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1、1,独塔双跨式斜拉桥的主跨跨径L2与边跨跨径L1之间的比例关系一般为: L1=（0.50.8）L2多数接近于:L1=0.66L2 两跨相等时，由于失去了边跨及端锚索对主跨变形的约束作用，因而这种形式较少采用。,图20 独塔斜拉桥,第一章 总体布置 第二节 孔跨布局,2,三、三塔四跨式和多塔多跨式,图4-1-4 三塔四跨式斜拉桥,第一章 总体布置 第二节 孔跨布局,3,由于多塔多跨式斜拉桥与悬索桥的中间塔塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位，因此，已经是柔性结构的斜拉桥或悬索桥采用多塔多跨式将使结构柔性进一步增大，可能导致变形过大。,4,图4-1-5 斜拉桥的变形(a)三塔四跨式斜拉桥的变形 (b
2、) 双塔三跨式斜拉桥的变形,第一章 总体布置 第二节 孔跨布局,5,四、辅助墩和边引跨,a) 设引跨 b) 设辅助墩,活载往往在边跨梁端附近区域产生很大的正弯矩，并导致梁体转动，伸缩缝易受损，在此情况下，可以通过加长边梁以形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决，同时，设辅助墩可以减小拉索应力变幅，提高主跨刚度，又能缓和端支点负反力，是大跨度斜拉桥中常用的方法。另外，设置辅助墩也便于斜拉桥的悬臂施工，即双悬臂施工到辅助墩处的时候就相当于单悬臂施工，其摆动小，较安全。,图4-1-6 边引跨和辅助墩,第一章 总体布置 第二节 孔跨布局,6,第三节 索塔布置一、索塔的形式索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主
3、要结构物，因而对于索塔的美学设计应予足够的重视。 索塔设计必须适合于拉索的布置，传力应简单明确，在恒载作用下，索塔应尽可能处于轴心受压状态。,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,7,图4-1-7 索塔的纵向布置形式,（a）为单柱式主塔，其构造简单； （b）为A字型（c）为倒Y型，它们在顺桥向刚度 大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A 字型还可减小主梁在该点处的负弯矩。,纵桥向,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,8,图4-1-8 索塔的横向布置形式,横桥向,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,9,索塔横桥方向的布置方式，可分为独柱型、双柱型、门型或H型、A型、宝石型或倒Y型等，如图4-
4、1-8所示。索塔纵横向布置均呈独柱型的索塔，仅适用于单索面斜拉桥。当需要加强横桥向抗风刚度时，则可以配合采用图4-1-8 g或h的型式。图4-1-8 bd一般适用于双平面索的情况；图4-1-8 e、f和i一般适用于双斜索面的斜拉桥上。,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,10,二、塔的高跨比,普通索 端锚索图4-1-9 塔高和索长、倾角的相互关系,索塔的高度H决定着整个桥梁的刚度和经济性，,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,11,普通索： 图a）中,在刚性主梁拉索锚点处荷载P的作用下， 主梁下挠量为 :,公式右边第一项为拉索引起的挠度，当sin2cos的值为最大时，拉索对主梁的支撑刚度最大，
5、此时拉索的角度55。,公式右边第二项为塔所引起的挠度，其中EI为综合考虑背索影响的索塔等截面当量刚度，显然tan越小，即塔越矮，则塔对梁的支承刚度就越大。,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,12,对于端锚索情形，如图 b)所示，当中跨布载时， 在水平力F的作用下，塔顶水平位移为：,即35时，最小，端锚索提供的支承刚 度最大 。,(4-1-2),第一章 总体布置 第三节 索塔布置,13,若拉索截面面积A由容许应力控制s控 制设计，即 ，由于轴力N与倾角有 关，经简单推导可知，对于图 a)、b)两种情形， 均应等于45 。,即：索能发挥最大效益：=45索能提供最大刚度： =35,第一章 总体布置
6、 第三节 索塔布置,14,图4-1-10 索塔高跨比范围,一般来说，索的水平倾角不应小于20，否则拉索提供的竖直力小，总拉力大，相应索的用钢量大，同时垂度影响也大。,图4-1-10是双塔和独塔斜拉桥索塔的常见高跨比范围。,第一章 总体布置 第三节 索塔布置,15,第四节 拉索布置 一、索面位置索面位置一般有图4-1-11所示的3种类型，即 （a）单索面，（b）竖向双索面和（c）斜向双索面。,图4-1-11 索面布置,第一章 总体布置 第四节 拉索布置,16,单索面：从力学抗扭刚度较大的箱形截面。其优点是角度来看，拉索对抗扭不起作用。因此，主梁应采用桥面上视野开阔。,竖向双索面：作用于桥梁上的扭
7、矩可由拉索的轴力来抵抗，主梁可采用较小抗扭刚度的截面。其抗风能力相对较弱。,斜向双索面，它对桥面梁体抵抗风力扭振特别有利（斜向双索面限制了主梁的横向摆动）。倾斜的双索面应采用倒Y型、A型或双子型索塔。若跨径过小，考虑视野问题，不宜采用。一般在跨径大于600m时采用，或者是不能达到抗风要求的时候采用。,第一章 总体布置 第四节 拉索布置,17,二、索面形状索面形状主要有如图4-1-12所示的3种基本类型，即（a）放射形，（b）竖琴形和（c）扇形。它们各自的特点如下：,图4-1-12 斜拉索立面布置方式a)辐射形；b)竖琴形；c)扇形,第一章 总体布置 第四节 拉索布置,18,（a）辐射形布置的斜
8、拉索沿主梁为均匀分布，而在索塔上则集中于塔顶一点。由于其斜拉索与水平面的平均交角较大，故斜拉索的垂直分力对主梁的支承效果也大，但塔顶上的锚固点构造复杂；,（b）竖琴形布置中的斜拉索成平行排列，在索数少时显得比较简洁，并可简化斜拉索与索塔的连接构造，塔上锚固点分散，对索塔的受力有利，缺点是斜拉索的倾角较小，索的总拉力大，故钢索用量较多。,（c）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布置方式的优点，在设计中获得广泛应用。,第一章 总体布置 第四节 拉索布置,19,三、索距的布置 索距的布置，可以分为“稀索”与“密索”。早期稀索；现代密索（计算机计算） 密索体系优点如下：1、索距小，主梁弯矩
9、小（主梁上索距一般混凝土梁是4-10m，钢梁是12-20m）；2、索力较小，锚固点构造简单；3、锚固点附近应力流变化小，补强范围小；4、利于伸臂架设；5、易于换索。6、斜拉桥采用悬臂法架设时，索间距宜为515m。,第一章 总体布置 第四节 拉索布置,20,第五节 主要结构体系,斜拉桥的结构体系，可以有以下几种不同的划分方式：,（1）按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系。,（2）按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等。,（3）按照斜拉索的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系。,（4）按照塔的高度不同，有常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥体系。,第一
10、章 总体布置 第五节 主要结构体系,21,图4-1-13 漂浮体系 图4-1-15 半漂浮体系,图4-1-16 塔梁固结体系 图4-1-17 刚构体系,按照塔、梁、墩相互结合方式分类,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,22,一、飘浮体系,漂浮体系的特点是塔墩固结、塔梁分离。主梁除两端 有支承外，其余全部用拉索悬吊，属于一种在纵向可 稍作浮动的多跨弹性支承连续梁。,图4-1-13 漂浮体系斜拉桥,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,23,斜拉索是不能对梁提供有效的横向支承的，为了抵抗 由于风力等引起主梁的横向水平位移，一般应在塔柱 和主梁之间设置一种用来限制侧向变位的板式或聚四 氟乙烯
11、盆式橡胶支座，简称侧向限位支座。,图4-1-14 主梁侧向限位支座,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,24,采用漂浮体系的斜拉桥有：荆州长江公路大桥北汊桥（混凝土） 跨径：200+500+200m 鄂黄长江公路大桥（混凝土） 跨径：55+200+480+200+55m 重庆大佛寺长江大桥（混凝土） 跨径：350+198+450+198+350m 重庆长江二桥（混凝土） 跨径：53+169+444+169+53m 武汉长江二桥（混凝土） 跨径：180+400+180m 岳阳洞庭湖大桥（混凝土） 跨径：130+310310130m,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,25,优点：主跨满载
12、时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值；由于主梁可以随塔柱的缩短而下降，所以温度、收缩和徐变次内力均较小。密索体系中主梁各截面的变形和内力的变化较平缓，受力较均匀；地震时允许全梁纵向摆荡，作长周期运动，从而吸震消能。 目前，大跨斜拉桥（主跨400米以上）多采用此种体系,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,26,缺点：悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，以抵抗施工过程中的不平衡弯矩和纵向剪力，由于施工不可能做到完全对 称，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动，应予注意。可设置阻尼器。,为了防止纵向飓风和地震荷载使漂浮体系斜拉桥产生过大的摆动，影响安全，十分有必要在斜拉桥塔上的梁底部位设置高阻尼的
13、主梁水平弹性限位装置。,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,27,二、半飘浮体系,半漂浮体系的特点是塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，成为具有多点弹性支承的三跨连续梁。可以是一个固定支座，三个活动支座；也可以是四个活动支座，但一般均设活动支座，以避免由于不对称约束而导致不均衡温度变位，水平位移将由斜拉索制约。,图4-1-15 半漂体系斜拉桥,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,28,采用半漂浮体系的斜拉桥有: 南京长江二桥南汊桥（钢） 跨径：58.5+246.5+628+246.5+58.5m 安庆长江大桥（钢） 跨径：50+215+510+215+50m 武汉军山长江大桥（钢） 跨
14、径：48+204+460+204+48m 润杨长江大桥北汊桥（钢） 跨径：175.4+406+175.4m 铜陵长江大桥（混凝土） 跨径：80+90+190+432+190+90+80m 马桑溪县长江大桥（混凝土） 跨径：179+360+179m 挪威Helgeland（混凝土） 跨径：177.5+425+177.5m,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,29,半漂浮体系若采用一般支座来处理则无明显 优点，因为当两跨满载时，塔柱处主梁有负弯矩尖 峰，温度、收缩、徐变次内力仍较大。若在墩顶设置一种可以用来调节高度的支座或 弹簧支承来替代从塔柱中心悬吊下来的拉索（一 般称“零号索”），并在成桥
15、时调整支座反力，以消除大部分收缩、徐变等的不利影响，这样就可以与漂浮体系相媲美，并且在经济和减小纵向漂移方面将会有一定好处。,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,30,三、塔梁固结体系,塔梁固结体系的特点是将塔梁固结并支承在墩上，斜拉索 变为弹性支承。主梁的内力与挠度直接同主梁与索塔的弯 曲刚度比值有关。这种体系的主梁一般只在一个塔柱处设 置固定支座，而其余均为纵向可以活动的支座。,图4-1-16 塔梁固结体系斜拉桥,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,31,采用塔梁固结体系的斜拉桥有：法国布劳东纳桥（Brotoune）(混凝土) 跨径：58.5+143.5+320+143.5+70m
16、红水河铁路斜拉桥 跨径：48+96+48m,优点：显著减小主梁中央段的轴向拉力，且在索塔和主梁中 的温度内力极小。 缺点：中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜， 使塔顶产生较大水平位移，显著增大主梁跨中挠度和边跨负 弯矩；另外上部结构重量和活载反力都需由支座传给桥墩， 需要设置很大吨位的支座。在大跨径斜拉桥中，这种支座甚 至达到上万吨级，支座的设计制造及日后养护、更换困难。,第一章 总体布置 第五节 主要结构体系,32,采用刚构体系的斜拉桥有：广东崖门大桥（混凝土） 跨径：50+115+338+115+50m 广东金马大桥（混凝土） 跨径：60+283+283+60m 长沙湘江北大桥（混凝土） 跨径：105+210+105m 美国Dame Point桥（混凝土） 跨径：198.2+396.4+198.2m 美国Sunshine Skyway桥（混凝土） 跨径：73.2+164.6+365.8+164.6+73.2m,
