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1、第二篇 斜拉桥第一章 概述第一节 概述根本概念o斜拉桥，又称斜张桥，属组合体系o组成：主梁、拉索、索塔o主梁：轴向力密索体系、受弯稀索体系o支撑体系：拉索受拉，起主梁中的弹性支撑作用，显著减小主梁弯矩，减小截面尺寸，增大跨径o索塔：受压斜拉桥的开展(国外)o17世纪o19世纪20年代，斜拉桥坍塌o20世纪30年代，Dischinger德国，第一座现代斜拉桥STomsund钢主梁，1955，瑞典o德国：主跨260m，Theoder Heuss，北莱茵河桥钢斜拉桥o早期斜拉桥特点：钢主梁、稀索斜拉桥的开展(国外)o1962年,委内瑞拉,马拉开波桥,160+5*235+160m,第一座现代混凝土斜拉
2、桥,稀索o1998,日本多多罗大桥,890m,钢斜拉桥(主梁为钢箱梁)o法国,诺曼底大桥,主跨856m,主跨钢梁/边跨混凝土梁斜拉桥的开展(国内)o20世纪70年代,1975,1976建成两座混凝土实验桥o1993年,上海杨浦大桥,L=602m,结合梁斜拉桥o1996,重庆长江二桥,L=444m,混凝土斜拉桥o2006:苏通长江大桥,L=1088m混凝土斜拉桥的开展阶段o稀索:主梁为弹性支承延续梁o中密索:弹性支承梁&接受较大轴向力o密索:接受强大轴向力,是一个压弯构件斜拉桥的分类o按主梁资料：o 混凝土斜拉桥；钢斜拉桥；钢混凝土结合梁叠合梁斜拉桥；钢混凝土混合梁斜拉桥o按索塔数量：o 独特斜
3、拉桥；双塔斜拉桥；多塔斜拉桥o按斜拉索和主梁参与受力的比例：o 部分斜拉桥；普通斜拉桥o 法国诺曼底大桥Alamillo_Bridgebrotonne_bridge日本多多罗大桥苏通大桥香港昂船洲大桥部分斜拉桥第二节 总体布置及构造体系一、总体布置一桥跨布置1、双塔三跨式2、独塔双跨式3、辅助墩及外边孔二索塔高度三拉索布置1、拉索在空间的布置型式2、拉索在索面内的布置型式3、拉索间距4、拉索倾角四主梁布置(一)桥跨布置o双塔三跨式双塔三跨式o控制要素：边跨与中跨之比控制要素：边跨与中跨之比o全桥刚度、拉索的疲劳强度、锚固墩承载才干全桥刚度、拉索的疲劳强度、锚固墩承载才干o为减小跨中挠度，宜选用
4、小于为减小跨中挠度，宜选用小于0.5o常用常用0.250.5，0.4经济角度经济角度o当跨比小于当跨比小于0.5，边跨应设置端锚索边索，边跨应设置端锚索边索o端锚索作用：平衡两跨间的索力差，控制塔顶变位端锚索作用：平衡两跨间的索力差，控制塔顶变位o部分地锚式：如郧阳汉江大桥部分地锚式：如郧阳汉江大桥L414m(一)桥跨布置o独塔双跨式独塔双跨式o控制要素：边跨与中跨之比控制要素：边跨与中跨之比o等跨等跨/不等跨不等跨o等跨：不设端锚索，不能有效约束塔顶位移，在受等跨：不设端锚索，不能有效约束塔顶位移，在受力、变形等不能发扬斜拉桥的优势力、变形等不能发扬斜拉桥的优势o不等跨：跨比不等跨：跨比0.
5、51.0o不对称布置：经过压重、锚固，使边跨桥墩台不对称布置：经过压重、锚固，使边跨桥墩台处于受压形状；处于受压形状；o不等跨：经过端锚索减小塔顶变位不等跨：经过端锚索减小塔顶变位(一)桥跨布置o辅助墩辅助墩o依边孔高度、通航要求、施工平安、全桥刚度及经依边孔高度、通航要求、施工平安、全桥刚度及经济和运用而定济和运用而定o作用：减小塔顶程度位移、主梁跨中挠度、塔根弯作用：减小塔顶程度位移、主梁跨中挠度、塔根弯矩、边跨主梁弯矩，加强施工期平安。矩、边跨主梁弯矩，加强施工期平安。o受力：受力：a)受拉时：减小主跨弯矩和挠度；受拉时：减小主跨弯矩和挠度；b)受压受压时：减小边跨主梁弯矩时：减小边跨主
6、梁弯矩o设置位置：由跨中挠度影响线确定，同时思索索距设置位置：由跨中挠度影响线确定，同时思索索距和施工要求；和施工要求；o数量：数量：1根最有效；根最有效；2根以上不明显。根以上不明显。(一)桥跨布置o外边孔外边孔o方法：将引孔与斜拉桥主梁延续方法：将引孔与斜拉桥主梁延续o作用：减小端锚索应力集中；缓和端支点的作用：减小端锚索应力集中；缓和端支点的负反力；减小主梁和索塔的内力、位移，加负反力；减小主梁和索塔的内力、位移，加强全桥刚度；强全桥刚度；o效果：不如端锚索；效果：不如端锚索；o本卷须知：在地震地域，应慎重思索。本卷须知：在地震地域，应慎重思索。二索塔高度o从桥面算起，不包括建筑外型或观
7、光需求的塔顶高度o与以下要素有关o1主跨跨径o索面型式辐射式、竖琴式、扇式o拉索间距o拉索倾角二索塔高度o拉索倾角与拉索垂直分量、塔高、资料用量的关系o拉索倾角小，塔低，拉索垂直分力小，对主梁弹性支承作用小，添加拉索用量；o拉索倾角大，塔高，拉索垂直分力大，对主梁弹性支承作用大，拉索用量小，但拉索和塔的用量添加；二索塔高度o双塔三跨式：H/L20.180.25o独塔两跨式：H/L20.300.45o通常：宜选用高值，降低拉索用量，减少跨中挠度，加强全桥刚度o特大跨：选用较高值，同时加强端锚索，加强全桥刚度三拉索布置1、拉索在空间的布置型式空间：单索面，双索面双索面：竖直、倾斜三拉索布置o优点o
8、单索面：简约、有序o双索面：可以提供抗扭刚度，对主梁刚度要求不高；o倾斜双索面：还具有良好的抗风稳定性适用于特大跨o缺陷o单索面：不起抗扭作用，要求主梁有强大的抗扭刚度；需求占用桥面宽度；o双索面：无序三拉索布置2、拉索在索面内的布置型式辐射式竖琴式扇式三拉索布置3、拉索间距指索面内相邻两根拉索的间距稀索布置：索力易调整，但弯矩剪力较大密索布置：主梁受压为主，梁高减小，利于抗风抗震，便于悬臂施工及改换，但拉索刚度较小，易产生风振问题，需增大边锚索刚度砼主梁索距：412米钢主梁索距：824米三拉索布置4、拉索倾角拉索与梁轴线之间的夹角拉索倾角增大，索力减小，但塔高和索长添加研讨阐明：拉索倾角小于
9、45较经济边索倾角宜控制在2545范围内竖琴形布置：2630辐射形或扇形布置：2130，25多见四主梁布置o延续体系、非延续体系o延续体系：塔梁固结、梁墩分别；墩塔固结、塔梁分别；塔梁墩固结四主梁布置o非延续体系：三跨式斜拉桥，跨中设挂梁或铰二、构造体系1、墩塔固结，塔梁分别漂浮体系多点弹性支承的单跨梁满载时墩柱处主梁不出现负弯矩峰值各截面变形、应力变化小，应力均匀温度、收缩、徐变内力较小悬臂施工时需暂时固结类似于延续梁桥横向约束才干差，需设置橡胶支座用于抗风、提高振动频率二、构造体系2、墩塔固结，塔梁分别，墩塔处主梁下设置竖向支承半漂浮体系主梁为跨内有多点弹性支承的延续梁或悬臂梁即主梁做成延
10、续体系或非延续体系满载时墩柱处主梁出现负弯矩峰值温度、收缩、徐变内力较大二、构造体系3、墩梁固结、塔墩分别塔梁固结体系主梁是一根延续梁或悬臂梁可采用普通桥墩塔柱、主梁温度应力极小显著减小主梁中央段的轴向拉力需求强大的支座中跨满载时，塔顶程度位移增大中跨挠度，边跨负弯矩适用于中小跨桥梁二、构造体系4、梁、塔、墩固结刚构体系构造刚度大，主梁、塔柱变形小无需大吨位支座动力性能差固结处有极大的负弯矩适宜于独塔斜拉桥二按拉索的锚拉体系不同而构成的构造体系o自锚式斜拉桥自锚式斜拉桥o全部拉索锚固在主梁上或延伸孔上；全部拉索锚固在主梁上或延伸孔上；o拉索的程度分力由主梁的轴力平衡；拉索的程度分力由主梁的轴力
11、平衡；o设置在端支点处的端锚索边索、背索受力最大；设置在端支点处的端锚索边索、背索受力最大；o适用于绝大多数斜拉桥。适用于绝大多数斜拉桥。o地锚式斜拉桥地锚式斜拉桥o适用于单跨式斜拉桥，无边跨；适用于单跨式斜拉桥，无边跨；o拉索的程度分力引起的轴力由下部构造地锚承当。拉索的程度分力引起的轴力由下部构造地锚承当。o部分地锚式斜拉桥部分地锚式斜拉桥o介于两者之间。介于两者之间。三、斜拉索o拉索的种类、构造及防护。拉索根本要求：抗疲劳性能、耐久性、抗腐拉索根本要求：抗疲劳性能、耐久性、抗腐蚀性蚀性拉索的组成：钢索、锚具拉索的组成：钢索、锚具钢索：钢丝平行或半平行、钢绞线、高钢索：钢丝平行或半平行、钢
12、绞线、高强度钢筋早期、很少采用强度钢筋早期、很少采用三、斜拉索p斜拉索的种类、构造及防护。p拉索不加防护锈蚀非常惊人p拉索防护防止钢丝的锈蚀p拉索防护分两类：钢丝防护和拉索防护三、斜拉索斜拉索的种类、构造及防护1、钢丝防护 镀锌、镀防锈脂、涂防锈底漆2、拉索防护 涂料维护、卷带维护、套管维护、拉索外加塑料缠绕维护层3、国内常用的方法1热挤高密度聚乙烯套管防护最常用2高密度聚乙烯套管内灌注水泥浆防护3环氧树脂构成玻璃钢外壳防护4多层玻璃纤维缠绕，钢套管外防锈漆维护拉索的风雨振及减震措施拉索的风雨振及减震措施o1984年，日本Hikami察看到直径140mm的斜拉索在14m/s风速下振幅值到达27
13、5mm。Aratsu桥在建造时就时有剧烈的索振动，观测到的最大幅值为300mm，大约是直径的二倍。法国的布鲁东桥、泰国的RamaIX桥、日本的名港西大桥报道的拉索振幅甚至大到相邻拉索发生碰撞的程度。国内杨浦大桥尾索在风雨共同作用下也曾发生剧烈振动，其最大振幅超越1米。 拉索的风雨振及减震措施拉索的风雨振及减震措施o日本研讨人员Hikami首先察看到拉索的风雨激振。实践的拉索构造的风雨激振有如下特点：o(1)在大、中、小雨情况下皆能够发生拉索的风雨激振，发生大幅振动的风速普通为8-15m/s。o(2)长索发生风雨激振的能够性较大，而接近塔柱处的短索发生这一振动的能够性较小；o(3)普通发生在PE
14、包裹的拉索，拉索直径普通为140mm200mm；o(4)振动常以“拍的方式出现，频率成分较多，但以基频为主。振幅很大；o(5)在一座桥上，常以多根索同时出现风雨激振。 拉索的风雨振及减震措施拉索的风雨振及减震措施o目前对拉索的风雨激振的机理已有比较一致的认识:雨水在拉索外表构成雨线，这一雨线改动了拉索本来为圆形的截面。从而使其由稳定的气动外形变为不稳定的气动外形。但这一雨线的外形，它在索外表上的位置，以及这两个重要要素与风速、风向以及拉索振动的幅度之间的藕合关系，是目前尚未处理的问题。 拉索的风雨振及减震措施拉索的风雨振及减震措施o斜拉索风雨激振的减振措施分为空气动力学措施和被动控制措施两方面。o空气动力学措施：经过优化斜拉索的外形，使其具有良好的空气静、动力特性，从一定程度上消除某些能使其产生气动不稳定的要素，因此是斜拉索抗风设计中应优先思索的措施。目前常采用的气动措施有：斜拉索外表附设螺旋肋条、斜拉索外表设置平行肋条、外表带凹坑或凸点的斜拉索。o被动控制措施：安装减振辅助索和减振阻尼器等。其中，磁流变阻尼器具有可以调理输入电压，使每根拉索处于最优阻尼形状下任务，且不受环境温度等的影响等优点，起到了很好的减振效果。
