：配配合合主主纜纜鋼鋼絲絲索索股股的的排排列列形形狀狀。。8.3懸索索橋橋構構造造特特點點塔頂頂鞍鞍座座虎門主索鞍江陰主索鞍散索索鞍鞍8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點跨度度比比（（邊邊跨跨與與中中跨跨之之比比））一般般取取值值自自由由度度較較小小，，為為0.3～0.5單位位橋橋長長用用鋼鋼量量隨隨跨跨度度比比的的減減小小而而增增大大；；結構構的的豎豎向向變變形形及及豎豎向向撓撓角角隨隨跨跨度度比比的的減減小小而而減減小小取消消懸懸吊吊的的邊邊跨跨加加勁勁梁梁又又導導致致結結構構的的整整體體剛剛度度降降低低大跨跨懸懸索索橋橋多多小小邊邊跨跨來來增增加加剛剛度度的的同同時時又又使使用用鋼鋼量量較較省省，，跨跨度度比比在在0.2～0.4之間間。。8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點垂跨跨比比（（主主纜纜矢矢跨跨比比））（f/l）一一般般取取值值范范圍圍為為1/9～1/12垂跨跨比比對對主主纜纜拉拉力力影影響響較較大大，，垂垂跨跨比比越越小小主主纜纜拉拉力力越越大大鋼橋橋塔塔的的用用鋼鋼量量隨隨垂垂跨跨比比的的增增加加而而增增加加8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點垂跨跨比比（（主主纜纜矢矢跨跨比比））垂跨跨比比越越大大，，懸懸索索橋橋的的豎豎向向、、橫橫向向整整體體剛剛度度越越大大對振振動動特特性性的的影影響響：：垂垂跨跨比比增增大大時時，，豎豎向向撓撓振振固固有有頻頻率率和和極極慣慣矩矩降降低低；；扭扭振振固固有有頻頻率率增增大大8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點高跨跨比比（（加加勁勁梁梁高高與與主主孔孔跨跨度度之之比比））加勁勁梁梁在在恒恒載載作作用用下下除除了了承承受受與與吊吊索索節(jié)節(jié)間間長長度度有有關關的的撓撓曲曲應應力力外外，，一一般般處處于于無無應應力力狀狀態(tài)態(tài)，，加勁勁梁梁高高度度與與主主孔孔跨跨度度基基本本沒沒有有關關系系減小小加加勁勁梁梁豎豎向向變變形形的的有有效效辦辦法法是是減減小小跨跨度度比比而而不不是是增增大大加加勁勁梁梁高高度度8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點高跨跨比比（（加加勁勁梁梁高高與與主主孔孔跨跨度度之之比比））一般般而而言言，，桁桁架架式式加加勁勁梁梁的的高高度度為為8～14米，，箱箱型型加加勁勁梁梁高高度度為為2.5～4.5米。。已建建桁桁架架式式加加勁勁梁梁懸懸索索橋橋的的高高跨跨比比大大致致在在1/180～1/70；箱型型加加勁勁梁梁懸懸索索橋橋的的高高跨跨比比大大致致在在1/400～1/300；8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點寬跨跨比比一般般中中小小跨跨度度橋橋梁梁：：（（B/l）一一般般取取值值范范圍圍為為大大于于等等于于1/20但是是大大跨跨度度懸懸索索橋橋的的寬寬跨跨比比尚尚無無合合理理而而科科學學的的標標準準。。8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點寬跨跨比比一般般而而言言，，寬寬跨跨比比越越大大，，梁梁體體越越寬寬，，梁梁體體橫橫向向撓撓曲曲剛剛度度越越大大已建建大大跨跨度度懸懸索索橋橋的的寬寬跨跨比比大大致致在在1/40～1/60。8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點加勁勁梁梁的的支支承承體體系系簡支支（（雙雙鉸鉸））體體系系適于于邊邊跨跨建建筑筑高高度度小小、、曲曲線線邊邊跨跨。。由由于于邊邊跨跨主主纜纜的的垂垂度度較較小小對對荷荷載載變變形形有有利利，，架架設設主主纜纜時時索索鞍鞍預預偏偏量量較較大大；；梁梁端端用用吊吊桿桿或或者者擺擺柱柱作作支支撐撐的的懸懸浮浮體體系系，，縱縱向向位位移移不不受受限限制制。。不不太太適適合合鐵鐵路路橋橋。。8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點加勁勁梁梁的的支支承承體體系系連續(xù)續(xù)體體系系加勁勁梁梁撓撓度度（（豎豎向向及及橫橫向向））、、梁梁端端角角變變位位及及伸伸縮縮量量較較小小。。但但是是，，主主塔塔支支點點處處產產生生較較大大彎彎距距；；梁梁穿穿過過塔塔，，使使塔塔柱柱間間橫橫向向間間距距大大，，基基礎礎尺尺寸寸也也相相應應加加大大；；制制造造、、架架設設誤誤差差以以及及基基礎礎的的不不均均勻勻沉沉降降對對加加勁勁梁梁應應力力影影響響較較大大。。8.4懸索索橋橋的的結結構構設設計計特特點點加勁勁梁梁的的支支承承體體系系：單跨跨懸懸索索橋橋中中的的一一些些特特殊殊布布置置：：單跨跨懸懸索索橋橋加加勁勁梁梁在在兩兩個個非非懸懸吊吊的的邊邊跨跨內內各各帶帶有有連連續(xù)續(xù)伸伸出出段段。?？煽捎杏行p減