橋梁工程之斜拉橋講義

斜拉橋組成：主梁、索塔和斜拉索。主梁：一般采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)。索塔：大都采用混凝土結(jié)構(gòu)。斜拉索：采用高強(qiáng)材料（高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線）荷載傳遞路徑：斜拉索的兩端分別錨固在主梁和索塔上，將主梁的恒載與車輛荷載傳遞至索塔，再通過索塔傳至地基。與連續(xù)梁的比較主梁在斜拉索的各點(diǎn)支承下，像多跨彈性支承的連續(xù)梁。同跨數(shù)的斜拉橋與連續(xù)梁橋相比，彎矩值大大降低。斜拉橋主梁尺寸大大降低，梁高一般為跨度的1/50~1/200，甚至更小，從而自重顯著減輕，既節(jié)省了材料，又能大幅度地增大橋梁的跨越能力。主跨排前十的斜拉橋孔跨布局雙塔三跨：主跨跨徑較大，適用于跨越較寬的河流及海面。邊主跨之比應(yīng)考慮全橋的剛度、拉索的疲勞強(qiáng)度等因素。對于公路橋梁，合理的邊主跨之比為0.4~0.45，鐵路橋梁宜為0.2~0.25.獨(dú)塔雙跨：主孔跨徑一般比雙塔三跨式的小，特別適用于跨越中小河流、谷地及作為跨線橋。邊主跨之比為（0.5～0.8），但大多數(shù)為0.66。三塔四跨式和多塔多跨式：很少采用。因?yàn)橹虚g塔沒有端錨索來有效限制它的變位。采用增加主梁剛度和索塔剛度增加了工程量。如必須采用多塔多跨，可將中間塔做成剛性索塔，或用長拉索將中間塔頂分別錨固在兩個(gè)邊塔的塔頂或塔底，還有一種方法是加粗尾索并在錨固尾索的梁段上壓重。輔助墩與邊引跨：活載往往在邊跨梁端附近區(qū)域產(chǎn)生很大的正彎矩，并導(dǎo)致梁體轉(zhuǎn)動，伸縮縫易受損，一般設(shè)置輔助墩加以解決。設(shè)輔助墩也可減小拉索應(yīng)力變幅，提高主跨剛度，緩和端支點(diǎn)負(fù)反力。索塔布置索塔：索力傳至基礎(chǔ)的關(guān)鍵構(gòu)件。恒載作用下，索塔應(yīng)盡可能處于軸心受壓狀態(tài)。橫橋向布置單索面哥：在橫望橋方丈向只采有單窄個(gè)支框撐點(diǎn)謹(jǐn)，抗命扭剛斤度低奮，不田利于按承受完偏心崇活載肚，抗風(fēng)皮性能互以及活施工逗穩(wěn)定灘性差，主怠梁一戶般采裂用箱碰型截層面。適用討：具蝦有中斑央分務(wù)隔帶躁的橋狐梁，求利用拾分隔斃帶布席置索猛面。優(yōu)點(diǎn)珠：橋面咐有效蓋寬度癢大，朝橋墩茄布置斷靈活腥，視憐野寬侵闊。索面布掏置雙索面扶：結(jié)構(gòu)抗扭銜剛度渠大，感動力絲式抗風(fēng)踏性能得好。因叛此對脖主梁益的抗嘩扭剛謊度要辦求小松，但鞭是為塑了結(jié)圖構(gòu)抗拌風(fēng)要蜜求以柄及懸硬臂施薄工中到的安戒全考齊慮，穿主梁抬截面吵的扭屆轉(zhuǎn)剛偷度也置不宜枯設(shè)置根太小牙。索面歸形狀輻射啞形：沿主膊梁均妖勻分例布，柏而在索塔上像集中于舒塔頂一燃點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：滴由于斜火拉索與記水平面柏的的平謠均交角怒較大，哪故拉索的厚垂直分臉力對主水梁的支墓承效果區(qū)也大。缺點(diǎn)：?豎琴形叛：斜拉表索平池行排蹤蝶列，披索少紙時(shí)顯越得比感較簡養(yǎng)潔，傻并可穿簡化錯(cuò)斜拉滲索與下索塔結(jié)的連盡接構(gòu)致造，級塔上錨固漿點(diǎn)分取散，援對索律塔受川力有控利。缺點(diǎn)濾：?扇形：茄斜拉索斬不相互雖平行，往兼有輻劫射形與距豎琴形告的優(yōu)點(diǎn)哪，故獲瞞得廣泛賭應(yīng)用。索距款的布勿置索距的肅的布置弱分為“稀索蟲”與“德密索”。在統(tǒng)早期憂的斜勁拉橋軋中都那為“星稀索戚”，吩現(xiàn)代及斜拉鼻橋多圍為“泛密索雀”。密索革優(yōu)點(diǎn)耽：（1）索距閑小，主階梁彎矩姓小；（2）索什力小榨，錨蛙固點(diǎn)暈構(gòu)造民簡單矩；（3）錨瞇固點(diǎn)矮附近基應(yīng)力遙流變投化小留，補(bǔ)類強(qiáng)范顧圍小指；（4）利于付懸臂史架設(shè)辯與換旨索。主要優(yōu)結(jié)構(gòu)綢體系按塔巴、梁殊、墩訓(xùn)相互忙結(jié)合藍(lán)方式伶，可遮劃分垃為漂浮撒體系倉、半層漂浮盛體系夫、塔錘梁固化結(jié)體勿系和紀(jì)剛構(gòu)亞體系織；按主梁推的連續(xù)辯方式，槍有連續(xù)麻體系售與T構(gòu)體系；按斜今拉索桿的錨襖固方厲式，圈有自錨暗體系準(zhǔn)、部及分地骨錨體記系和闖地錨賢體系烘；按塔的擠高度不塊同，有常規(guī)銳斜拉漁橋與栗矮塔享部分臟斜拉遺橋體頁系。特點(diǎn)窩：塔提墩固票結(jié)、供塔梁摟分離。主梁除兩細(xì)端有惑支承怖外，錄其余撲部分之全用熄拉索哥懸吊牲，屬伍于一鉗種在孝縱向彼可稍去作浮動的多跨侄彈性支封承連續(xù)典梁。為了抵嚴(yán)抗由風(fēng)噸力等引流起主梁糠的橫向詢水平位萍移，一嘉般在塔憂柱與主鍬梁之間咐設(shè)置側(cè)向尊限位刮支座索。漂浮體慣系優(yōu)點(diǎn)嚼：（1）主遷跨滿域載時(shí)頁，塔柱賄處的弱主梁標(biāo)截面寧無負(fù)溫彎矩極峰值哄；（2）溫度、仆收縮和鞏徐變次集內(nèi)力均賞較小；（3）可以渾吸震爆消能興。缺點(diǎn)變：當(dāng)采用類懸臂母施工棚時(shí)，鏟塔柱肆處主笛梁需確臨時(shí)楊固結(jié)等，成蜓橋后擊解除物臨時(shí)什固結(jié)限時(shí)，躬主梁因會發(fā)負(fù)生較輔大縱匯向擺芽動。半漂污浮體童系特點(diǎn)肆：塔墩固苦結(jié)，主落梁在塔者墩上設(shè)美置豎向殘支承。接近虎于在澆跨度勸內(nèi)具族有彈牌性支事承的咐三跨府連續(xù)餡梁。缺點(diǎn)：困主梁內(nèi)縫力在塔迅墩支點(diǎn)義處產(chǎn)生寧急劇變扭化，出現(xiàn)了啞負(fù)彎矩榆尖峰，通常須加強(qiáng)麻支承區(qū)鍬段的主卻梁截面郵。在墩頂設(shè)置彈當(dāng)簧支撐壩或零號局索,可與漂墳浮體系描媲美，兵且在經(jīng)脹濟(jì)與減史小縱向物漂移方遇面有一咳定好處壺。塔梁制固結(jié)巴體系特點(diǎn)鹽：塔梁固礙結(jié)并支理承在墩獎(jiǎng)上。一般只雹在一個(gè)粥塔柱處小設(shè)置固捧定支座表，其余驅(qū)均為縱介向可以厭活動的唉支座。優(yōu)點(diǎn)：主梁受漢力比較狐均勻，曾整體升恥降溫引殲起的溫芬度應(yīng)力旦比較小乞。缺點(diǎn)：消上部結(jié)黑構(gòu)重量掌與活載厘反力都輪需支座峰傳給橋臨墩，這情就需要設(shè)到置很大場噸位的乖支座，這樣耐給日后融的養(yǎng)護(hù)競、更換貌均帶來酒較大的魂困難。剛構(gòu)志體系特點(diǎn)：塔、梁吃、墩相墓互固結(jié)，行成坊跨內(nèi)具漁有多點(diǎn)蛙彈性支拐承的剛哪構(gòu)。為研消除溫孕度應(yīng)力已，需要斗墩具有里一定的芹柔性，常用高亦墩。優(yōu)點(diǎn)椒：既房誠免除孔了大睬型支訓(xùn)座又粗能滿足懸執(zhí)臂施工抱的穩(wěn)定菠要求。結(jié)構(gòu)的雪整體剛綠度比較竄好，主揭梁撓度鹽小。缺點(diǎn)：灰主梁固擺結(jié)處負(fù)迷彎矩大察，使固恩結(jié)處附此近截面抗需要加給大。T構(gòu)體疾系T構(gòu)體苦系與揀剛構(gòu)檢體系蝦的區(qū)淹別是主梁跨防中區(qū)域杠無軸拉昂力。具體時(shí)方法：（1）在中吵跨中央桐部分插入一本小跨懸奴掛結(jié)構(gòu)（活動背支座，敏卸力）估。（2）以剪力鉸育代替懸茶掛結(jié)構(gòu)。這種鑒剪力鉸雹的功能唇是只傳水彎矩隙、剪瘡力，交不傳萌軸力。部分地育錨體系主跨呀很大單，邊流跨很逼小時(shí)隱采用曬。矮塔堤部分留斜拉姑橋體安系塔高降拉低能提縮慧高塔身揀剛度，但拉杯索的水拋平傾角信也將減蝕小，故堪矮塔部氏分斜拉然橋拉索預(yù)不能提衛(wèi)供足夠蕩的支承覺剛度，要求當(dāng)主梁沒的剛擱度較飯大。受力塊性能萌介于甩梁式慘橋和閣斜拉畝橋之犯間。特點(diǎn)助：塔矮。常規(guī)是斜拉霉橋塔由高與芳跨度栽比為1/銀4~蠻1/弦5,而部墳分斜萬拉橋沸為1/8演~1/駐12。梁無記索區(qū)撲較長沃，沒鍋有端跌錨索逝。邊跨與療主跨比理值大，傭一般大刃于0.5。梁高較很大，甚矩至做成獵變高梁登。受力品以梁途為主惹，索步為輔榮。由于鞋梁的柜剛度遍大，耳活載凈作用僑下斜副拉索費(fèi)的應(yīng)錢力變著幅較影小。斜拉橋送的主要蠻構(gòu)造（一業(yè)）主梁作用辛：將恒、確活載分蘭散傳遞妥給拉索。梁的塵剛度越縮慧小，則弄承擔(dān)的立彎矩越葬小。與拉醉索及糖索塔艷一起餡成為膝整個(gè)酬橋梁己的一柴部分箭，主梁狂承受匪的力槐主要鮮是拉屑索的淘水平愉分力顫所形送成的譯軸壓網(wǎng)力，因而迎需有足母夠的剛?cè)蓝确乐箟翰媲５挚箼M描向風(fēng)載峰與地震遇荷載，慘并將力拉傳給追下部摩結(jié)構(gòu)。主梁孟設(shè)計(jì)情需考礎(chǔ)慮：拉索間機(jī)距較大逮時(shí)，采挺用彎矩堅(jiān)控制設(shè)醫(yī)計(jì)；單索妥面斜句拉橋斯，采薯用扭躍轉(zhuǎn)控扮制設(shè)昏計(jì)；雙索笑面密串索體桂系，冬主要秩考慮揚(yáng)軸壓灘力和些整個(gè)頸橋的灣縱向號彎曲角；需考慮一蠟定的安堆全儲備穿。高跨利比：催對于眉雙索龍面1/訊10就0~響1/聚15附0;單索模面1/5馬0~1觸/10活0,且高寬攔比不宜罩小于1/1膊0。截面形喘式實(shí)體梁房誠式和板次式主梁率：適用盲于雙索伍面斜拉動橋，結(jié)把構(gòu)簡單短，施工藝方便，貴空氣動味力性能川合理。箱形梢截面匹：抗弟彎和鴉抗扭馳剛度獵大，樸能適鼻應(yīng)稀匹索、慨密索丸、單度索面蜻或雙屆索面山等不蹈同斜裳索布焰置。主梁鉤據(jù)材望料組摧合有士如下戶方式負(fù)：預(yù)應(yīng)力更混凝土怨梁，稱狐混凝土量斜拉橋鋼-混凝崖土組細(xì)合梁怨，稱磨組合柴梁斜暗拉橋鋼主梁溉，稱鋼懷斜拉橋主跨為屬鋼主梁和或鋼-混凝饞土組滴合梁恩，邊跨為警混凝土返梁，稱廚為混合很式斜拉蔑橋。（二）交索塔組成：伴塔柱、鎮(zhèn)橫梁以期及其他賽聯(lián)結(jié)構(gòu)冷件。橫梁一猴般分為承重橫絕梁與非承隙重橫賺梁。前給者為設(shè)置主寨梁支座城的受彎盲橫梁，以及備塔柱轉(zhuǎn)途折處的壓桿橫奏梁或拉墓桿橫梁；后者里為塔頂鹽橫梁和塔柱亮無轉(zhuǎn)畝折的蜻中間獸橫梁降。索塔截發(fā)面實(shí)心鴉體索室塔一左般適墻用于線中小覽跨度拘，對休于小裙跨度笑可以粥采用凝等截勤面，住對于具中等凱跨度叨用空領(lǐng)心截肢面。矩形挑截面吧宜將街四角烏做成沸倒角餃或圓意角。種空脆心截漆面包算括H形截釣面，過一般牧均在炮每一洽層拉曲索錨跟頭處臂增設(shè)水平隔饑板。（三波）拉堤索整體安喪裝拉索買：平行梨鋼絲仿索配丑冷鑄管錨。分散安抬裝拉索題：平行鋼踢絞線索章配夾片雀錨。拉索遇的錨堵固：定拉索卵與混且凝土雪梁的歪錨固摟、拉產(chǎn)索在嶺索塔索上的您錨固托。索與削梁的刻錨固按形式頂板錨門固塊：以箱撇梁頂甘板為擊基礎(chǔ)盜，向沿上下樓兩個(gè)曾方向訴延伸斯加厚銳。拉六索水酒平分狀力傳良至梁詢截面蔽，垂躍直分灘力由加勁西肋斜單桿平衡。顆適用：膽箱內(nèi)具陣有加勁斬斜桿的散單索面集斜拉橋趟。箱內(nèi)錨卸固塊：錨固塊革位于頂擊板之下饞和兩個(gè)原腹板之葬間，并錯(cuò)與它們嘩固結(jié)在尋一起。垂直分歉力通過篇錨固塊咸左右的王腹板傳姓遞。適用范研圍：兩綁個(gè)分離廁式單箱片梁的雙翼索面斜欣拉橋和座帶有中影間箱室培的單索決面斜拉筆橋。斜隔板千錨固：錨頭平設(shè)在機(jī)梁底雜外面橫。垂直幸分力想由斜陣隔板巡壽兩側(cè)賞的腹子板以如剪力斥形式牲傳遞獅。適用蓄范圍瞞：兩把個(gè)分這離式歌單箱糕梁的眉雙索脹面斜飄拉橋批和帶負(fù)有中趟間箱懇室的爬單索份面斜葛拉橋考。梁底勒兩側(cè)且設(shè)錨米固塊閥：設(shè)在毛風(fēng)嘴腰實(shí)體織之下勿或邊盟腹板總之下竟。適用于宅雙索面槍斜拉橋鋤。梁兩側(cè)枝設(shè)錨固百塊錨塊青設(shè)在答梁底娛。適用于且雙主梁鞠或板式訪截面斜叛拉橋。拉索炭在索唯塔上凝的錨躍固在實(shí)體益塔上交快錯(cuò)錨固輔。在塔榆柱中賽埋置再鋼管場，再墊將斜匙拉索員穿入特和用另錨頭查錨固列在鋼鼓管上甘端的申錨墊挎板上廊。在空心怨塔上作愈非交錯(cuò)委錨固。在箱仰形橋生塔的針壁內(nèi)株配置壘環(huán)向埋預(yù)應(yīng)薯力筋宇，以迫抵抗嘆拉索閣在箱曾壁內(nèi)睡產(chǎn)生恥的拉閑力。采用繭鋼錨嶼固梁曠錨固遮。將鋼失錨固叨梁擱匙置在榜混凝術(shù)土塔央柱內(nèi)茫側(cè)的誕牛腿撤上，鍵斜索蘭通過弱埋設(shè)兆在塔榮壁中滲的鋼肅管錨件固在茅鋼錨址固梁殖兩端魚的錨品塊上類。利用乞鋼錨暴箱錨股固。整個(gè)鋼汪錨箱是缸由各層互的鋼錨披箱進(jìn)行故上下焊妄接而成班，然后枕將錨箱部用焊釘漢使之與翼混凝土重塔身連劉結(jié)，用循環(huán)形預(yù)配應(yīng)力筋魄將錨箱芽夾在混體凝土的陣塔柱內(nèi)潛，以增般加對拉倘索水平考荷載的截抵抗力筍。拉索的否減振氣動控亞制法：將拉索渾的光滑矮表面做看成帶有華螺旋凸座紋、條暗形凸紋菊、V形凹紋地或圓形聾凸點(diǎn)的漁非光滑偏表面。優(yōu)點(diǎn)趟：提高拉處索表面亂的粗糙嚇度，使秒氣流經(jīng)沉過拉索姑時(shí)在表申面邊界暗層形成絡(luò)湍流，狗從而避殿免渦激耕共振的產(chǎn)生狂；拉索戚表面的凹凸污紋能報(bào)阻礙憐下雨列時(shí)拉陸索上靠、下顏緣迎狀風(fēng)面臨雨水果線的玻形成疊，從稼而防槽止雨燈振的姜產(chǎn)生。缺點(diǎn)暢：對塔、浙梁在外夸界激勵(lì)闊下導(dǎo)致敘索兩端境的支座醒激振沒撈有減振貝作用；扯會增