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1、桥梁结构分析 悬索桥构造 索塔 锚碇 缆索 吊杆 桥面系索塔 吊杆缆索 锚碇 桥面系 汇 报 提 纲 一.悬索桥的发展 二. 悬索桥的设计与材料技术 三. 悬索桥的施工技术 四. 悬索桥的评估、监测、养护技术 五. 未来悬索桥发展趋势 一、悬索桥的发展 p 一、1930年前后美国的悬索桥第一次发展高峰 p 二、20世纪40年代悬索桥发展史上的挫折塔科马桥的风毁 p 三、20世纪50年代悬索桥发展的复杂局面风洞试验的兴起 p 四、20世纪60年代欧美的悬索桥第二次发展高峰 p 五、20世纪70年代80年代的欧洲与日本的悬索桥第三次发展高峰 p 六、20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥第四次发展高峰
2、 鲁克林大桥 西堠门大桥 （一）1930年前后美国的悬索 桥第一次发展高峰 u 鲁克林大桥（英语：Brooklyn Bridge），是美国最老的悬索桥之一 ，主跨486m，其1,825米长的桥面横 跨东河连接美国纽约州纽约市的曼. 哈顿与布鲁克林。在1883年完工时是 世界上最长的悬索桥以及第一座使用 由钢铁制成的悬索的桥梁。 u 美国国家历史地标。 一、悬索桥的发展 （一）1930年前后美国的悬索 桥第一次发展高峰 u 20世纪20年代美国各地建成较多 的小跨度城市悬索桥。 u 20世纪30年代是美国修建大跨度 悬索桥的最兴旺时期 1931年，第一座突破千米的悬索 桥主跨1006米的美国纽约
3、华盛 顿桥 1937年，主跨1280米的悬索桥， 美国旧金山金门大桥 一、悬索桥的发展 旧金山的象征 （二）20世纪40年代悬索桥发展史上 的挫折塔科马桥的风毁 1940年，美国华盛顿州 塔科马 悬索桥 此桥的加劲梁不是钢桁梁而是下 承式钢板梁。由于加劲梁断面抗 风稳定性差，在建成当年的11月 7日近中午的时候被风吹断 一、悬索桥的发展 （三）20世纪50年代悬索桥发展的复 杂局面风洞试验的兴起 成立了塔科马桥的事故调查委 员会，经过利用风洞进行三维模 型试验，肯定了无衰减的反复力 逐渐累积起来以后可以发生极度 的共振乃至破坏 1950年按原有跨度重建塔科马新 桥 塔科马新桥的设计，悬索桥的模
4、 型风洞试验从此在设计中成为必 要的手段 美国还重新检查了一些在30年代 所建悬索桥的抗风能力。 一、悬索桥的发展 （四）20世纪60年代欧美的悬索桥 第二次发展高峰 进入60年代后，美国 1960年于纽约的圣劳伦斯河上 建成跨度655m的Seaway Skyway 桥 1961年接着在纽约的东河上建成 跨度为549m的Throngs-Neck桥 1964年又再显身手于纽约海湾建 成主跨超过金门大桥18m的维拉 扎诺海峡桥（1298.5m），此桥 的世界桥梁第一大跨度记录曾保 持了17年之久，一直到1981年才 被英国的主跨为1410m的恒伯尔 桥打破 目前维拉扎诺海峡桥在香港青马 桥（137
5、7) 之后 ，第九位 英国主跨988m的塞文桥为代表 一、悬索桥的发展 维拉扎诺海峡桥 （五）20世纪70年代80年代的 欧洲与日本的悬索桥第三次 发展高峰 1970年丹麦建成主跨为600m的小 贝尔特桥，1973年又在土耳其伊 斯坦布尔建成主跨为1074m的博 斯普鲁斯海峡第一大桥。 一、悬索桥的发展 博斯普鲁斯海峡第一大桥 （五）20世纪70年代80年代的 欧洲与日本的悬索桥第三次 发展高峰 1970年丹麦建成主跨为600m 的小贝尔特桥，1973年又在 土耳其伊斯坦布尔建成主跨 为1074m的博斯普鲁斯海峡 第一大桥。 1981年英国建成当时世界第 一大跨度（1410m）的恒伯 尔桥，目
6、前在南京四桥 1418m之后，位居第6 一、悬索桥的发展 恒伯尔桥桥塔采用由横梁联系的钢筋混凝土空心双塔柱 恒伯尔桥 （六）20世纪90年代以亚洲为主 的悬索桥第四次发展高峰 1997年，丹麦大伯尔特桥桥, 主 跨1624米悬索桥(3) 1997年，中国香港青马大桥, 主 跨1377米, 是当时最大跨度公铁 二用悬索桥(7) 1998年，日本明石海峡大桥，主 跨1991米，是世界最大跨度悬索 桥(1) 1999年，中国江阴长江大桥，主 跨1385米，中国第一座超千米悬 索桥(8) 一、悬索桥的发展 大伯尔特桥加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 序号桥桥名主跨长长/m国家竣工日期 1
7、明石海峡大桥桥1991日本1998 2西堠门门大桥桥1650中国2009 3大伯尔特桥桥1624丹麦1996 4润扬长润扬长 江公路大桥桥1490中国2005 5南京长长江四桥桥1418中国2012 6亨伯尔桥桥1410英国1981 7江阴长长江公路大桥桥1385中国1999 8香港青马桥马桥1377中国1997 9维维拉扎诺桥诺桥1298.5美国1964 10金门桥门桥1280美国1937 10阳逻长逻长 江大桥桥1280中国2007 世界前十名悬索桥一览表 序号桥桥名主跨长长/m国家竣工日期 1明石海峡大桥桥1991日本1998 2西堠门门大桥桥1650中国2009 3大伯尔特桥桥1624
8、丹麦1996 4润扬长润扬长 江公路大桥桥1490中国2005 5南京长长江四桥桥1418中国2012 6亨伯尔桥桥1410英国1981 7江阴长长江公路大桥桥1385中国1999 8香港青马桥马桥1377中国1997 9维维拉扎诺桥诺桥1298.5美国1964 10金门桥门桥1280美国1937 10阳逻长逻长 江大桥桥1280中国2007 世界前十名悬索桥一览表 中国主跨500m以上悬索桥 序号桥名跨径(m)结构型式竣工年地理位置 1虎门二桥坭洲水道桥688+1680双塔双跨钢箱梁2018广东 2舟山西堠门大桥578+1650+485单跨双铰箱梁2009浙江 3润扬长江公路大桥1490单跨
9、双铰箱梁 2005江苏省 4南京长江四桥1418双塔三跨钢箱梁 2012江苏省 5江阴长江公路大桥1385单跨双铰箱梁1999江苏省 6青马大桥1377单跨双铰钢桁梁1997香港 7武汉阳逻长江公路大桥1280单跨钢箱梁2007湖北 8虎门二桥大沙水道桥1200单跨钢箱梁广东 9吉首矮寨大桥1176单跨钢桁架梁湖南 10 广州黄埔珠江大桥1108单跨钢箱梁2008广东 11 镇胜高速关岭坝陵河大桥1088单跨钢桁架梁2007贵州 12 泰州长江公路大桥1080+1080三塔双跨钢箱梁江苏省 13 马鞍山长江公路大桥左汊桥1080+1080三塔双跨钢箱梁安徽 14 宜昌长江公路大桥246.255
10、+960+246.255单跨双铰箱梁2001湖北省 15 西陵长江大桥225+900+255单跨双铰箱梁1996湖北省 16 沪蓉西巴东四渡河大桥900单跨钢桁架梁 桥面距谷底560m湖北 17 虎门大桥302+888+348.5单跨双铰箱梁1997广东省 18 张花高速澧水特大桥200+856+190单跨钢桁架叠合梁悬索桥湖南 19 武汉鹦鹉洲长江大桥225+850+850+225三塔四跨钢箱梁悬索桥湖北 20 陕西葫芦河大桥160+700+200钢箱梁2008陕西 21 厦门海沧大桥230+648+230三跨连续钢箱梁1999福建省 22 镇胜高速关岭北盘江公路大桥636单跨双铰钢桁加劲梁
11、悬索桥贵州 23 重庆鱼嘴长江大桥180+616+205单跨钢箱梁2008重庆市 24 重庆鹅公岩长江大桥210+600+210三跨连续钢箱梁2000重庆市 25 重庆万州长江二桥289580289单跨双铰钢桁架加劲梁2004重庆市 26 重庆忠县长江大桥560单跨双铰钢管桁梁重庆市 27 达孜大桥500单跨双铰砼板梁1984西藏 进入二十世纪以来，悬索桥进入了一个朝低高度主梁、高强度材料 和大跨径方向发展的阶段，加劲梁以桁架为主，梁的高跨比在 1/150左右。 二战后，悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国采用了抗风性能好 的薄壁箱形截面加劲梁。 鲁克林大桥 西堠门大桥 汇报提纲 一.悬索桥的发
12、展 二. 悬索桥的设计与材料技术 三. 悬索桥的施工技术 四. 悬索桥的评估、监测、养护技术 五. 未来悬索桥发展趋势 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论 有限位移理论 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 不考虑结构体系变形对内力的影 响，按普通的结构力学方法计算 ，计算结构偏大。这种方法只适 用于跨度小于200m且加劲梁的高 度为跨径的1/40左右时的悬索桥 。 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 日本明石海峡大桥 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论
13、l 弹性理论过分强调加劲梁刚度的 作用, 使梁高过大, 外形显得笨重, 在跨度上也难以有很大提高。在悬索 桥的建造中, 人们开始认识到主缆重 力刚度的作用。1888年, 在维也纳由 米兰提出了挠度理论, l 挠度理论以加劲梁整体和主缆索整体 为研究对象，考虑悬索竖向变形对内 力的影响 l 忽略挠度理论中活载引起的主缆水平 分力与竖向位移之间的非线性关系。 计算结果：加劲梁弯距较弹性理论结 果要小。 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 日本明石海峡大桥 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论 有限位移理论 l 挠度理论的简化, 使它的应用范围限制在
14、 600 m以下的悬索桥，对于跨度大于600 m 的悬索桥 l 悬索桥的每根构件作为研究对象，适于大 跨径 l 该方法是适合于电算的有限元方法，全面 考虑大位移引起的悬索桥几何非线性因素 ，计算结果比挠度理论精确。 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 日本明石海峡大桥 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论 有限位移理论 （二）悬索桥设计理论的新发展 （1）抗震理论 （2）抗风理论。 （3）耐久性分析理论 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 日本明石海峡大桥 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论
15、有限位移理论 （二）悬索桥设计理论的新发展 （1）抗震理论 l 是结构抗震设计的未来发展方向，是21世纪桥梁抗震 设计的大潮流。 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 日本明石海峡大桥 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论 有限位移理论 （二）悬索桥设计理论的新发展 （1）抗震理论 （2）抗风理论 l 桥梁抗风设计数值化和精细化是现代桥梁防灾 减灾技术的热点问题之一，主要通过理论分析、C F D数值模拟手段，对桥梁风振机理及流体-同体耦合作 用进行更深的研究，进一步提高和完善CFD技术，建 立“数值风洞”和“桥梁抗风虚拟现实”技术，实现“全物 理、全系统、三维、高分辨率、高逼真”的桥梁结构 气动弹性数值模拟。 二、悬索桥的设计与材料技术 加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。 （一）悬索桥计算方法的发展 弹性理论 挠度理论 有限位移理论 （二）悬索桥设计理论的新发展 （1）抗震理论 （2）抗风理论。 （3）耐久性分析理论 l 材料方面主要集中在大气环境中混凝土的碳化和钢筋 的锈蚀问题研究； l 在构件方面主要集中在锈蚀钢筋混凝土构件的受力性 能研究； l 在结构方面主要集中在调查、评估等方法研究 l 研究热点包括耐久性计算机数值模拟分析系统、耐久 性基础研究、基于全寿命的混凝土桥梁设
