斜拉橋第二節(jié)new

纜索承重橋梁—斜拉橋（二）1_____________________________王志強(qiáng)，同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系，橋梁館404室聯(lián)系電話：65983115-2404：Email:wangzhiq@受力特點(diǎn)斜拉橋的傳力路徑主梁與斜拉索相互作用特點(diǎn)橋塔與斜拉索相互作用特點(diǎn)主梁、橋塔和索相互耦合特點(diǎn)斜拉橋受力特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)體系（按梁、索、塔和墩的不同結(jié)合方式）結(jié)構(gòu)體系依據(jù)支承體系劃分的結(jié)構(gòu)體系類型依據(jù)錨拉體系劃分的結(jié)構(gòu)體系類型斜拉橋傳力路徑示意簡(jiǎn)單桁架橋的傳力受力體系橋面體系支撐體系主梁斜拉索橋塔壓彎構(gòu)件，稀索以受彎為主，密索以受壓為主。受拉構(gòu)件；豎向形成多個(gè)彈性支撐，水平向形成對(duì)主梁的階梯狀軸向力。剛性支撐，壓彎構(gòu)件，以受壓為主。受力特點(diǎn)_傳力路徑主梁在斜拉索支承下，主梁像多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)梁那樣工作，使“局部跨度”顯著減小，讓“整體跨度”能顯著提高，主梁高度“相對(duì)”降低。受力特點(diǎn)_主梁與斜拉索相互作用特點(diǎn)斜拉橋主梁變形特點(diǎn)連續(xù)梁橋主梁變形特點(diǎn)受力特點(diǎn)_主梁與斜拉索相互作用特點(diǎn)斜拉橋主梁受力特點(diǎn)連續(xù)梁橋主梁受力的特點(diǎn)斜拉橋是高次內(nèi)部超靜定結(jié)構(gòu)，可通過調(diào)整拉索的張拉力來改善主梁和塔柱的恒載作用狀態(tài)；設(shè)計(jì)合理的斜拉橋在恒載作用下，主梁彎矩與剪力應(yīng)接近多跨連續(xù)梁、塔柱基本只承擔(dān)軸向壓力。受力特點(diǎn)_主梁與斜拉索相互作用特點(diǎn)受力特點(diǎn)_主梁與斜拉索相互作用特點(diǎn)主梁恒載彎矩圖主梁恒載剪力圖主梁恒載軸力圖橋塔恒載載軸力圖圖受力特點(diǎn)點(diǎn)_橋塔與斜斜拉索相相互作用用特點(diǎn)自重與斜斜拉索張張力的豎豎向分力力表現(xiàn)為為軸力；；兩側(cè)索力力縱向不不平衡的的水平力力產(chǎn)生彎彎矩；順橋向的的剛度與與端錨索的關(guān)系很很大。在不對(duì)稱稱荷載作作用下，，拉索對(duì)對(duì)主梁的的彈性支支承作用用將受塔塔柱順橋橋向彎曲曲的影響響。限制塔頂頂水平位位移是控控制主梁梁內(nèi)力的的關(guān)鍵，，邊跨的的端錨索索對(duì)主跨跨受力起起著至關(guān)關(guān)重要的的作用。。受力特點(diǎn)點(diǎn)_主梁、橋橋塔和斜斜拉索相相互耦合合特點(diǎn)中跨作用用活載時(shí)時(shí)，中跨跨主梁下下?lián)?、索索力增加加，塔柱柱向中跨跨彎曲；；邊跨端錨錨索及輔輔助墩處處拉索比比跨內(nèi)其其它拉索索剛度大大，比其其它拉索索的索力力增大更更多，并并限制了了塔頂向向跨中移移動(dòng)，使使中跨主主梁的正正彎矩及及撓度減減小。受力特點(diǎn)點(diǎn)_主梁、橋橋塔和斜斜拉索相相互耦合合特點(diǎn)荷載作用用在邊跨跨時(shí)，由由于有邊邊墩或有有輔助墩墩的支承承，主梁梁的彎矩矩和撓度度較小。。引起的塔塔頂水平平位移也也較小，，從而中中跨主梁梁負(fù)彎矩矩也較小小。受力特點(diǎn)點(diǎn)_主梁、橋橋塔和斜斜拉索相相互耦合合特點(diǎn)三跨斜拉拉橋主梁梁的最大大彎矩與與連續(xù)梁梁有很大大不同，，活載彎彎矩包絡(luò)絡(luò)圖見右右上角圖圖。受力特點(diǎn)點(diǎn)_主梁、橋橋塔和斜斜拉索相相互耦合合特點(diǎn)斜拉橋是是由上部部結(jié)構(gòu)的的主梁、、拉索、、索塔及及下部結(jié)結(jié)構(gòu)橋墩墩、橋臺(tái)臺(tái)等基本本構(gòu)件組組成的組組合體系系。斜拉拉橋的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系可以根根據(jù)主梁、拉拉索、索索塔和橋橋墩的不不同結(jié)合合方式（（支承體體系）形成不同同的結(jié)構(gòu)構(gòu)體系，，也可以以根據(jù)拉索的錨錨拉體系系來形成斜斜拉橋的的不同結(jié)結(jié)構(gòu)體系系。斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系依據(jù)支承承體系劃劃分的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系類型斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系漂浮體系系（塔墩固固結(jié)、塔塔梁分離離）依據(jù)支承承體系劃劃分的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系類型斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系主梁除兩兩端有支支座支承承外，其其余位置置均由拉拉索支承承，成為為縱向可可自由漂漂移的多多點(diǎn)彈性性支承連連續(xù)梁。。飄浮體系系的主要要缺點(diǎn)是是：采用懸臂臂施工時(shí)時(shí)，塔柱柱需臨時(shí)時(shí)固結(jié)，，以抵抗抗施工時(shí)時(shí)不平衡衡彎矩和和縱向剪剪力。飄浮體系系的主要要優(yōu)點(diǎn)是是：滿載時(shí)塔塔柱處主主梁不出出現(xiàn)負(fù)彎彎矩峰值值，溫度度及混凝凝土收縮縮、徐變變內(nèi)力較較小，主主梁變形形平緩、、受力均均勻；地震時(shí)主主梁的縱縱向擺動(dòng)動(dòng)可起到到抗震消消能作用用，地震震烈度較較高地區(qū)區(qū)應(yīng)優(yōu)先先考慮選選擇這種種體系；；但應(yīng)在塔塔梁交接接處對(duì)飄飄浮的主主梁施加加一定的的橫向柔柔性約束束，以抵抵抗風(fēng)力力、地震震力等引引起的橫橫向沖擊擊力；塔梁交接接處施加加橫橋向向約束，，可提高高主梁橫橫橋向自自振頻率率、改善善動(dòng)力性性能。半漂浮體體系：塔墩固結(jié)結(jié)、塔梁梁分離，，塔墩處處主梁下下設(shè)置豎豎向支承承。依據(jù)支承承體系劃劃分的結(jié)結(jié)構(gòu)體系系類型斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系半漂浮體體系比全全漂浮體體系具有有主梁剛剛度大的的優(yōu)點(diǎn)；；對(duì)限制主主梁縱向向位移更更為有利利；省去了將將施工臨臨時(shí)支承承換成0號(hào)索的復(fù)復(fù)雜工序序；缺點(diǎn)是但主梁在在塔墩支支承處出出現(xiàn)負(fù)彎彎矩峰值值，溫度度及混凝凝土收縮縮、徐變變引起的的內(nèi)力也也較大，，通常須須加強(qiáng)支支承區(qū)段段的主梁梁截面或或采取其其它措施施。塔梁固結(jié)結(jié)體系塔梁固結(jié)結(jié)、塔墩墩分離塔梁固結(jié)結(jié)體系的的主要優(yōu)優(yōu)點(diǎn)是：：取消了承承受很大大彎矩的的下塔柱柱，代之之以一般般橋墩，，使塔柱柱和主梁梁的溫度度次內(nèi)力力消除；；可顯著著減小主主梁中央央段承受受的軸向向拉力。。塔梁固結(jié)結(jié)體系的的主要缺缺點(diǎn)是：：中跨滿載載時(shí)，主主梁在墩墩頂處的的轉(zhuǎn)角導(dǎo)導(dǎo)致塔頂頂產(chǎn)生較較大水平平位移，，顯著增增大了主主梁跨中中撓度和和邊跨負(fù)負(fù)彎矩；；拉索體系系提高結(jié)結(jié)構(gòu)剛度度的效果果很差，，全橋剛剛度主要要取決與與主梁剛剛度，主主梁大多多采用梁梁高較大大的箱形形截面；；上部結(jié)構(gòu)構(gòu)的反力力均由支支座傳給給橋墩，，要求設(shè)設(shè)置很大大噸位的的支座，，限制了了在大跨跨度橋梁梁上的應(yīng)應(yīng)用；體系動(dòng)力力特性不不理想，，對(duì)于抗抗風(fēng)、抗抗震不利利，不宜宜在大跨跨度橋梁梁上應(yīng)用用。剛構(gòu)體系系主梁、塔塔和墩三三者為固固結(jié)塔梁墩固固結(jié)體系系優(yōu)點(diǎn)是是：結(jié)構(gòu)剛度度大；主梁和塔塔柱的撓撓度均較較小，不不需要大大噸位支支座；最適合用用懸臂法法施工；；在獨(dú)塔雙雙跨式斜斜拉橋中中，邊墩墩設(shè)置活活動(dòng)支座座可以使使主梁縱縱向自由由伸縮，，故該體體系得到到廣泛應(yīng)應(yīng)用。協(xié)作體系系斜拉橋橋斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系協(xié)作體系系斜拉橋橋——主梁端部部直接與與連續(xù)梁梁或連續(xù)續(xù)剛構(gòu)完完全聯(lián)結(jié)結(jié)一體的的斜拉橋橋。利用連續(xù)續(xù)梁或連連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)的負(fù)彎彎矩卸載載作用，，減少遠(yuǎn)遠(yuǎn)離塔柱柱段主梁梁的正彎彎矩，減減少拉索索用量、、降低總總造價(jià)；；能在拉索索用量相相同的條條件下獲獲得更大大的跨徑徑，增加加橋面連連續(xù)長(zhǎng)度度，提高高行車舒舒適度。。梁體的支支承體系系斜拉橋的的梁體除除了用斜斜拉索以以彈性支支點(diǎn)的形形式支承承外，其其縱、橫橫和豎三三個(gè)方向向均應(yīng)在在邊墩及及塔墩上上有所支支承，塔塔梁墩固固結(jié)也是是一種支支承形式式，除此此之外還還可以采采用活動(dòng)動(dòng)支座（（M），固定定支座（（F）、鉸（（H）阻尼減減震支座座（D）和彈性性支點(diǎn)等等多種方方式的支支承。1、豎向的的支承2、橫向的的支承3、縱向的的支承(縱橋向支支承條件件要考慮慮地震力力、溫度度變化、、制動(dòng)力力和風(fēng)力力等)阻尼減震震裝置順橋向全全橋支座座形式布布置采用一處處固定支支承，其其余可縱縱向滑動(dòng)動(dòng)采用多處處固定支支承采用水平平彈性固固定支承承采用飄浮浮式按拉索的的錨拉體體系分類類自錨式斜斜拉橋地錨式斜斜拉橋斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系錨拉體系系與主梁梁軸力的的關(guān)系部分地錨錨式斜拉拉橋鄖陽(yáng)漢江江橋斜拉橋主主梁內(nèi)的的軸力隨隨斜拉橋橋的斜索索錨拉體體系及梁梁體支承承條件不不同而變變化。三跨斜拉拉橋梁體體軸力ChristianMenn設(shè)計(jì)的建建于1981年的甘特特(Ganter)大橋部分斜拉拉橋（矮矮塔）斜拉橋的的結(jié)構(gòu)體體系小田原港（（OdawaraBlueway)橋,1994部分斜拉橋橋（矮塔））斜拉橋的結(jié)結(jié)構(gòu)體系1988年法國(guó)工程程師J.MathivateExtra-dosedPrestressingConcreteBridge瑞士森尼伯伯格(Sunniberg)橋，1994,5跨跨，140米部分斜拉橋橋（矮塔））斜拉橋的結(jié)結(jié)構(gòu)體系部分斜拉橋橋——兼有斜拉橋橋與連續(xù)梁梁或連續(xù)剛剛構(gòu)橋受力力和構(gòu)造特特點(diǎn)，有斜斜拉索和塔塔柱類似構(gòu)構(gòu)造但非索索支承結(jié)構(gòu)構(gòu)，有連續(xù)續(xù)梁或連續(xù)續(xù)剛構(gòu)的構(gòu)構(gòu)造特點(diǎn)和和外部受力力圖式但有有別其受力力；斜拉索只分分擔(dān)部分荷荷載，其余余仍由主梁梁及其內(nèi)預(yù)預(yù)應(yīng)力鋼束束承擔(dān)，這這就是所謂謂部分斜拉拉橋名稱的的來源。部分斜拉橋橋的塔高約約為常規(guī)斜斜拉橋的一一半，故也也俗稱矮塔塔斜拉橋；；福建樟洲戰(zhàn)戰(zhàn)備橋斜拉橋結(jié)構(gòu)構(gòu)示意圖及及其彎矩示示意圖矮塔斜拉橋橋結(jié)構(gòu)示意意圖及其彎彎矩示意圖圖三跨連續(xù)梁梁結(jié)構(gòu)示意意圖及其彎彎矩示意圖圖塔柱處的主主梁高度也也約為常規(guī)規(guī)連續(xù)梁或或連續(xù)剛構(gòu)構(gòu)橋的一半半；塔高低、斜斜拉索傾角角小，拉索索承擔(dān)的荷荷載比例小