斜拉橋與懸索橋設(shè)計(jì)講義（PPT117頁(yè)）

1、4 斜拉橋4.1 總體布置4.2 斜拉橋的構(gòu)造 4.3 斜拉橋的計(jì)算1第五章 其它體系橋梁4.1.1 概述一、斜拉橋的組成（見附圖） 斜拉橋由斜拉索、塔柱和主梁組成二、斜拉橋的主要特點(diǎn)2第五章 其它體系橋梁斜拉橋簡(jiǎn)圖 3第五章 其它體系橋梁4第五章 其它體系橋梁二、斜拉橋的主要特點(diǎn)1、斜纜是主梁的彈性支座，使主梁跨度減小，節(jié)約材料并增大了橋梁的跨越能力2、斜纜的水平分力相當(dāng)于混凝土梁的預(yù)壓力，可提高抗裂性能3、建筑高度小，可增大橋下凈空4、結(jié)構(gòu)輕巧美觀5、高次超靜定結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜6、拉索兩端的連接構(gòu)造復(fù)雜7、施工控制要求嚴(yán)格（張拉程度要求相同）5第五章 其它體系橋梁4.1.2 孔跨布局一、

2、雙塔三跨式可跨越較大河流，為了在視覺(jué)上清楚地表現(xiàn)主跨，邊跨L1與主跨L2與比例應(yīng)小于0.5。6第五章 其它體系橋梁二、獨(dú)塔雙跨式一般采用不對(duì)稱形式，主跨和邊跨之比為0.50.6，但多數(shù)接近于0.66倍?？缍容^小時(shí)，也可采用單跨。7第五章 其它體系橋梁三、三塔四跨和多塔多跨式斜拉橋和懸索橋一樣，很少采用三塔四跨和多塔多跨式。原因就是多塔多跨式斜拉橋中間塔塔頂沒(méi)有端錨索來(lái)有效限制它的位移，已經(jīng)是柔性結(jié)構(gòu)的斜拉橋或懸索橋采用多塔多跨式使結(jié)構(gòu)柔性進(jìn)一步增大，變形過(guò)大。如必須采用多塔多跨式斜拉橋時(shí)，可將中間塔做成剛性索塔。8第五章 其它體系橋梁三塔斜拉橋（湖南洞庭湖大橋） 9第五章 其它體系橋梁四、輔助

3、墩和邊引跨10第五章 其它體系橋梁4.1.3 索塔布置一、索塔的形式1、縱向形式（見附圖）單柱形、倒V形或A形、倒Y形。2、橫向形式（見附圖）（1）單索面橋：?jiǎn)沃巍⒌筕形或A形、倒Y形。（2）雙索面橋：雙柱式、門式、H形、倒V形、倒Y形11第五章 其它體系橋梁 橋塔的縱向形式 12第五章 其它體系橋梁索塔的橫向形式-1 13第五章 其它體系橋梁索塔的橫向形式-214第五章 其它體系橋梁二、塔的高跨比雙塔：H/l2=1/41/7，單塔：H/l2=1/2.71/4.7輻射式或扇式：260300，豎琴式:210300。15第五章 其它體系橋梁4.1.4 拉索布置一、索面位置（1）雙索面平行雙索面：

4、作用在橋梁上的扭矩可由拉索軸力來(lái)抵抗，主梁可采用抗扭剛度較小的截面斜向雙索面：兩個(gè)索平面的上端均向內(nèi)側(cè)傾斜。（對(duì)橋面梁體抵抗風(fēng)力扭振特別有利）（2）單索面（拉索對(duì)抗扭不起作用，主梁采用抗扭剛度較大的截面） 設(shè)置在橋梁縱軸線上。16第五章 其它體系橋梁索面布置形式 17第五章 其它體系橋梁二、索面形狀（1）輻射式拉索上端錨固于塔柱同一位置，成輻射狀。特點(diǎn)：拉索傾角大，受力較?。坏碜杂砷L(zhǎng)度大，對(duì)塔身受力不利；且塔頂錨頭擁擠。（2）平行式（豎琴式）各斜索相互平行，但傾角相同特點(diǎn)：與塔柱的連接點(diǎn)分散，連接構(gòu)造易處理；但斜索傾角小，對(duì)其受力不利，且斜索用量較大。18第五章 其它體系橋梁（3）扇形（用

5、的較多） 外形與受力特點(diǎn)介于以上兩者之間，應(yīng)用最為廣泛。（4）星式 斜索下端合并錨于邊跨梁端與橋臺(tái)上，可減小跨中撓度，但斜索傾角最小，采用較少。19第五章 其它體系橋梁索面形狀20第五章 其它體系橋梁三、索距的布置（1）稀索 對(duì)鋼梁 間距約3060m對(duì)混凝土梁 間距約1530m（2）密索 間距約515m優(yōu)點(diǎn)：索間距小，可使主梁彎矩減小目前斜拉橋大多采用密索布置。21第五章 其它體系橋梁稀索和密索 22第五章 其它體系橋梁4.1.5 主要結(jié)構(gòu)體系斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系，可以有幾種不同的劃分方式：（1）按照塔、梁、墩相互結(jié)合方式：漂浮體系、半漂浮體系、塔梁固結(jié)體系和剛構(gòu)體系；（2）按照主梁的連續(xù)方式：連

6、續(xù)體系和T構(gòu)體系；（3）按照斜拉索的錨固方式：自錨體系、部分地錨體系和地錨體系；（4）按照塔的高度不同，有常規(guī)斜拉橋和矮塔部分斜拉橋體系。23第五章 其它體系橋梁一、漂浮體系塔墩固結(jié)，塔梁分離，主梁除兩端支承于橋臺(tái)處，全部用斜索吊起，其結(jié)構(gòu)形式相當(dāng)于在單跨梁加斜索。特點(diǎn)：可減少主梁在支點(diǎn)的負(fù)彎矩，但須施加橫向約束。缺點(diǎn)是：懸臂施工時(shí)，塔柱處主梁需臨時(shí)固結(jié)，成橋后解除臨時(shí)固結(jié)時(shí)，主梁會(huì)發(fā)生縱向擺動(dòng)。為防止縱向漂浮體系斜拉橋產(chǎn)生過(guò)大的擺動(dòng)，十分有必要在斜拉橋塔上的梁底部位設(shè)置高阻尼的主梁水平彈性限位裝置。二、半漂浮體系塔墩固結(jié)，主梁在塔墩上設(shè)置豎向支撐（固定鉸和活動(dòng)鉸，可以是一個(gè)固定支座三個(gè)活動(dòng)支

7、座，也可以是四個(gè)活動(dòng)支座，但一般均設(shè)活動(dòng)支座，以避免由于不對(duì)稱約束而導(dǎo)致不均衡溫度變位，水平位移將由斜拉索制約），其結(jié)構(gòu)形式屬于有彈性支承的連續(xù)梁特點(diǎn)：具有連續(xù)梁的優(yōu)點(diǎn)。24第五章 其它體系橋梁三、塔梁固結(jié)體系塔梁固結(jié)并支撐在墩上。特點(diǎn)：主梁的內(nèi)力與撓度直接同主梁與索塔的彎曲剛度比有關(guān)，這種體系的主梁一般只在一個(gè)塔柱處設(shè)置固定支座，而其余均為縱向活動(dòng)支座。優(yōu)點(diǎn)是顯著減小主梁中央段承受的軸向拉力，并且索塔和主梁的溫度力極小。四、連續(xù)剛構(gòu)式（剛構(gòu)體系形式）主梁與塔、墩固結(jié)形成整體，其結(jié)構(gòu)形式是有彈性支承的連續(xù)剛構(gòu)。特點(diǎn)：便于平衡對(duì)稱施工，抵抗跨中變形的剛度較大25第五章 其它體系橋梁五、T構(gòu)體系T

8、構(gòu)體系斜拉橋與剛構(gòu)體系的區(qū)別主要是主梁跨中區(qū)域無(wú)軸拉力，具體做法兩種：在斜拉橋主跨中央部分插入一小跨懸掛結(jié)構(gòu)，以剪力鉸代替懸掛結(jié)構(gòu)，這種鉸的功能是只傳遞彎矩、剪力，不傳軸力。六、部分地錨體系在主跨很大邊跨很小的特殊情況下，少數(shù)斜拉橋采用部分地錨式的錨拉體系。26第五章 其它體系橋梁七、矮塔部分斜拉橋 由力學(xué)知識(shí)可知：在截面相同的情況下，塔的抗水平位移剛度與塔高的三次方成反比，因而塔高降低則塔身剛度迅速提高，但塔高降低后拉索的水平傾角也將減小，拉索對(duì)主梁的支撐作用減弱，而水平壓力增大，這相當(dāng)于拉索對(duì)主梁施加了一個(gè)較大的體外預(yù)應(yīng)力。矮塔部分斜拉橋由于拉索不能提供足夠的支撐剛度，故要求主梁的剛度較大

9、。具有以下特點(diǎn)（1）塔較矮，（2）梁的無(wú)索區(qū)較長(zhǎng)，沒(méi)有端錨索，（3）邊跨與主跨的比值較大，一般大于0.5，（4）梁高較大，高跨比為1/301/40，甚至做成高度梁，（5）拉索對(duì)豎向恒活載的分擔(dān)率小于30%，受力以梁為主，索為輔，（6）由于梁的剛度大，活載作用下斜拉索的應(yīng)力變幅較小，可按體外預(yù)應(yīng)力索設(shè)計(jì)。27第五章 其它體系橋梁28第五章 其它體系橋梁29第五章 其它體系橋梁4.2 斜拉橋的構(gòu)造4.2.1 主梁的構(gòu)造4.2.2 索塔4.2.3 拉索30第五章 其它體系橋梁4.2.1 主梁的構(gòu)造主梁的主要作用有三個(gè)方面：（1）將恒、活載分散傳給拉索，梁的剛度越小，則承擔(dān)的彎矩越?。唬?）與拉索及索

10、塔一起成為整個(gè)橋梁的一部分，主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的軸壓力，因而需要有足夠的剛度防止壓屈；（3）抵抗橫向風(fēng)載和地震荷載，并把這些力傳給下部結(jié)構(gòu)。31第五章 其它體系橋梁主要尺寸擬定主梁高度h：h=1/501/200，主梁寬度B:主梁寬與主跨的比值宜大于1/30，與主梁高的比宜大于8，主梁各細(xì)部尺寸：主要根據(jù)軸力來(lái)確定，截面調(diào)試。鋼筋布置普通鋼筋的配置縱向預(yù)應(yīng)力筋：分段布置，一般在主跨跨中和邊跨端部橫向預(yù)應(yīng)力筋32第五章 其它體系橋梁一、實(shí)體梁式和板式主梁實(shí)體梁式和板式截面的主梁一般僅適用于雙索面斜拉橋，因?yàn)檫@種截面具有構(gòu)造簡(jiǎn)單和施工方便的優(yōu)點(diǎn)，特別是斜索在實(shí)體的邊主梁中錨固時(shí)，

11、錨固構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，而且在索面內(nèi)具有一定的抗彎剛度，在錨固點(diǎn)處可以避免產(chǎn)生大的橫向力流。二、箱形截面混凝土箱形截面主梁是現(xiàn)代斜拉橋中經(jīng)常采用的截面形式，這是因?yàn)樗目箯潉偠群涂古偠却螅苓m應(yīng)稀索、密索、單索面或雙索面等不同斜索布置，其組合截面，也可以方便地形成封閉式的單箱形式或分離式的雙箱形式，以適應(yīng)不同橋?qū)挼男枰孛娴慕M合構(gòu)造，也可以部分預(yù)制、部分現(xiàn)場(chǎng)澆筑。33第五章 其它體系橋梁在雙索面混凝土斜拉橋中，箱形截面的主梁常以分離式的兩個(gè)箱體各自錨固于拉索，兩箱之間的則以橫梁和橋面板拉結(jié)，雙箱梁的典型截面為倒梯形。在雙箱梁的兩個(gè)分離式箱體之間用底板將其封閉，即成為三室的單箱梁截面。雙索面與單索

12、面的三室箱梁截面應(yīng)有所不同，采用雙索面時(shí)，應(yīng)將兩個(gè)中間豎腹板盡量拉大，使中室大于邊室，以期取得較大的橫向慣距，對(duì)于單索面，則應(yīng)將其盡量靠攏，以便斜拉索錨固于較小的中室內(nèi)。34第五章 其它體系橋梁混凝土主梁常用截面形式 35第五章 其它體系橋梁斜拉橋的主梁橫斷面 36第五章 其它體系橋梁三、不同材料主梁的適宜跨徑 斜拉橋主梁有下列四種不同的組成方式：（1）預(yù)應(yīng)力混凝土梁稱為混凝土斜拉橋，跨徑200400m；（2）鋼混凝土組合梁稱為組合梁斜拉橋，跨徑400600m；（3）鋼柱梁稱為鋼斜拉橋，大于600m。另外，當(dāng)跨徑處于400m和600m兩個(gè)臨界區(qū)域時(shí)，應(yīng)考慮其他因素分別對(duì)兩種不同材料主梁作經(jīng)濟(jì)比

13、較。37第五章 其它體系橋梁4.2.2 索塔一、索塔構(gòu)件組成38第五章 其它體系橋梁二、混凝土塔的構(gòu)造混凝土索塔常采用的截面形式見表4-2-2，實(shí)心體索塔一般適用于中小跨度的斜拉橋，對(duì)于小跨度可采用等截面，對(duì)于中等跨度可采用空心截面，矩形截面索塔的構(gòu)造簡(jiǎn)單，其四角宜做成倒角或圓角，以利抗風(fēng)，所有其他多邊形截面的索塔均比矩形截面的抗風(fēng)有利，還能增加橋梁外形的美觀，八角形截面有利于配置封閉式環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋，但構(gòu)造復(fù)雜。各種空心截面包含H截面一般均需在每一層拉索錨頭處增設(shè)水平隔板。39第五章 其它體系橋梁4.2.3 拉索一、拉索的構(gòu)造 在近代大跨度斜拉橋中，拉索的構(gòu)造基本上分為整體安裝的拉索（平行鋼絲

14、索配冷鑄錨）和分散安裝的拉索（平行鋼絞線索配夾片錨）兩大類。1、平行鋼絲索陪冷鑄錨平行鋼絲索是把5mm或7mm鍍鋅鋼絲捆扎成股，一般排列成六角形，表層由玻璃絲布包扎定型后用熱擠高密塑造成正圓形，這種斜索具有厚鍍鋅層和厚PE層的雙重防腐保護(hù)。40第五章 其它體系橋梁41第五章 其它體系橋梁2、平行鋼絞線索配夾片錨 將平行鋼絲索中的鋼絲換成等截面的鋼絞線即成為平行鋼絞線索。鋼索絲在索中是平行排列的。二、拉索的錨固1、斜拉索與混凝土梁的錨固42第五章 其它體系橋梁43第五章 其它體系橋梁44第五章 其它體系橋梁45第五章 其它體系橋梁46第五章 其它體系橋梁2、拉索在索塔的錨固（1）在實(shí)體塔上交錯(cuò)錨

15、固，其具體構(gòu)造是在塔柱中埋設(shè)鋼管，再將斜拉索穿入和用錨頭錨固在鋼管上端的錨墊板上。（2）在空心塔上做非交錯(cuò)錨固，其構(gòu)造與上述相同，但需要在箱形橋塔的壁板內(nèi)配置環(huán)向預(yù)應(yīng)力筋，以抵抗拉索在箱壁內(nèi)產(chǎn)生的拉力。（3）采用鋼錨固梁來(lái)錨固，將鋼錨固梁擱置在混凝土塔柱內(nèi)側(cè)的牛腿上，斜索通過(guò)埋設(shè)在塔壁中的鋼管錨固在鋼錨固梁兩端的錨塊上。（4）利用鋼錨梁錨固，整個(gè)鋼錨箱是由各層的鋼錨箱進(jìn)行上下焊接而成，然后將錨箱用焊釘使之與混凝土塔身連結(jié)，另外還要用環(huán)形預(yù)應(yīng)力筋將鋼錨箱夾在混凝土塔柱內(nèi)，以增加對(duì)拉索水平荷載的抵抗力。47第五章 其它體系橋梁48第五章 其它體系橋梁49第五章 其它體系橋梁50第五章 其它體系橋梁

16、三、拉索的拉力 拉索的應(yīng)力控制需要考慮三個(gè)因素，有效彈性模量、破斷強(qiáng)度和疲勞。 若拉索的應(yīng)力過(guò)低，則斜索的垂度大，索的有效模量就小，這也反應(yīng)了斜拉索必須采用高強(qiáng)度鋼材的直接原因。51第五章 其它體系橋梁四、拉索的減振1、氣動(dòng)控制法將斜拉索原來(lái)的光滑表面做成帶有螺旋凸紋、條形凸紋、V形凸紋或圓形凹點(diǎn)的非光滑表面。2、阻尼減振法作用機(jī)理就是通過(guò)安裝阻尼裝置，提高拉索的阻尼比從而抑制拉索的振動(dòng)。3、改變拉索動(dòng)力特性法采用聯(lián)結(jié)器（索夾）或輔助索將若干根索相互聯(lián)結(jié)起來(lái)，輔助索可以采用直徑比主要索小的多的索，作用機(jī)理：通過(guò)聯(lián)結(jié)將長(zhǎng)索轉(zhuǎn)換成為相對(duì)較短的短索，使拉索的振動(dòng)基頻提高，從而抑制索的振動(dòng)。52第五章

17、 其它體系橋梁我國(guó)第一座斜拉橋簡(jiǎn)介輻射型拉索云陽(yáng)湯溪河橋位于四川省云陽(yáng)縣，是我國(guó)第一座試驗(yàn)性斜拉橋，建于1975年。雙塔斜拉橋的孔跨布置為34.9175.8434.91(），全長(zhǎng)153.12。每塔有三對(duì)斜拉索，由鋼芯纜索組成，呈輻射形布置。53第五章 其它體系橋梁大型斜拉橋?qū)嵗榻B銅陵長(zhǎng)江大橋，橋型為預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土雙塔索面斜拉橋，全長(zhǎng)2592米，主橋長(zhǎng)1152米，最大跨徑為432米，橋面寬度23米，其中4車道15米，人行道5米，通航凈高24米。 54第五章 其它體系橋梁湘桂鐵路線紅水河橋是我國(guó)修建的第一座預(yù)應(yīng)力混凝土鐵路斜拉橋。全長(zhǎng)398m，主跨48+96+48(m)，采用雙塔豎琴型、塔梁固

18、結(jié)、塔墩分離的結(jié)構(gòu)形式。主梁截面為單箱雙室，梁高3.2m，箱寬4.8m，索塔高29m，有兩個(gè)塔柱組成，底部通過(guò)強(qiáng)大的箱形橫梁與主梁組成整體。支座全部采用國(guó)內(nèi)首次研制成功的盆式橡膠支座。 55第五章 其它體系橋梁 南京長(zhǎng)江第二大橋，位于現(xiàn)南京長(zhǎng)江下游11公里處，2001年建成，橋全長(zhǎng)21.197公里，由南、北汊大橋和南岸、八卦洲及北岸引線組成。其中：南汊主橋?yàn)殇撓淞盒崩瓨?，橋長(zhǎng)2938米，主跨為628米，該跨徑目前居同類橋型中國(guó)內(nèi)第一，世界第三。56第五章 其它體系橋梁上海南浦大橋，該橋全長(zhǎng)8346m，主橋長(zhǎng)846m，浦東引橋長(zhǎng)3746m,浦西引橋長(zhǎng)3754m。主橋采用雙塔雙索面鋼與混凝土結(jié)合梁

19、斜拉橋。主跨跨徑423m，一跨過(guò)江，通航凈空46m。主橋塔高150m，采用折線H型鋼筋混凝土塔柱，雙索面呈扇形布置。 57第五章 其它體系橋梁1999年建成，主跨890m，主鋼塔高176m，主梁高2.7m58第五章 其它體系橋梁4.3 斜拉橋的計(jì)算4.3.1 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算圖式4.3.2 斜拉索的垂度效應(yīng)計(jì)算4.3.3 索力的初擬和調(diào)整4.3.4 溫度和徐變次內(nèi)力計(jì)算4.3.5 非線性問(wèn)題的計(jì)算59第五章 其它體系橋梁4.3.1 結(jié)構(gòu)分析計(jì)算圖式主梁內(nèi)力簡(jiǎn)化圖式（例圖）：由1個(gè)中間支座和4個(gè)索提供彈簧支承的連續(xù)梁，以這5個(gè)反力為多余力，建立力法方程。解力法方程求得多余力，將多余力和荷載作用在基本

20、結(jié)構(gòu)上，可求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。將單位荷載作用在結(jié)構(gòu)上，通過(guò)移動(dòng)單位荷載，可求得結(jié)構(gòu)的內(nèi)力影響線。 60第五章 其它體系橋梁 彈性支承連續(xù)梁 61第五章 其它體系橋梁斜拉橋簡(jiǎn)化計(jì)算模型 62第五章 其它體系橋梁斜拉橋是高次超靜定結(jié)構(gòu)，常規(guī)分析可采用平面桿系有限元法，即基于小位移的直接剛度矩陣法。有限元分析首先是建立計(jì)算模型，對(duì)整體結(jié)構(gòu)劃分單元和結(jié)點(diǎn)，形成結(jié)構(gòu)離散圖，研究各單元的性質(zhì)，并用合適的單元模型進(jìn)行模擬。對(duì)于柔性拉索，可用拉壓桿單元進(jìn)行模擬，同時(shí)按后面介紹的等效彈性模量法考慮斜索的垂度影響，對(duì)梁和塔單元，則用梁?jiǎn)卧M(jìn)行模擬。斜拉橋的最終恒載受力狀態(tài)與施工過(guò)程密切相關(guān)，因此結(jié)構(gòu)分析必須準(zhǔn)確模擬和

21、修正施工過(guò)程。63第五章 其它體系橋梁斜拉橋截面內(nèi)力影響線 64第五章 其它體系橋梁4.3.2 斜拉索的垂度效應(yīng)計(jì)算一、等效彈性模量 斜拉橋的拉索一般采用柔性索，斜索在自重作用下會(huì)產(chǎn)生一定的垂度，這一垂度的大小與索力有關(guān)，垂度與索力呈非線性關(guān)系。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，在實(shí)際計(jì)算中索一般采用一直桿表示，以索的弦長(zhǎng)作為桿長(zhǎng)。關(guān)健問(wèn)題是考慮索垂度效應(yīng)對(duì)索的伸長(zhǎng)與軸力的關(guān)系影響，這種影響采用修正彈性模量來(lái)考慮。65第五章 其它體系橋梁索的伸長(zhǎng)與垂度的關(guān)系索的幾何形狀為懸鏈線，如近似按拋物線考慮，則索在自重作用下的長(zhǎng)度為：則索的伸長(zhǎng)為：66第五章 其它體系橋梁67第五章 其它體系橋梁二、斜拉索兩端傾角修正 斜拉

22、索兩端的鋼導(dǎo)管安裝時(shí)，必須考慮垂度引起的索兩端傾角的變化量，否則將造成導(dǎo)管軸線偏位，一般情況下，可按拋物線計(jì)算，即： 當(dāng)索的水平投影長(zhǎng)度很長(zhǎng)時(shí)，按拋物線計(jì)算會(huì)帶來(lái)一定的誤差，因而應(yīng)采用精確的懸鏈線方程求解。68第五章 其它體系橋梁4.3.3 索力的初擬和調(diào)整一、恒載平衡法索力初擬 對(duì)于主跨，忽略主梁抗彎剛度的影響，則Wm為第i號(hào)索所支承的恒載重力，根據(jù)豎向力的平衡可得：69第五章 其它體系橋梁二、可行域法調(diào)索計(jì)算在斜拉橋設(shè)計(jì)中，通常先要確定一個(gè)合理成橋狀態(tài)，然后根據(jù)擬定的施工工序確定各合理施工狀態(tài)。所謂合理成橋狀態(tài)是指斜拉橋在施工完成后，在所有恒載作用下，各構(gòu)件受力滿足某種理想狀態(tài)，如梁、塔中

23、彎曲應(yīng)變能最小。斜拉橋合理成橋狀態(tài)確定的過(guò)程實(shí)際上就是按施工過(guò)程確定各索初張力的過(guò)程。合理成橋狀態(tài)的確定通?？梢韵炔豢紤]施工過(guò)程，只根據(jù)成橋狀態(tài)的受力圖式來(lái)計(jì)算，然后按施工過(guò)程將索的張拉程序逐個(gè)細(xì)化。分析方法有簡(jiǎn)支梁法、剛性支承連續(xù)梁法、可行域法。1、簡(jiǎn)支梁法選擇一個(gè)合適的斜拉索初始張拉力，使主梁結(jié)構(gòu)的恒載內(nèi)力與主梁以拉索的錨固點(diǎn)為簡(jiǎn)支支承的簡(jiǎn)支梁內(nèi)力一致。70第五章 其它體系橋梁2、剛性支承連續(xù)梁法 所謂剛性支承連續(xù)梁法就是求一組恒載索力值，使主梁在恒載和索力作用下，成橋后索梁連接點(diǎn)處的位移為零。這時(shí)主梁的恒載彎矩即為剛性支承連續(xù)梁的彎矩。3、可行域法三、懸臂施工時(shí)合理施工狀態(tài)的確定71第五

24、章 其它體系橋梁4.3.4 溫度和徐變次內(nèi)力計(jì)算一、溫度次內(nèi)力計(jì)算1、年溫差2、日照溫差二、徐變次內(nèi)力計(jì)算超靜定結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)期荷載作用下，因混凝土徐變產(chǎn)生的變形受到約束而引起次內(nèi)力，造成結(jié)構(gòu)內(nèi)力重分布，在混凝土斜拉橋的梁、塔、索三個(gè)構(gòu)件中，梁和塔會(huì)發(fā)生徐變，而拉索一般為鋼構(gòu)件，沒(méi)有徐變問(wèn)題。徐變的影響將造成主梁縮短和下擾，塔柱縮短和偏移，并造成拉索的傾角和內(nèi)力發(fā)生變化。72第五章 其它體系橋梁4.3.5 非線性問(wèn)題的計(jì)算平面桿系有限元法（直接剛度法）計(jì)算斜拉橋內(nèi)力和變形：國(guó)內(nèi)對(duì)于中小跨度斜拉橋一般采用平面桿系有限元計(jì)算斜拉橋的內(nèi)力和變形，分析時(shí)主梁和塔采用梁?jiǎn)卧?，而索采用直桿單元，桿單元的彈性模量

25、采用前面推導(dǎo)的修正彈性模量考慮垂度效應(yīng)。桿單元和梁?jiǎn)卧膯蝿偩仃嚪謩e為：73第五章 其它體系橋梁桿單元：梁?jiǎn)卧盒崩瓨虻闹髁汉退际峭瑫r(shí)存在壓力和彎矩。軸力和彎矩相互作用（如下圖），考慮軸力和彎矩相互作用后彎矩平衡方程為：74第五章 其它體系橋梁任意截面彎矩：在實(shí)際中采用穩(wěn)定函數(shù)的概念來(lái)考慮彎矩和軸力的相互作用，考慮彎矩和軸力相互作用后的單剛矩陣為：75第五章 其它體系橋梁4.4 懸索橋4.4.1 概述（見附圖）組成：主要由主纜、加勁梁、塔柱和錨碇構(gòu)成 ，此外還有吊桿、橋面板等4.4.2 懸索橋的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造76第五章 其它體系橋梁 懸索橋 77第五章 其它體系橋梁4.4.2 懸索橋的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造

26、一、懸索橋的結(jié)構(gòu)體系 二、懸索橋的總體布置三、懸索橋的主要構(gòu)造四、大型懸索橋簡(jiǎn)介78第五章 其它體系橋梁一、懸索橋的結(jié)構(gòu)體系1、按加勁梁的構(gòu)造分類（見附圖）可分為以下三種形式：?jiǎn)慰?、三跨?jiǎn)支加勁梁、三跨連續(xù)加勁梁2、其他類型（1）地錨式與自錨式：主纜錨固于錨碇者稱地錨式；主纜錨固于加勁梁斷部者稱自錨式（見附圖）（2）帶斜拉索的懸索橋，以懸索橋?yàn)樽?斜拉索加強(qiáng)懸索橋的剛度（3）斜拉懸索混合形式塔柱附近主要靠斜拉索受力，跨中主要靠懸索79第五章 其它體系橋梁懸索橋的構(gòu)造形式 80第五章 其它體系橋梁自錨式懸索橋 81第五章 其它體系橋梁帶斜拉索的吊橋82第五章 其它體系橋梁斜拉懸吊混合式懸索橋 8

27、3第五章 其它體系橋梁 美式懸索橋 84第五章 其它體系橋梁英國(guó)式吊橋85第五章 其它體系橋梁二、懸索橋的總體布置(1) 跨徑 (2) 主索矢高及塔高(3) 吊桿間距 (4) 錨索傾角(5) 加勁梁(6) 橫截面布置86第五章 其它體系橋梁（1）跨徑 根據(jù)地形、地質(zhì)條件確定橋塔和橋臺(tái)位置，通常取中跨：邊跨=2：1 4：1。（大于4：1且邊跨跨徑較小時(shí)，邊跨可不設(shè)吊桿，邊索成普通錨索即單跨懸索橋）（2）主索矢高及塔高 矢高f越大，主索內(nèi)力越小，但塔高和懸索的長(zhǎng)度都要增加，從受力的角度看，較有利的矢跨比是1/61/7； 塔高=橋面標(biāo)高+吊桿最小高度+矢高87第五章 其它體系橋梁（3）吊桿間距 吊桿

28、間距涉及到橋面構(gòu)造和材料用量，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較，一般取58m（跨徑增大間距應(yīng)相應(yīng)增大）。（4）錨索傾角 原則是錨索傾角1與主索在橋塔處的傾角0相等或接近。（5）加勁梁的高度 根據(jù)剛度條件和材料用量確定，為了保證四分點(diǎn)處的剛度要求，梁高應(yīng)?。↙/40 L/60） L/12088第五章 其它體系橋梁（6）橫截面布置（見附圖） 橫截面內(nèi)通常布置兩根纜索，吊桿與主索在同一鉛直面內(nèi)，當(dāng)荷載較大時(shí)，可布置四根纜索。 1）加勁梁是箱梁，行車道可布置在上下層 2）加勁梁是桁梁 車道較少時(shí)，人行道布置在加勁梁范圍內(nèi) 車道較多時(shí)，人行道懸挑在加勁梁外側(cè)89第五章 其它體系橋梁加勁梁橫截面布置 90第五章 其它體系橋

29、梁三、懸索橋的主要構(gòu)造 (1) 大纜(2) 橋塔(3) 鞍座(4) 錨碇(5) 加勁梁91第五章 其它體系橋梁（1）大纜（見附圖） 大纜是懸索橋的主要受力構(gòu)件，它通過(guò)吊索（或吊桿）與加勁梁相連，其形式有以下兩種： 1）鋼絲繩：一般用于中小跨度（500m以下）的 懸索橋 2）平行鋼絲束：適用于各種跨度92第五章 其它體系橋梁主纜內(nèi)絲股的排列緊纜后絲股的截面變形狀態(tài)93第五章 其它體系橋梁(2) 橋塔橋塔的作用是支承大纜。1）按材料分類（見附圖）圬工橋塔：用石料砌筑，用于早年懸索橋鋼橋塔： 有桁架式、剛構(gòu)式或混合式鋼筋混凝土塔：做成剛構(gòu)式，適用于大跨度橋2）按結(jié)構(gòu)受力分類 由于鞍座與大纜之間不允許

30、發(fā)生相對(duì)位移，可把塔柱做成以下幾種形式（見附圖） 剛性塔：在鞍座與塔頂之間設(shè)輥軸，使鞍座可沿縱向移動(dòng) 柔性塔：鞍座固定于塔頂，由于塔的彈性變形來(lái)適應(yīng)線位移，這種方式構(gòu)造較簡(jiǎn)單，容易維修 擺柱塔：在塔底設(shè)鉸，施工困難，已很少采用94第五章 其它體系橋梁懸索橋橋塔的形式 95第五章 其它體系橋梁塔與索鞍的聯(lián)結(jié)形式 96第五章 其它體系橋梁(3) 鞍座1）主鞍（見附圖） 設(shè)在塔頂?shù)陌白Q主鞍，其作用是支承大纜，并把荷載傳遞給橋塔 由于大纜的彎曲應(yīng)力和大纜對(duì)鞍座的接觸壓力均與主塔的彎曲半徑成反比，所以，通常主鞍的彎曲半徑是大纜直徑的812倍。2）副鞍（需要改變大纜的方向才設(shè)副鞍） 設(shè)在邊跨靠岸一端墩臺(tái)

31、上的鞍座稱副鞍，其作用是改變大纜在豎直面的方向。若邊跨較大，則大纜在邊跨靠岸一端的坡度就平緩，為了使大纜的傾角變陡，以便進(jìn)入錨碇，就需要設(shè)副鞍。97第五章 其它體系橋梁3）展索鞍（見附圖） 設(shè)在錨碇前墻處的鞍座稱展索鞍，其作用是改變錨碇前方纜索的方向，以便進(jìn)入錨碇，并把大纜的絲股在水平和豎直方向分散開，引入錨固位置。98第五章 其它體系橋梁塔頂鞍座示例（側(cè)面圖） 99第五章 其它體系橋梁展束鞍的構(gòu)造示意 100第五章 其它體系橋梁 錨碇的形式 101第五章 其它體系橋梁(4) 錨碇1）什么是錨碇？ 錨碇是對(duì)錨塊基礎(chǔ)、錨塊、大纜錨固系統(tǒng)及防護(hù)結(jié)構(gòu)的總稱 在錨碇范圍內(nèi)，大纜的絲股從纏緊狀態(tài)變?yōu)樯㈤_，其拉力通過(guò)錨固傳力系統(tǒng)分散到錨塊內(nèi)2）作用 固定大纜的端頭，防止其走動(dòng)3）錨固方式的類型（見附圖）地錨式：絕大多數(shù)懸索橋采用地錨式重力式：憑借混凝土錨塊的重量（以及錨碇上的土重和配重）來(lái)固定大纜遂洞式：在山體巖石中開鑿斜洞，把大纜埋入自錨式：錨固在加勁梁上，不設(shè)錨碇，適用于小跨度102第五章 其它體系橋