鋼懸索橋的構(gòu)造特點和結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

鋼懸索橋的構(gòu)造特點和結(jié)構(gòu)設(shè)計特點天津大學土木工程系本章內(nèi)容:鋼懸索橋概述，懸索橋的主纜、主塔、加勁梁、吊索、錨碇等構(gòu)造特點，懸索橋的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，懸索橋的計算方法。第八章鋼懸索橋8.1懸索橋概述懸索橋的定義懸索橋由主纜索、塔架、錨碇、吊桿、加勁梁和橋面等主要構(gòu)件所組成，橋面荷載經(jīng)加勁梁、吊桿傳給主纜索，再由主纜索傳至塔架和兩端的錨碇。8.1懸索橋概述懸索橋的發(fā)展1883年，第一座現(xiàn)代懸索橋，美國Brooklyn橋，主跨486m1931年，第一座突破千米的懸索橋—主跨1006米的美國紐約華盛頓橋1937年，主跨1280米的懸索橋，美國舊金山金門大橋1940年，美國華盛頓州

塔科馬懸索橋1997年，丹麥大海帶橋,主跨1624米懸索橋1997年，中國香港青馬大橋,主跨1377米,是當時最大跨度公鐵二用懸索橋1998年，日本明石海峽大橋，主跨1991米，是世界最大跨度懸索橋1999年，中國江陰長江大橋，主跨1385米，中國第一座超千米懸索橋8.1懸索橋概述懸索橋的發(fā)展進入二十世紀以來，懸索橋進入了一個朝低高度主梁、高強度材料和大跨徑方向發(fā)展的階段，加勁梁以桁架為主，梁的高跨比在1/150左右。二戰(zhàn)后，懸索橋進入了新的發(fā)展時期，歐洲各國采用了抗風性能好的薄壁箱形截面加勁梁。我國懸索橋的發(fā)展汕頭海灣大橋西陵長江大橋(主跨900米)廣東虎門大橋(主跨888米)香港青馬橋(主跨1377米)江陰長江大橋（主跨1385m）8.1懸索橋概述按錨固形式分地錨式：主纜拉力依靠錨固體傳遞給地基。自錨式：主纜拉力水平分力直接傳遞給加勁梁（軸向壓力）承受；豎直分力（較?。┯啥酥c承受。適宜：跨度不大、軟土地基、城市橋等。按力學性態(tài)分柔性懸索橋剛性懸索橋8.1懸索橋概述典型的懸索橋美國新的舊金山海灣大橋方案8.1懸索橋概述典型的懸索橋美國金門大橋8.1懸索橋概述典型的懸索橋明石海峽橋8.1懸索橋概述典型的懸索橋江陰長江公路大橋8.2懸索橋構(gòu)造特點主纜

結(jié)構(gòu)體系中的主要承重構(gòu)件；通過塔頂索鞍懸掛在主塔上并錨固于兩端錨固體中的柔性承重構(gòu)件。主塔

是懸索橋抵抗豎向荷載的主要承重構(gòu)件；支承主纜的重要構(gòu)件加勁梁

懸索橋承受風荷載和其它橫向水平力的主要構(gòu)件，提供橋面和防止橋面發(fā)生過大的撓曲變形和扭曲變形，主要承受彎曲內(nèi)力吊索

將加勁梁自重、外荷載傳遞到主纜的傳力構(gòu)件，是連系加勁梁和主纜的紐帶。錨碇

錨固主纜的結(jié)構(gòu)，它將主纜中的拉力傳遞給地基

8.3懸索橋的構(gòu)造特點主纜結(jié)構(gòu)形式雙面平行主纜（絕大多數(shù)）；單面主纜；空間主纜；復式主纜（雙鏈吊橋：朝陽大橋）。截面形狀（六角形）尖頂形；平頂形；方陣式；8.3懸索橋的構(gòu)造特點主纜編制方法——AS法通過牽引索作來回走動的編絲輪，每次將兩根鋼絲從一端拉到另一端，待鋼絲達到一定數(shù)量后（可達400～500根）編扎成一根索股。鋼束股數(shù)較少，便于集中錨固，起吊設(shè)備輕便；架設(shè)主纜時抗風較弱所需勞動力也較多。編制方法——PS法避免了鋼絲編成鋼絲束股的作業(yè)從而加快主纜的施工進度，但要求大噸位的起重運輸設(shè)備和拽拉設(shè)備來搬運鋼絲束股。目前多采用61、91、127Φ5左右鋼絲，最重可達40噸。8.3懸索橋的構(gòu)造特點主纜的保護銹蝕原因架設(shè)期間水份進入；防護完成后線形變化、溫度變化引起伸縮而導致粗糙表面的油漆開裂和索夾上受損的密封部位開裂，水的滲入導致主纜濕度高而銹蝕。防護方法施工期間鍍鋅鋼絲外涂底漆或者樹脂類，然后手工滿刮膩子，再纏繞鋼絲（退火鍍鋅Φ4鋼絲），最后作外涂裝。改良措施：以S形截面的纏繞鋼絲代替圓端面鋼絲，使主纜表面光滑、絲絲相扣，油漆不易開裂、水不能滲入。開空氣導入法：將除濕機產(chǎn)生的干燥空氣用管道輸送，通過入口索夾輸入主纜，經(jīng)出口索夾排出主纜（出入口索夾間距140米左右），一般可維持相對濕度在40％以下。8.3懸索橋的構(gòu)造特點吊索布置形式：豎直；傾斜（提高整體振動時的結(jié)構(gòu)阻尼值）。材料：剛性吊桿（少量小跨：圓鋼或鋼管）；柔性吊索：鋼絲繩或者平行鋼絲索（多采用）。鋼絲繩索繩心式：以一股鋼絲繩為中央形心，外圍用鋼絲束股圍繞扭絞而成。股心式：7股鋼絲束股扭絞而成，中央一股為股心。注意：鋼絲束股的扭絞方向與其間鋼絲的扭轉(zhuǎn)方向相反。平行鋼絲索（PWS）：多根Φ5～7鍍鋅鋼絲外加PE套管。索夾作用剛性索夾與柔而松的主纜索體間的連接為不穩(wěn)定連接。依靠摩擦力來保證主纜在受拉產(chǎn)生收縮變形時也不致滑動。8.3懸索橋的構(gòu)造特點索夾構(gòu)造六邊形（中小跨）：少用；圓形一對鑄鋼半圓構(gòu)件以高強螺栓相連接，依靠高強螺栓擰緊8.3懸索橋的構(gòu)造特點吊索與索夾的聯(lián)結(jié)方式4股騎跨式兩根兩端帶錨頭的鋼絲繩索繞跨在索夾頂部的嵌索槽中，錨頭與加勁梁連接。不宜用平行鋼絲索，索夾分左右兩半。雙股銷鉸式兩根下端帶錨頭、上端帶銷鉸的鋼絲繩索或平行鋼絲索，上端利用銷鉸與索夾下的耳板（吊板）連接，下端用錨頭或者同樣用銷鉸與加勁梁連接。索夾分上下兩半。8.3懸索橋的構(gòu)造特點吊索與主纜連接4股騎跨式8.糧3懸索相橋的攜構(gòu)造胞特點吊索詠與主問纜連哄接雙股梳銷鉸押式責索箍形索商夾8.越3懸索橋裝的構(gòu)造蠟特點騎跨式檢吊索嘆與主纜果（索夾墾）

以役及與加池勁梁添之間的錘連接8.瓶3懸索運橋的鉆構(gòu)造婆特點橋塔材料圬工（斤古老、錄小跨簡事易）鋼筋蚊砼（賣框架龜式；控實心庫矩形鄙或者謹箱形乳）最仍高155米鋼（框況架式、蜻桁架式抽；箱形帥、多格披箱形、H形）橋塔縱充向結(jié)構(gòu)撓形式搖柱塔（擺動軋式）：盤單柱塔針下設(shè)鉸嗚、塔頂除索鞍固省定于塔殲，適于明小跨。柔性圣塔：一般溜為下端垂固定式誘，塔頂缺水平變敬位量相筑對較大啟，適于吩大跨。剛性塔：塔鞋頂水嗽平變域位量朱相對卡較小青，單訴柱或懶者A形，多悅用于多毒跨懸索蔽橋的中幅間塔柱廢，縱向丙剛度較挪大，塔宗頂位移名小從而徹減小加盾勁梁內(nèi)的的應力執(zhí)。8.友3懸索橋駱的構(gòu)造繁特點橋塔橋塔夏橫向威結(jié)構(gòu)包形式拖：剛構(gòu)式稠（框架稍式）：犬單層或桂者多層徑門架，雜明快簡葛潔桁架久式：奔若干替組交既叉的代斜桿柴與水遲平橫可梁組哭成桁塌架，黃施工闖時稍怠顯困粥難混合式部：僅在侍橋面以軌下設(shè)置法交叉斜費桿以改化善受力勸和經(jīng)濟縱性能8.命3懸索爸橋的鏡構(gòu)造垃特點橋塔塔柱橫搖向可豎勾直或者款稍帶傾蜓斜（斜截柱式）萄或轉(zhuǎn)折坊點（折寒柱式）墨，后兩情者穩(wěn)定蔬性能好章且較為紀經(jīng)濟。鋼筋鋼砼剛測構(gòu)式侮橋塔是懸索廊橋的橋剛塔最佳熄選擇。加勁骨梁8.3懸索橋辣的構(gòu)造代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(jié)構(gòu)剛度小大結(jié)構(gòu)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(jié)合為整體為主梁的一部分制造制造桿件多，節(jié)點結(jié)構(gòu)復雜，標準化大量生產(chǎn)困難箱梁由板構(gòu)件組成，標準化大量生產(chǎn)容易工廠預制節(jié)段，標準化生產(chǎn)容易施工架設(shè)單根桿件平面構(gòu)件立體節(jié)段多樣化節(jié)段法架設(shè)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(jié)合型損傷時易與主梁結(jié)合損傷難維修損傷時易維修此外，艦鋼板梁漂也有采過用8.3懸索蓄橋的申構(gòu)造厭特點錨碇（伙地錨式羊懸索橋雕）由主披纜的耳錨碇掉架及議固定劈燕裝置燥、錨本塊、浩錨塊嗓基礎(chǔ)僅組成基本分糖類重力應式錨賭碇隧道撞式錨白碇巖錨重力式叔錨碇：笛依靠錨塊挽自重來抵抗四主纜的捷豎直分逢力，水屢平分力掛則由錨日碇與地稿基之間蔽的摩阻豎力（包框括側(cè)壁良的）或胞者嵌固任阻力來誤抵抗。前錨仗式：槽主纜秒采用PS法施工救時的纜覆索錨固蘋方式，墳支承（吉定位）縱鋼構(gòu)架忙與傳力概鋼構(gòu)架完的結(jié)合隊。后錨式駁：主纜草采用AS法施工壞時的纜買索錨固另方式，絲式鑄鋼索呆靴與眼箱桿的結(jié)庭合。目前預粒應力錨盈拉工藝刺已經(jīng)陸妨續(xù)取代襲前兩者殼。8.3懸索橋王的構(gòu)造黃特點錨碇桑（地煩錨式型懸索桂橋）隧道寺式錨彈碇（辨巖洞柔式）主纜云散開諷后各似索股籠通過堤巖洞侮中的梅混凝殲土錨垂塊內(nèi)亡埋設(shè)琴的錨粉梁與搖拉桿回的伸吸出端爭連接光，并仍利用屠預應勁力工稻藝調(diào)燃整松泥緊。巖錨圓（巖再孔錨什）：各索股振先分散廣在各個土巖孔內(nèi)當（每股乎一個孔蟻），最固后再進裙入錨固摩室。8.3懸索搬橋的衛(wèi)構(gòu)造錯特點拴（規(guī)重力采錨碇軌實例正）8.3懸索匠橋的置構(gòu)造遙特點目前常千采用的像錨碇構(gòu)抓造8.3懸索吧橋的拒構(gòu)造傳特點其它的麗特殊的壇錨碇多跨爪懸索畢橋的店共用作錨墩三角石形空繭腹構(gòu)馬架式慮重力閃錨平板式舉重力錨軟土層豆中的深心基礎(chǔ)重挺力錨8.3懸索橋辦的構(gòu)造得特點索鞍正（鞍迅座）塔頂羨主索賊鞍塔頂隙主索妥鞍邊跨靠糟近岸端獵的墩架適或鋼排樹架的頂徒部，改擴變主纜擱在豎平沙面內(nèi)的號傾角展束錨炕固索鞍多設(shè)椒置在軋橋臺粘上，特使構(gòu)救成主兵纜的汪許多乒鋼絲群束股搬在水救平向車及豎挪直向泡分散愚開的拍支撐兆鞍座染，并惹導引爺各索戒股入幟錨固訊部分冒。塔頂主晨索鞍：鞍槽萬、腹勸板底沖板和農(nóng)加勁蒸肋板戰(zhàn)等（需腹板者傳遞典鞍槽舍壓力胖，橫途肋加穩(wěn)強）哪構(gòu)成布置形堅式：兩塊碰斜腹轟板；線單（臺兩）郊塊豎愿腹板8.3懸索橋虜?shù)臉?gòu)造碰特點索鞍錯（鞍屢座）塔頂魚鞍槽槍的縱篇向曲擴率半眠徑：縱向圓倡弧半徑哄（可為統(tǒng)縱向非顛對稱多噸段圓弧聯(lián)）不小灰于主纜劇直徑的8～12倍，入期口處鞍婦槽半徑議局部略抹小以防幅破壞主舞纜防腐倘。鞍槽襖的截刷面形容狀：撲配合犯主纜轎鋼絲末索股斥的排當列形團狀。制造方音法：全匯鑄、鑄奶件鞍槽棗＋焊接繩鋼板（校鑄焊）——傾向、膏全焊。散索障鞍構(gòu)造伯形式摟：為干調(diào)節(jié)癢主纜職在各陵種條悄件下考的長枕度變尤化，狐散索仰鞍由遮輥軸昌、搖薯軸支進承，穴或者隱作成飼擺柱脂構(gòu)件摘。鞍槽離的縱微向曲嘗率半詢徑：渾入口基處鞍行槽形衡狀與屯塔頂鋒鞍槽壩相同皆，出吵口處器略小勿，滿楚足轉(zhuǎn)屋向和外散索裳。鞍槽的并截面形碎狀：倒配合主忘纜鋼絲場索股的廣排列形股狀。8.3懸索橋蹦構(gòu)造特畫點塔頂鞍它座虎門主索鞍江陰主索鞍散索逢鞍8.騙4懸索之橋的沸結(jié)構(gòu)然設(shè)計北特點跨度尊比（仿邊跨倡與中俱跨之基比）一般竿取值矮自由愚度較雁小，釣為0.3～0.5單位橋羽長用鋼股量隨跨傲度比的逢減小而悟增大；結(jié)構(gòu)的旅豎向變味形及豎零向撓角神隨跨度曾比的減訴小而減盆小取消懸難吊的邊裁跨加勁手梁又導訂致結(jié)構(gòu)河的整體插剛度降閣低大跨警懸索形橋多拌小邊馬跨來赤增加雷剛度夏的同般時又境使用濫鋼量晚較省冊，跨東度比尤在0.2～0.壇4之間秧。垂跨比車（主盜纜矢跨浩比）（f/攔l）一般臂取值范章圍為1/徹9～1/1達2垂跨比主對主纜抓拉力影岸響較大哪，垂跨殺比越小懂主纜拉榮力越大垂跨比蓄越大，吼懸索橋胖的豎向拉、橫向匹整體剛瓣度越大鋼橋末塔的繁用鋼烈量隨逗垂跨吃比的川增加巷而增登加對振動寬特性的霞影響：石垂跨比廈增大時午，豎向仙撓振固價有頻率桑和極慣可矩降低覺；扭振后固有頻忌率增大8.芹4懸索膚橋的墻結(jié)構(gòu)袍設(shè)計狹特點高跨比徐（加勁涂梁高與記主孔跨膊度之比鋤）加勁垃梁在倡恒載肌作用蔬下除梁了承俊受與辰吊索榜節(jié)間拉長度寺有關(guān)鬧的撓碧曲應票力外描，一哪般處宴于無猜應力鑄狀態(tài)畢，加勁梁勁高度與倘主孔跨漢度基本木沒有關(guān)粒系減小加腔勁梁豎紀向變形境的有效恩辦法是巖減小跨靜度比而團不是增勉大加勁糖梁高度一般而水言，桁趕架式加派勁梁的漠高度為8～14米，正箱型繡加勁番梁高形度為2.勞5～4.5米。已建桁惹架式加萄勁梁懸良索橋的抓高跨比錫大致在1/宴18壺0～1/7堆0；箱型加窯勁梁懸斷索橋的頓高跨比淹大致在1/儉40判0～1/歌30青0；寬跨比一般中冰小跨度伍橋梁：文（B/困l）一爆般取壇值范壯圍為辱大于民等于1/2封0但是大慨跨度懸閉索橋的寶寬跨比成尚無合炮理而科勸學的標右準。一般孟而言括，寬衡跨比輝越大意，梁模體越眼寬，僑梁體禮橫向鬼撓曲笑剛度秋越大已建大慎跨度懸毛索橋的弟寬跨比蜻大致在1/4道0～1/6千0。8.4懸索橋酒的結(jié)構(gòu)波設(shè)計特框點加勁池梁的交支承傷體系簡支何（雙約鉸）蠢體系適于邊滋跨建筑案高度小乳、曲線大邊跨。駛由于邊醬跨主纜抄的垂度砌較小對息荷載變隸形有利涂，架設(shè)片主纜時尖索鞍預塌偏量較雅大；梁嫌端用吊杜桿或者煮擺柱作盟支撐的好懸浮體匪系，縱偶向位移付不受限竭制。不搏太適合盆鐵路橋惰。連續(xù)體壺系加勁戚梁撓息度（渣豎向什及橫蠅向）資、梁造端角包變位土及伸袋縮量南較小博。但勸是，備主塔荷支點饒?zhí)幃a(chǎn)第生較己大彎蒙距；盜梁穿雜過塔解，使倚塔柱蹲間橫珠向間撇距大新，基騰礎(chǔ)尺哀寸也誦相應冊加大繼；制山造、狂架設(shè)低誤差肝以及穗基礎(chǔ)恢的不倡均勻裹沉降釋對加痰勁梁莖應力優(yōu)影響莖較大粗。單跨懸蔥索橋中軍的一些燥特殊布聯(lián)置：單跨肯懸索婦橋加慶勁梁助在兩撤個非更懸吊案的邊何跨內(nèi)植各帶燥有連驚續(xù)伸域出段烈?？绍堄行緶p小京變形漠。8.4懸索橋鉛的結(jié)構(gòu)科設(shè)計特刪點主纜霉與加賢勁梁慈的特哈殊聯(lián)恨結(jié)傳統(tǒng)做菜法：主仿纜只通禍過吊索岡與加勁巖梁聯(lián)結(jié)特殊做湊法：主跨意中點恨將主蛛纜與望加勁熊梁直掠接固辟結(jié)。膊優(yōu)點竭：可練以減止小非蜘對稱動荷載店作用際下的串撓度足，提嫁高縱迫向位掠移的懼復原五力，萍減小虛正常卷情況芒下活卡載引跌起的語振動懼以及基風荷兵載和盡地震樓荷載輸引起集的縱居向位啦移量布置方鼠式：主跨漫跨中各設(shè)計陸特殊盒夾具預連接悅主纜振與加隊勁梁賄；主袖跨跨紗中設(shè)岔計一及對相墾對的塑短斜罩索；侄主跨擺跨中馳（中表斜索脊）以