第六章 懸索橋、斜拉橋概述

1、懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 一、懸索橋構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)一、懸索橋構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo) 1、認(rèn)知懸索橋的類型；、認(rèn)知懸索橋的類型； 2、認(rèn)知懸索橋的構(gòu)造組成；、認(rèn)知懸索橋的構(gòu)造組成； 3、認(rèn)知懸索橋的力學(xué)特點(diǎn)。、認(rèn)知懸索橋的力學(xué)特點(diǎn)。 學(xué)習(xí)主要內(nèi)容學(xué)習(xí)主要內(nèi)容 懸索橋的分類；構(gòu)造組成；力學(xué)特點(diǎn)。懸索橋的分類；構(gòu)造組成；力學(xué)特點(diǎn)。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)一、懸索橋的分類一、懸索橋的分類 懸索橋的類型可根據(jù)懸吊跨數(shù)、主纜錨固方式及懸吊方式等方面加以懸索橋的類型可根據(jù)懸吊跨數(shù)、主纜錨固方式及懸吊方式等方面加以劃分。劃分。

2、1按懸吊跨數(shù)分類，按懸吊跨數(shù)分類， 可分為單跨懸索橋、三跨懸索橋、四跨懸索橋和可分為單跨懸索橋、三跨懸索橋、四跨懸索橋和五跨懸索橋，其中單跨懸索橋和三跨懸索橋最為常用。五跨懸索橋，其中單跨懸索橋和三跨懸索橋最為常用。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) a)單跨懸索橋；單跨懸索橋；b)三跨懸索橋；三跨懸索橋；c)四跨懸索橋；四跨懸索橋；d)五跨懸索橋五跨懸索橋懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)1）單跨懸索橋）單跨懸索橋單跨懸索橋常用于高山峽谷地區(qū)，兩岸地勢(shì)較高，采用橋墩支撐邊單跨懸索橋

3、常用于高山峽谷地區(qū)，兩岸地勢(shì)較高，采用橋墩支撐邊跨更為經(jīng)濟(jì)。跨更為經(jīng)濟(jì)。2）三跨懸索橋）三跨懸索橋三跨懸索橋是目前國(guó)際工程實(shí)例中應(yīng)用最多的橋型，世界上大跨度三跨懸索橋是目前國(guó)際工程實(shí)例中應(yīng)用最多的橋型，世界上大跨度懸索橋幾乎全采用這種形式，這不僅是因其結(jié)構(gòu)受力特征較為合理懸索橋幾乎全采用這種形式，這不僅是因其結(jié)構(gòu)受力特征較為合理，同時(shí)其流暢對(duì)稱的建筑造型也更符合人們的審美觀點(diǎn)。，同時(shí)其流暢對(duì)稱的建筑造型也更符合人們的審美觀點(diǎn)。3）多跨懸索橋）多跨懸索橋相對(duì)于三跨懸索橋而言，四跨或五跨懸索橋又稱之為多跨懸索橋。相對(duì)于三跨懸索橋而言，四跨或五跨懸索橋又稱之為多跨懸索橋。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特

4、點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 2按主纜的錨固方式分類按主纜的錨固方式分類 按主纜的錨固形式劃分，可分為地錨式懸索橋和自錨式懸索橋。按主纜的錨固形式劃分，可分為地錨式懸索橋和自錨式懸索橋。1）地錨式懸索橋）地錨式懸索橋 通常所講的絕大多數(shù)懸索橋都采用地錨方式錨固主纜，即主纜通過(guò)重力通常所講的絕大多數(shù)懸索橋都采用地錨方式錨固主纜，即主纜通過(guò)重力式錨碇或巖隧式錨碇將荷載產(chǎn)生的拉力傳至大地來(lái)達(dá)到全橋的受力平衡，式錨碇或巖隧式錨碇將荷載產(chǎn)生的拉力傳至大地來(lái)達(dá)到全橋的受力平衡，這是大跨度懸索橋最佳的受力模式。這是大跨度懸索橋最佳的受力模式。2）自錨式懸索橋）自錨式懸索橋在較小跨度的懸索橋中，也有個(gè)別以

5、自錨形式錨固主纜的，這種自錨式懸在較小跨度的懸索橋中，也有個(gè)別以自錨形式錨固主纜的，這種自錨式懸索橋的主纜在邊跨兩端將主纜直接錨固于加勁梁上，主纜的水平拉力由加索橋的主纜在邊跨兩端將主纜直接錨固于加勁梁上，主纜的水平拉力由加勁梁提供軸壓力自相平衡，不需要另外設(shè)置錨碇。勁梁提供軸壓力自相平衡，不需要另外設(shè)置錨碇。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)3根據(jù)懸吊方式分類根據(jù)懸吊方式分類1）采用豎直吊索并以鋼桁架作加勁梁）采用豎直吊索并以鋼桁架作加勁梁2）采用三角布置的斜吊索，鋼箱梁作加勁梁）采用三角布置的斜吊索，鋼箱梁作加勁梁3）混合式，即采用豎直吊索和斜吊索，流線形鋼箱梁作

6、加勁梁。）混合式，即采用豎直吊索和斜吊索，流線形鋼箱梁作加勁梁。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)4按支承結(jié)構(gòu)分類按支承結(jié)構(gòu)分類如果按加勁梁的支承結(jié)構(gòu)來(lái)分的話，又可分為單跨兩鉸加勁梁懸索如果按加勁梁的支承結(jié)構(gòu)來(lái)分的話，又可分為單跨兩鉸加勁梁懸索橋、三跨兩鉸加勁梁懸索橋及三跨連續(xù)加勁梁懸索橋等橋、三跨兩鉸加勁梁懸索橋及三跨連續(xù)加勁梁懸索橋等 懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)二、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn)二、懸索橋上部結(jié)構(gòu)的主要形式和構(gòu)造特點(diǎn) 懸索橋的上部結(jié)構(gòu)由懸索橋的上部結(jié)構(gòu)由主纜、加勁梁和吊索主纜、加勁梁和吊索組成，下部結(jié)構(gòu)由組成，

7、下部結(jié)構(gòu)由塔塔、支、支撐著塔的撐著塔的橋墩橋墩、錨固著主纜的、錨固著主纜的錨碇錨碇組成，這種基本結(jié)構(gòu)形式是大跨度組成，這種基本結(jié)構(gòu)形式是大跨度橋梁結(jié)構(gòu)最適合的形式。橋梁結(jié)構(gòu)最適合的形式。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 1.上部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造及特點(diǎn)上部結(jié)構(gòu)的主要構(gòu)造及特點(diǎn) 1）主纜）主纜 主纜是以橋塔及支墩為支承，兩端錨固于錨碇，并通主纜是以橋塔及支墩為支承，兩端錨固于錨碇，并通過(guò)吊索懸掛加勁梁的纜索，是懸索橋的主要承重構(gòu)件。過(guò)吊索懸掛加勁梁的纜索，是懸索橋的主要承重構(gòu)件。主主纜除承受自重恒載、索夾、吊索、加勁梁等恒載外，還承纜除承受自重恒載、索夾、吊索、加勁梁等恒

8、載外，還承受索夾、吊索傳來(lái)的活載。另外，主纜還承擔(dān)一部分橫向受索夾、吊索傳來(lái)的活載。另外，主纜還承擔(dān)一部分橫向風(fēng)力以及溫度變化的影響，并直接傳到橋塔頂部。風(fēng)力以及溫度變化的影響，并直接傳到橋塔頂部。 懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)（1）主纜的材料）主纜的材料 懸索橋的主纜材料必須具有強(qiáng)度高、彈性模量大、耐腐蝕懸索橋的主纜材料必須具有強(qiáng)度高、彈性模量大、耐腐蝕等性能，故現(xiàn)代長(zhǎng)大懸索橋都選用高強(qiáng)鍍鋅鋼絲及鍍鋅鋼等性能，故現(xiàn)代長(zhǎng)大懸索橋都選用高強(qiáng)鍍鋅鋼絲及鍍鋅鋼絲繩。主纜先后經(jīng)歷了鋼結(jié)構(gòu)眼桿式纜鏈、鋼絲繩纜、封絲繩。主纜先后經(jīng)歷了鋼結(jié)構(gòu)眼桿式纜鏈、鋼絲繩纜、封閉鋼絞索纜

9、，最終發(fā)展為現(xiàn)在的平行鋼絲主纜。閉鋼絞索纜，最終發(fā)展為現(xiàn)在的平行鋼絲主纜。 （2）主纜的類型）主纜的類型 鋼絲繩主纜：鋼絲繩主纜：多用于中、小跨懸索橋。多用于中、小跨懸索橋。 平行絲股主纜：平行絲股主纜：主要用于大跨懸索橋。主要用于大跨懸索橋。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)（3）主纜的形式）主纜的形式大多數(shù)懸索橋都采用雙面主纜，但也有用單面主纜。大多數(shù)懸索橋都采用雙面主纜，但也有用單面主纜。至于主纜的根數(shù)至于主纜的根數(shù)，一般為，一般為2根主纜，即一側(cè)布置一根。根主纜，即一側(cè)布置一根。（4）主纜的截面組成）主纜的截面組成主纜常見(jiàn)的截面類型有由高強(qiáng)鋼絲組成的圓形截面（

10、圖主纜常見(jiàn)的截面類型有由高強(qiáng)鋼絲組成的圓形截面（圖a）和由鋼絲）和由鋼絲繩組成的主纜其它截面如圖繩組成的主纜其它截面如圖b、c，主纜的截面組成一般是由，主纜的截面組成一般是由=5mm左右的鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束股，然后再由若干束鋼絲索股構(gòu)成一根左右的鍍鋅鋼絲組成的鋼絲束股，然后再由若干束鋼絲索股構(gòu)成一根主纜。主纜。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)2）吊索）吊索 吊索是連接主纜和加勁梁的構(gòu)件，它通過(guò)索夾把加勁梁懸掛于主纜上吊索是連接主纜和加勁梁的構(gòu)件，它通過(guò)索夾把加勁梁懸掛于主纜上。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特

11、點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)3）索夾）索夾 索夾是緊箍主纜索股并連接主纜與吊索的構(gòu)件。主纜和吊索夾是緊箍主纜索股并連接主纜與吊索的構(gòu)件。主纜和吊索的連接一般采用剛性索夾把主纜箍緊，使主纜在受拉時(shí)索的連接一般采用剛性索夾把主纜箍緊，使主纜在受拉時(shí)，產(chǎn)生收縮變形時(shí)也不致滑動(dòng)。，產(chǎn)生收縮變形時(shí)也不致滑動(dòng)。 4）索鞍）索鞍 索鞍是為主纜提供支承并使主纜平順地改變方向的構(gòu)件。索鞍是為主纜提供支承并使主纜平順地改變方向的構(gòu)件。5）加勁梁）加勁梁 加勁梁是提供橋面直接承受荷載的梁體結(jié)構(gòu)。加勁梁是提供橋面直接承受荷載的梁體結(jié)構(gòu)。 主要功能是直接承受和傳遞車(chē)輛荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載主要功能是直接承受和傳遞車(chē)

12、輛荷載、風(fēng)荷載、溫度荷載和地震荷載。和地震荷載。 結(jié)構(gòu)形式有結(jié)構(gòu)形式有鋼板梁、鋼桁梁、鋼箱梁、鋼筋混凝土箱梁。鋼板梁、鋼桁梁、鋼箱梁、鋼筋混凝土箱梁。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)7）橋面）橋面鋼橋面鋼橋面鋼橋面鋪裝是個(gè)多結(jié)構(gòu)的組合體，一般包括防銹和主體鋪裝兩大體系鋼橋面鋪裝是個(gè)多結(jié)構(gòu)的組合體，一般包括防銹和主體鋪裝兩大體系。防銹體系由防銹層、防水層、粘結(jié)防護(hù)層、粘結(jié)層或致密層構(gòu)成。防銹體系由防銹層、防水層、粘結(jié)防護(hù)層、粘結(jié)層或致密層構(gòu)成。主體鋪裝層由上層和下層主體鋪裝層由上層和下層(又稱保護(hù)層和面層又稱保護(hù)層和面層)組成。主體鋪裝層的混組成。主體鋪裝層的混合料類

13、型主要有三種，即瀝青瑪蹄脂碎石混合料合料類型主要有三種，即瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA混合料混合料)、澆注、澆注式瀝青混合料式瀝青混合料(GA混合料混合料)和密級(jí)配瀝青混合料和密級(jí)配瀝青混合料(AC混合料混合料)?；炷良觿帕簶蛎婊炷良觿帕簶蛎婊炷良觿帕旱臉蛎驿佈b可以采用混凝土橋面混凝土加勁梁的橋面鋪裝可以采用混凝土橋面(包括普通水泥混凝土包括普通水泥混凝土、鋼纖維混凝土、連續(xù)配筋混凝土、鋼纖維混凝土、連續(xù)配筋混凝土)和瀝青混凝土橋面。長(zhǎng)大懸索橋和瀝青混凝土橋面。長(zhǎng)大懸索橋橋面多采用瀝青混凝土鋪裝。橋面多采用瀝青混凝土鋪裝。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)三、懸

14、索橋的受力特點(diǎn)三、懸索橋的受力特點(diǎn) 懸索橋的活載和永久載（包括橋面、加勁梁、吊索、主纜懸索橋的活載和永久載（包括橋面、加勁梁、吊索、主纜及其附屬構(gòu)件如索夾等重量）通過(guò)吊索和索夾傳遞至主纜及其附屬構(gòu)件如索夾等重量）通過(guò)吊索和索夾傳遞至主纜，再經(jīng)過(guò)鞍座傳至橋塔（主塔）頂，經(jīng)橋塔傳遞到下部的，再經(jīng)過(guò)鞍座傳至橋塔（主塔）頂，經(jīng)橋塔傳遞到下部的塔墩和基礎(chǔ)。塔墩和基礎(chǔ)。 主攬除承受活載和加勁梁（包括橋面）的永久載外，它還主攬除承受活載和加勁梁（包括橋面）的永久載外，它還分擔(dān)一部分橫向風(fēng)荷載并將它直接傳到塔頂。分擔(dān)一部分橫向風(fēng)荷載并將它直接傳到塔頂。 懸索橋的設(shè)計(jì)順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜懸索橋

15、的設(shè)計(jì)順序一般可以分為兩部分考慮，先考慮主纜及加勁梁的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來(lái)及加勁梁的設(shè)計(jì)，然后根據(jù)已決定的主纜及加勁梁體系來(lái)考慮橋塔的設(shè)計(jì)?？紤]橋塔的設(shè)計(jì)。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)二、二、斜拉橋構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)斜拉橋構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1、認(rèn)知斜拉橋的類型；、認(rèn)知斜拉橋的類型；2、認(rèn)知斜拉橋的構(gòu)造組成；、認(rèn)知斜拉橋的構(gòu)造組成；3、認(rèn)知斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)。、認(rèn)知斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)。學(xué)習(xí)主要內(nèi)容學(xué)習(xí)主要內(nèi)容 斜拉橋的類型；斜拉橋的構(gòu)造組成；斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)。斜拉橋的類型；斜拉橋的構(gòu)造組成；斜拉橋的力學(xué)特點(diǎn)。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)

16、懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)一、斜拉橋的分類一、斜拉橋的分類 斜拉橋的主要組成部分為主梁、索塔及拉索。由于主要組成部分的不斜拉橋的主要組成部分為主梁、索塔及拉索。由于主要組成部分的不同構(gòu)造形式，構(gòu)成不同類型的斜拉橋。同構(gòu)造形式，構(gòu)成不同類型的斜拉橋。 懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)法國(guó)米盧大橋：世界最高的大橋法國(guó)米盧大橋：世界最高的大橋懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)1.按索塔布置方式分按索塔布置方式分1）單塔式斜拉橋）單塔式斜拉橋當(dāng)跨越寬度不大或基礎(chǔ)、橋墩工程數(shù)量不是很大時(shí)

17、，可當(dāng)跨越寬度不大或基礎(chǔ)、橋墩工程數(shù)量不是很大時(shí)，可采用圖采用圖 a）的單塔式斜拉橋。）的單塔式斜拉橋。2）雙塔式斜拉橋）雙塔式斜拉橋橋下凈空要求較大時(shí)，多采用圖橋下凈空要求較大時(shí)，多采用圖 b）所示的雙塔式斜拉）所示的雙塔式斜拉橋。橋。 3）多塔式斜拉橋）多塔式斜拉橋在跨越寬闊水面時(shí)，由于橋梁長(zhǎng)度大，可采用圖在跨越寬闊水面時(shí)，由于橋梁長(zhǎng)度大，可采用圖c)所示所示的多塔斜拉橋。的多塔斜拉橋。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)2按主梁的支承條件分按主梁的支承條件分1）連續(xù)梁式斜拉橋）連續(xù)梁式斜拉橋2）單懸臂式斜

18、拉橋）單懸臂式斜拉橋3）T形剛架式斜拉橋形剛架式斜拉橋懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)二、斜拉橋構(gòu)造二、斜拉橋構(gòu)造 預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的拉索布置、塔柱型式和主梁截面是多種多樣的，在此介紹常見(jiàn)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的拉索布置、塔柱型式和主梁截面是多種多樣的，在此介紹常見(jiàn)的斜拉橋構(gòu)造。的斜拉橋構(gòu)造。1.拉索的布置拉索的布置1）輻射式：輻射式：這種方法是將全部拉索匯集到塔頂，使各根拉索都具有可能的最大傾角。這種方法是將全部拉索匯集到塔頂，使各根拉索都具有可能的最大傾角。2）豎琴式豎琴式：斜索與塔柱的連接點(diǎn)分散，斜索傾角相同，這就使連接構(gòu)造易于處理，塔柱受力：斜索與塔柱的連接點(diǎn)

19、分散，斜索傾角相同，這就使連接構(gòu)造易于處理，塔柱受力較有利。較有利。3）扇式扇式：介于輻射式和豎琴式之間，能兼有上述兩式的大部分優(yōu)點(diǎn)。：介于輻射式和豎琴式之間，能兼有上述兩式的大部分優(yōu)點(diǎn)。4）星式：星式：將分散錨固在塔柱上的斜索合并錨在邊跨梁端與橋臺(tái)上，或錨在邊跨的橋墩上。將分散錨固在塔柱上的斜索合并錨在邊跨梁端與橋臺(tái)上，或錨在邊跨的橋墩上。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn) 拉索在橫截面上的布置拉索在橫截面上的布置：豎直雙平面索豎直雙平面索、傾斜的雙平面索、單平面索傾斜的雙平面索、單平面索和和單平面索偏離中線單平面索偏離中線的布置方式（僅用于人行橋上）。的布置方式（僅用于人行橋上）。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)2塔柱塔柱 從橋梁的立面看，塔柱主要有獨(dú)柱式、從橋梁的立面看，塔柱主要有獨(dú)柱式、A型和倒型和倒Y型三種，如圖型三種，如圖6-23a）b）c）所示。）所示。從橋梁的橫斷面看，塔柱主要有獨(dú)柱型式、雙柱式、門(mén)式、斜腿門(mén)式、從橋梁的橫斷面看，塔柱主要有獨(dú)柱型式、雙柱式、門(mén)式、斜腿門(mén)式、倒倒V式、寶石式和倒式、寶石式和倒Y式，如圖式，如圖ah所示。所示。懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)懸索橋、斜拉橋的構(gòu)造與力學(xué)特點(diǎn)3主梁主梁 斜拉橋常用的主梁形式