悬索桥的型式与结构组成
合集下载
斜拉桥和悬索桥的总体布置和结构体系
主跨跨径
索 塔 高 度
索面形式（辐射式、竖琴式或扇式） 双塔：H/l2=0.18~0.25
拉索的索距
单塔：H/l2=0.30~0.45
拉索的水平倾角
6
拉索布置
斜拉索横向布置
空间布置形式
单索面
竖直双索面 双索面
倾斜双索面
7
拉索在平面内的布置型式
辐射式 竖琴式 扇式
拉索间距
早期：稀索
混凝土达 15m~30m 钢斜拉桥达 30m~50m
31
1）斜拉桥施工的理论计算
斜拉桥施工的理论计算方法主要有以下几种：1、倒拆法；2）正算法
倒拆法从斜拉桥成桥状态出发（即理想的恒载状态出发）用与实际施工 步骤相反的顺序，进行逐步倒退计算来获得各施工节段的控制参数，根据 这些参数对施工进行控制与调整，并按正装顺序施工。
正算法是按斜拉桥的施工顺序，依次计算出各施工节段架设时的内力和 位移。并依据一定的计算原则，选定相应的计算参数作为未知变量，通过 求解方程得到相应的控制参数。
1)主梁的边跨和主跨比 2) 主梁端部处理 3) 主梁高度沿跨长的变化
混凝土主梁横截面形式
1）实体双主梁截面；2）板式边主梁截面；3）分 离双箱截面；4）整体箱形截面；5）板式梁截面
双索面钢主梁横截面形式
双主梁、单箱单室钢梁、两个单箱单室钢梁、 多室钢梁和钢桁梁
21
3、主梁构造特点（续）
主要尺寸拟定
混凝土斜拉桥的拉索一般为柔性索，高强钢丝外包的索套仅作为保护材 料，不参加索的受力，在索的自重作用下有垂度，垂度对索的受拉性能有影 响，同时索力大小对垂度也有影响。 为了简化计算，在实际计算中索一般采 用一直杆表示，以索的弦长作为杆长。关健 问题是考虑索垂度效应对索的伸长与轴力的 关系影响，这种影响采用修正弹性模量来考 虑。
悬索桥的型式与结构组成.
构解体损毁，半跨坠落水中······
英国特色的悬索桥
1964年塞文桥（The Severn Bridge，主跨 988m ）结合抗风研究成果；
首选流线型扁平钢箱梁加劲； 采用斜吊索；混凝土桥塔； 1981年英国建成同类型的恒比尔悬索桥，
主跨1410m，保持跨度世界纪录16年。 1997年丹麦大海带桥以主跨1624m打破纪
锚碇：有重力式锚碇和隧道锚碇。 （采用重力式锚定居多；自锚则不 用锚碇，直接锚固在边跨端的主梁 上。）
古代悬索桥与现代悬索桥
中国是古代悬索桥的发源地。 现代悬索桥
从1883年美国建成布鲁克林桥（主跨 486m）开始，至今已有120年历史。 20世纪30年代，美国相继建成超千米的 特大桥： 乔治华盛顿桥（主跨1067m）
日本明石海峡大桥
中国现代悬索桥异军突起
20世纪90年代以前，已建60多座悬索桥。 特点：跨度小、桥面窄、荷载标准低。
1995年建成汕头海湾大桥，主跨452m； 五年内又相继建成11座大跨度悬索桥，如：
西陵长江大桥（主跨900m），虎门大桥 （主跨888m），宜昌长江大桥（主跨 960m），香港青马大桥（主跨1377m，公 铁两用，名列世界第五），江阴长江大桥 （主跨1385m，名列世界第四）。
旧金山大桥（主跨1280m）
The Golden Gate Bridge
震惊世界的悬索桥风毁事故
1940年11月7日，美国华盛顿州； 主跨853m，全长1524m，位居世界第三； 刚建成四个月； 塔科马海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) 在八级大风（风速19m/s）作用下； 经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结
悬索桥的型式与结构组成
悬索桥（吊桥）是特大跨度桥梁的主要 型式之一。
英国特色的悬索桥
1964年塞文桥（The Severn Bridge，主跨 988m ）结合抗风研究成果；
首选流线型扁平钢箱梁加劲； 采用斜吊索；混凝土桥塔； 1981年英国建成同类型的恒比尔悬索桥，
主跨1410m，保持跨度世界纪录16年。 1997年丹麦大海带桥以主跨1624m打破纪
锚碇：有重力式锚碇和隧道锚碇。 （采用重力式锚定居多；自锚则不 用锚碇，直接锚固在边跨端的主梁 上。）
古代悬索桥与现代悬索桥
中国是古代悬索桥的发源地。 现代悬索桥
从1883年美国建成布鲁克林桥（主跨 486m）开始，至今已有120年历史。 20世纪30年代，美国相继建成超千米的 特大桥： 乔治华盛顿桥（主跨1067m）
日本明石海峡大桥
中国现代悬索桥异军突起
20世纪90年代以前，已建60多座悬索桥。 特点：跨度小、桥面窄、荷载标准低。
1995年建成汕头海湾大桥，主跨452m； 五年内又相继建成11座大跨度悬索桥，如：
西陵长江大桥（主跨900m），虎门大桥 （主跨888m），宜昌长江大桥（主跨 960m），香港青马大桥（主跨1377m，公 铁两用，名列世界第五），江阴长江大桥 （主跨1385m，名列世界第四）。
旧金山大桥（主跨1280m）
The Golden Gate Bridge
震惊世界的悬索桥风毁事故
1940年11月7日，美国华盛顿州； 主跨853m，全长1524m，位居世界第三； 刚建成四个月； 塔科马海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) 在八级大风（风速19m/s）作用下； 经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结
悬索桥的型式与结构组成
悬索桥（吊桥）是特大跨度桥梁的主要 型式之一。
悬索桥总体设计、构造与施工技术[详细]
![悬索桥总体设计、构造与施工技术[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/50a95d7708a1284ac950432b.png)
悬索桥
➢ 在匹兹堡桥之后美国修建了密苏里州小奈安瓜 河桥（跨径69 m，1933 年）和印第安那州沃巴什 河桥（跨径107 m，1939 年）两座自锚式悬索桥。
➢ 1954年，德国工程师在杜伊斯堡完成了一座 230m的大跨径自锚式悬索桥。
➢ 日本此花大桥建成于1990年，又名大阪北港桥， 是1954年以来修建的第一座自锚式公路悬索桥。
13 马鞍山长江公路大桥左汊桥
14 宜昌长江公路大桥
Hale Waihona Puke 15 西陵长江大桥16 沪蓉西巴东四渡河大桥
17 虎门大桥
18 张花高速澧水特大桥
19 武汉鹦鹉洲长江大桥
20 陕西葫芦河大桥
21 厦门海沧大桥
22 镇胜高速关岭北盘江公路大桥
23 重庆鱼嘴长江大桥
24 重庆鹅公岩长江大桥
25 重庆万州长江二桥
26 重庆忠县长江大桥
第九章 悬索桥
第九章 悬索桥
悬索桥
5. 锚碇
地锚分重力式和隧洞式（或岩洞式）两种。 重力式地锚尺寸大，工程量也大。 隧洞式地锚工程量较小，但需有坚实山体岩层可 加以利用。
悬索桥 日本明石海峡桥锚碇
悬索桥
悬索桥
当主缆在锚碇前墙处需要展开成丝股并改变方向时， 则需设置主缆支架。主缆支架可以设置在锚碇之外， 也可以设置在锚碇之内。主缆支架主要有三种形式： 钢筋混凝土刚性支架、钢制柔性支架及钢制摇杆支 架。
国家 日本 中国 中国 丹麦 中国 英国 中国 中国 美国 美国
竣工时间 1998 在建 2009 1996 2005 1981 1999 1997 1964 1937
3. 悬索桥的总体布置
总体布置应考虑的结构特性
➢ 跨度比 ➢ 垂跨比 ➢ 宽跨比 ➢ 高跨比 ➢ 加劲梁支承体系 ➢ 主缆与加劲梁的连接 ➢ 吊索间距
悬索桥桥塔的作用、结构形式及材料分类
• 方针政策：1、悬索桥和斜拉桥的桥塔，和一般大跨度桥梁的上部结构而言，也 是优先采用与发展钢结构。
•
2、桥梁连水中桥墩都采用钢结构，如关西新机场连络桥的海中桥墩
与横跨东京湾道路的海中桥墩等。
特例：倒V形及菱形桥塔
• 特点：1、桥塔形状作成如单索面斜拉桥中出现的倒V形及菱形，
•
2、两座悬索桥的跨度均较小，但是—种新的花色。
• 2、高结构物 混凝土浇注技术，特别模板技术，60年前后 欧洲
• 实例：（1）1959年，法国 608m 坦卡维尔桥 混凝土
•
（2）1970年，丹麦 600m 小贝尔特桥 混凝土桥塔
•
（3）1981年 英国 恒伯尔桥 混凝土
•
（4）90年代 中国香港青马大桥(1377m)，中国江阴长江大桥(1385m)，瑞
• 形式：悬索两个平面，两根立柱支撑--单层(横梁)；为使整个桥塔在横向能承受 悬索和桥面系上全部横向风荷载的刚性，在塔定和桥下设强大的横系梁--多层横 梁（塔高时）。
• 特点：单层(横梁)或多层(横梁)的门架式，这种形式在外观上明快简洁，它既能适 应钢桥塔，又能用于混凝土桥塔。；
( 2 )桁架式
• 形式：在两根塔柱之间，为增强桥塔横向刚度，除了有水平的横梁之外还具有若 干组交叉的斜杆，形成桁架式结构。
材料分类
• 2 ）钢筋混凝土桥塔多采用框架式
• 塔柱截面形式：单室或双室空心矩形截面，常见D形截面或削角的矩形截
面
• 特点：1、钢筋混凝土桥塔的塔柱主要是承压构件，采用混凝土是经济的。
•
2、近年来釆用了滑模浇注混凝土的施工方法，高塔柱的施工变得非常
方便。
•
3、钢筋混凝土桥塔外形简洁美观，维修养护费用低。
悬索桥和斜拉桥的简单构造
（2）独塔双跨式
适用：跨越中、小河流、谷地和城市道路或较大 河流的主航道
边跨l1 / 中跨l2=0.5~0.8，一般取0.66左右
（3）单跨式
（1） 地锚式：独塔单跨式
双塔单跨式
（2） 无背索式：
Alamillo Bridge （Spain 1992） 长沙洪山大桥，跨径206m
Marian Bridge (the Czech Republic) span=123.3m，pylon=75m
（3）材料：除日本外，多用混凝土 （4）断面：多为箱形
桁架式 刚构式 混合式
四、主缆
（1）作用：主要承重构件 （2）布置形式：一般为平行的两根，个别4根 （3）材料：高强度平行钢丝束 （4）钢丝束股编织方法： 空中编丝组缆（AS法） 预制平行钢丝束股法（PS法或PWS法）
五、吊索
（1）作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆 （2）布置形式：——等间距，等截面 （3）材料：要求有抗拉强度和一定的柔性一般用
桥梁构造
悬索桥构造
悬桥组成
组成：主缆、加劲梁、吊索、索塔、鞍座、锚碇 （下部）及桥面结构
悬索桥的基本类型
1. 按主缆的锚固形式分类 地锚式：主缆的拉力由桥梁端部的重力式锚碇或
隧道式锚碇传递给地基 自锚式：主缆拉力直接传递给它的加劲梁。
2.三跨按悬孔索桥跨：布结置构形形式式最为分合类理，是大跨度悬索
钢桥面板（当前）
七、锚碇
（1）作用：主缆的锚固体，是支承主缆的重要部 分，将主缆的拉力传给地基
（2）形式： 重力式锚碇（重力锚）隧道式锚碇（岩洞锚）
桥梁构造
斜拉桥构造
斜拉桥
图书推荐
国内外斜拉桥建设现状
斜拉桥世界跨径记录
悬索桥及斜拉桥的分类、构造、受力特点及设计要点
Marian Bridge (the Czech Republic)
span=123.3m，pylon=75m
Sunshine Skyway Bridge (USA 1987)
span=366 m
Sunshine Skyway桥位于佛罗里达州，系独柱式单面索双塔斜拉 桥。主跨365.76米，全长8851米，1987年建成通车。该桥最大 特点是采用迎风面积较小的独柱塔和该桥所设的防撞设施。
Oresund Bridge
Oresund桥是一座跨越了Oresund海峡的公铁两用桥，连接了丹 麦首都哥本哈根和瑞典的城镇。这座桥有世界上最长的490米的 斜拉桥主跨。全桥长7845米，近似的等于丹麦和瑞典之间的距离。 Oresund桥在2000年7月的一个星期五通车的。
Oresund Bridge
斜拉桥
塔柱——承担锚固区传来的重力 主梁——承担斜拉索水平力、承担活载弯矩 斜拉索——将主梁承担的荷载传递到塔柱或基础
二、悬索桥和斜拉桥的设计要点
1、悬索桥的设计要点
悬索桥的设计顺序一般可以分为两部分考虑；先考虑主 缆及加劲梁的设计，然后根据已决定的主缆及加劲梁体 系考虑桥塔的设计。
1）加劲梁：拟定悬索桥的形式、选择边孔与主孔的跨 度比等； 2）主缆：确定主缆的垂跨比等 3）桥塔：确定桥塔的构架形式等
大缆以as法（空中送丝法）或ppws法（预制束股法）制 造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用as法，中国、日本 采用ppws法。
塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、 日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混 凝土塔。
加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢桁 架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。
桥梁的常见构造—悬索桥的构造
● 1940年11月7日位于美国华盛顿州塔科马的第一座悬索桥塔科马海峡大桥戏剧性地被微风摧毁。
● 通过后来的理论研究，人们发现悬索桥的加劲梁要采用大刚度的结构，并且要有好的空气动力性 能。因此，与采用桁架的加劲梁相比，有足够刚度，建筑高度小，自重较轻，用钢量省，结构抗 风性能好的梭形扁平钢箱梁被大量应用到悬索桥的加劲梁部位。它也是我国近些年修建悬索桥时 常采用的形式。
● 4.鞍座
吊索除了下部是和钢箱梁连接外，上端是通过索夹与主缆连接的。而主缆和索塔间是通过鞍座连接的。 鞍座一般是置于塔顶用以支撑主缆传来的力的。
2.4.5悬索桥的主要组成
● 5.锚碇
主缆受到的力很大一部分是通过主塔传给塔基础周围的岩土层的，那么主缆两端的力又传给谁呢？ 平时生活中我们如果用绳子晾晒衣服，两端必须固定起来。悬索桥是一样的道理，主缆的两端必须固 定起来，这就需要锚碇出场了。
2.4.4悬索桥的发展史
2.吊桥
● 从溜索或者索道的样式来看，解决一、两个人或者少部分人的通行是完全可行的，但是如果考虑 很多人或者大量的货物通行时，似乎有一定的难度。
● 有人就想如果多架设几条缆索，然后在上面铺设固定可以让人通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的桥面，不是就解决了多人通 行的问题了嘛？这样就出现了吊桥。
2.4.4悬索桥的发展史
3.铁索桥
曾经红军长征的路上有很重要的一役叫——飞夺泸定桥。 实际上当时红军要夺取的就是大渡河上的铁索桥，正是因为顺利的拿下的泸定桥，才保证了红军大 部队及时顺利的战略转移，最终确保了革命的胜利和新中国的成立。
这类索桥和吊桥很显著的特点是没有吊杆或者吊索，承重结构和使用构件合二为一。
2.4.4悬索桥的发展史
2.4.3悬索桥的跨度优势
●
● 通过后来的理论研究，人们发现悬索桥的加劲梁要采用大刚度的结构，并且要有好的空气动力性 能。因此，与采用桁架的加劲梁相比，有足够刚度，建筑高度小，自重较轻，用钢量省，结构抗 风性能好的梭形扁平钢箱梁被大量应用到悬索桥的加劲梁部位。它也是我国近些年修建悬索桥时 常采用的形式。
● 4.鞍座
吊索除了下部是和钢箱梁连接外，上端是通过索夹与主缆连接的。而主缆和索塔间是通过鞍座连接的。 鞍座一般是置于塔顶用以支撑主缆传来的力的。
2.4.5悬索桥的主要组成
● 5.锚碇
主缆受到的力很大一部分是通过主塔传给塔基础周围的岩土层的，那么主缆两端的力又传给谁呢？ 平时生活中我们如果用绳子晾晒衣服，两端必须固定起来。悬索桥是一样的道理，主缆的两端必须固 定起来，这就需要锚碇出场了。
2.4.4悬索桥的发展史
2.吊桥
● 从溜索或者索道的样式来看，解决一、两个人或者少部分人的通行是完全可行的，但是如果考虑 很多人或者大量的货物通行时，似乎有一定的难度。
● 有人就想如果多架设几条缆索，然后在上面铺设固定可以让人通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的桥面，不是就解决了多人通 行的问题了嘛？这样就出现了吊桥。
2.4.4悬索桥的发展史
3.铁索桥
曾经红军长征的路上有很重要的一役叫——飞夺泸定桥。 实际上当时红军要夺取的就是大渡河上的铁索桥，正是因为顺利的拿下的泸定桥，才保证了红军大 部队及时顺利的战略转移，最终确保了革命的胜利和新中国的成立。
这类索桥和吊桥很显著的特点是没有吊杆或者吊索，承重结构和使用构件合二为一。
2.4.4悬索桥的发展史
2.4.3悬索桥的跨度优势
●
吊桥构造及设计
为提高梁体抗失稳能力，纵向每隔一定间距设置框架横 联或横向联结系，相邻两横联之间可加设横向加劲肋， 支座处横联更应加强；为保证翼缘板及腹板屈曲稳定， 受压区架设纵向加劲肋(多为闭口纵肋：抗扭刚度大； 屈曲稳定好；外侧贴角焊缝长度减少一半)，连续贯通 的纵肋可作为翼缘板截面的一部分予以计算。
34
钢箱梁内部构造
17
悬索桥各部分构造——索夹
索夹
作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦 力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。
构造：
六边形（中小跨）：少用； 圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强
螺栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩擦阻力， 两半圆构件之间留有一定空隙，以保证螺栓拉力，空隙 内填防腐料；索夹半圆内表面加工后不能磨光。 骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。41Biblioteka 悬索桥各部分构造——加劲梁
桥面铺装层的几种常见铺装方法: 1）单层浇注式混凝土（欧洲） 2）下层浇注式沥青混凝土，上层为密级配摊铺式沥青 混凝土（或者SMA）（日本） 3）上、下层分别采用不同粒径石料的SMA（中国） 4）单层环氧沥青混凝土（美国）
重点是确定铺装层结构形式和厚度。 一般：单层3.5～5cm，双层6.5～8cm。
钢桁架加劲梁的特点：
通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度 较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
33
悬索桥各部分构造——加劲梁
钢箱梁的特点
采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的薄钢板组成，能充 分发挥薄钢板比厚钢板力学性能好的优点，利于焊接， 同时，正交异性板具有很高的承载力，截面设计更为经 济合理。
5
34
钢箱梁内部构造
17
悬索桥各部分构造——索夹
索夹
作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦 力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。
构造：
六边形（中小跨）：少用； 圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强
螺栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩擦阻力， 两半圆构件之间留有一定空隙，以保证螺栓拉力，空隙 内填防腐料；索夹半圆内表面加工后不能磨光。 骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。41Biblioteka 悬索桥各部分构造——加劲梁
桥面铺装层的几种常见铺装方法: 1）单层浇注式混凝土（欧洲） 2）下层浇注式沥青混凝土，上层为密级配摊铺式沥青 混凝土（或者SMA）（日本） 3）上、下层分别采用不同粒径石料的SMA（中国） 4）单层环氧沥青混凝土（美国）
重点是确定铺装层结构形式和厚度。 一般：单层3.5～5cm，双层6.5～8cm。
钢桁架加劲梁的特点：
通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度 较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
33
悬索桥各部分构造——加劲梁
钢箱梁的特点
采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的薄钢板组成，能充 分发挥薄钢板比厚钢板力学性能好的优点，利于焊接， 同时，正交异性板具有很高的承载力，截面设计更为经 济合理。
5
悬索桥的构造与设计
2.1.2 悬索桥各部分的作用 主缆：是结构体系中的主要承重构件；通过塔
顶索鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固
体中的柔性承重构件。
主塔：是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构
件；支承主缆的重要构件。
加劲梁：是悬索桥承受风荷载和其它横向水平 力的主要构件，提供桥面和防止桥面 发生过大的挠曲变形和扭曲变形，主 要承受弯曲内力。
土地基、城市桥等。
双链式悬索桥（小跨度悬索桥） 双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链 平均负担，非均布活载以及半跨活载时结构的 受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构 件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散， 安装及养护维修不利。
地锚式悬索桥的孔跨布臵形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于 边跨主缆的垂度较小对荷载变形有利，架 设主缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或 者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移不受 限制。主跨1385米江阴大桥。 三跨：最常见。
桥塔横向结构形式： • 刚构式（框架式）：单层或者多层门架，明快 简洁。 • 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁 架，施工时稍显困难。 • 混合式：仅在桥面以下设臵交叉斜杆以改善受 力和经济性能。 塔柱横向可竖直或者稍带倾斜（斜柱式） 或转折点（折柱式），后两者稳定性能好且较 为经济。 现代认为钢筋混凝土刚构式桥塔是悬索桥 的桥塔最佳选择。
2.3.2 吊索 布臵形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻 尼值）。 材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；柔性 吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 • 钢丝绳索 绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束 股围绕扭绞而成。 股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心 注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向 相反。 • 平行钢丝索（PWS）：多根Φ5～7镀锌钢丝外加 PE套管。
悬索桥和斜拉桥分类及构造
设。。
及竖直向分散开的
支撑鞍座，并导引 各索股入锚固部分。
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 4）索鞍
主索鞍
散索鞍
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点
5）加劲梁
加劲梁是提供桥面直接承受荷载的梁体结构。
作用：加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。
形式：
1997年 450米
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
单跨悬索桥 三跨悬索桥 多跨悬索桥
按悬吊跨数分
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
按主缆 锚固方
式分
地锚式悬索桥：主缆通过重力式锚 碇或岩隧式锚碇将荷载产生的拉力 传至大地达到全桥受力平衡。
自锚式悬索桥：主缆在边跨两端将 主缆直接锚固于加劲梁上，主缆的 水平拉力由加劲梁提供轴压力自相 平衡，不需另设置锚碇。
形式：
①按横向结构形式： 刚构式、桁架式、混 合式
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 7）索塔
形式： ②按纵向结构形式：刚性塔、柔性塔、摇柱塔
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 8）锚碇
基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚块、锚块基础。 基本分类：重力式锚碇、隧道式锚碇、岩锚。
加劲梁的布置：双铰加劲梁简支体系和连续加劲梁 的连续体系。
双铰加劲梁简支 体系：构造简单 、制造和架设时 的误差对加劲梁 无影响，适用于 中小跨径和大跨 径悬索桥。
连续加劲梁：在 桥塔处内力达到 最大值，适于铁 路悬索桥或公铁 两用悬索桥。
悬索桥的构造与设计
.
AS法 示意图
.
主缆断面
AS法示意图
.
悬索桥的构造——主缆
主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）
锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、 温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损 的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。
防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手 工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌Φ4钢丝），最后作外 涂装。
.
重力式锚碇（采用较多） 隧道式锚碇 • 重力式锚碇用于持力层位于地表以下20～50米较合理；过深可以采用 深基础：沉箱、沉井、桩、管柱等。 • 隧道式锚碇用于基岩外露处，主缆各索股集中在一个岩洞内锚固。 • 挪威研究的新型锚碇，例如“瑞典高海岸大桥”，构造简单而经济。
.
重力式锚碇外观图
.
• 图a）为现代预应力锚固系统（前锚式） • 图b）为一般后锚式锚固系统
悬索桥
悬索桥的构造与设计 悬索桥的实例介绍
.
第一部分 悬索桥的构造与设计
主要内容 • 悬索桥的组成 • 悬索桥的形式 • 悬索桥的各部分构造 • 悬索桥的设计
.
一、 悬索桥的组成
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索 等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构成如下图所示。成桥 时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方 法决定。成桥后结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。
❖ 吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件， 是连系加劲梁和主缆的纽带。
❖ 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。
.
二、悬索桥的形式
❖ 地锚式与自锚式悬索桥
地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖
AS法 示意图
.
主缆断面
AS法示意图
.
悬索桥的构造——主缆
主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）
锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、 温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损 的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。
防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手 工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌Φ4钢丝），最后作外 涂装。
.
重力式锚碇（采用较多） 隧道式锚碇 • 重力式锚碇用于持力层位于地表以下20～50米较合理；过深可以采用 深基础：沉箱、沉井、桩、管柱等。 • 隧道式锚碇用于基岩外露处，主缆各索股集中在一个岩洞内锚固。 • 挪威研究的新型锚碇，例如“瑞典高海岸大桥”，构造简单而经济。
.
重力式锚碇外观图
.
• 图a）为现代预应力锚固系统（前锚式） • 图b）为一般后锚式锚固系统
悬索桥
悬索桥的构造与设计 悬索桥的实例介绍
.
第一部分 悬索桥的构造与设计
主要内容 • 悬索桥的组成 • 悬索桥的形式 • 悬索桥的各部分构造 • 悬索桥的设计
.
一、 悬索桥的组成
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索 等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构成如下图所示。成桥 时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方 法决定。成桥后结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。
❖ 吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件， 是连系加劲梁和主缆的纽带。
❖ 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。
.
二、悬索桥的形式
❖ 地锚式与自锚式悬索桥
地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。 自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖
悬索桥的概述与结构组成(图片较多)[详细]
![悬索桥的概述与结构组成(图片较多)[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/28e78a4c700abb68a882fb93.png)
•
主缆
• 结构形式
– 双面平行主缆（绝大多数）；单面主缆；空间主缆；复式 主缆（双链吊桥： 朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形） – 尖顶形； – 平顶形； – 方阵式；
3. 吊索
• 吊索是将加劲梁上的竖向荷载通过索夹（Cable Band）传 递到主缆的受力构件。其下端通过锚头与加劲梁两侧的吊 点联结，上端通过索夹与主缆联结。现代悬索桥一般采用 柔性较大且易于操作的钢丝绳索或平行钢丝索作为吊索， 吊索表面涂装油漆或包裹HDPE（高密度聚乙烯）护套防 腐。
• 散索鞍座现今一般也是兼用铸焊的方法进行制造，即鞍槽部分采用铸 钢件，其他部分用厚钢板焊接。
索鞍
江阴主索鞍
厦门海沧大桥（主跨648m）
主
跨
一 三 七
香 港
七 米
青
公
马
铁
大
两 用
桥
桥
江阴长江大桥
润扬长江大桥（主跨1490m）
阳逻长江大桥（主跨1280m）
广东虎门大桥
汕头海湾大桥
• 加劲梁一般都采用钢结构，混凝土结构由于自重太大，从 耗材、造价、工期等方面考虑，当跨径大于200m的时候 就不再采用。钢加劲梁的截面形式主要有美国流派的钢桁 梁和英国流派的扁平钢箱梁（如图11.9和图11.10所示）， 钢箱梁的抗风性能较好，风的阻离析数仅
• 为桁架式的1/2~1/4；耗钢量也较少。但钢桁梁在双层桥 面的适应性方面远较钢箱梁优越，因此它适合于交通量较 大的或公铁两用的悬索桥。
吊索与主缆连 接股骑跨式
4. 加劲梁
• 加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲 变形和扭曲变形，它直接承担竖向活载，也是悬索桥承受 风荷载和其他横向水平荷载的主要构件，所以，必须具有 足够的抗扭刚度或自重以保持在风荷载作用下的气动稳定 性。加劲梁所承担的活载及本身的恒载通过吊索和索夹传 至主缆。加劲梁的变形从属于主缆，它的刚度对悬索桥的 总体刚度贡献不大，因而梁高通常不必做得太大。
悬索桥结构组成与分部构造概述
双链式悬索桥（小跨度悬索桥） 双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链 平均负担，非均布活载以及半跨活载时结构的 受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构 件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散， 安装及养护维修不利。
地锚式悬索桥的孔跨布置形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于
股围绕扭绞而成。 股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心 注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向
相反。 • 平行钢丝索（PWS）：多根Φ5～7镀锌钢丝外加
PE套管。
2.3.3 索夹 作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定
连接。依靠摩擦力来保证主缆在受拉产生收缩变 形时不致滑动。 构造： 六边形（中小跨）：少用； 圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强 螺栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩 擦阻力，两半圆构件之间留有一定空隙，以保证 螺栓拉力，空隙内填防腐材料；索夹半圆内表面 加工后不能磨光。 骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽； 销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。
• 钢桁梁
结构
• 钢箱梁
制造
• 砼箱（板） 施工 梁
养护
梁高 用钢量 桥面系
制造
架设 养护维修
桥面
高 最大
一般与主梁分离
杆件多，节点结构复 杂，标准化大量生产 困难 单根杆件平面构件立 体节段多样化
油漆养护难
菲结合型损伤时易
加劲梁形式 钢箱梁 易发生
可能性大
小
小
小 低 低 一般与主梁结合为整体
箱梁由板构件组成，标 准化大量生产容易 节段法架设或与现浇节 段并用 油漆养护方便
重力式锚碇（采用较多）
隧道式锚碇
悬索桥及斜拉桥
The Golden Gate Bridge
金门大桥的巨大桥塔高227米，每根钢索重6412公吨，由27000 根钢丝绞成。1933年1月始建，1937年5月首次建成通车。
于1981年建成，主跨为1410米
英国恒比尔大桥
丹麦大海带桥
主跨1624米
日本明石海峡大桥
（主跨1991米 ）
汕头海湾大桥
半漂浮体系
半漂浮体系－青州大桥
塔梁固结体系
塔梁固结体系－上海铆港大桥
刚构体系
刚构体系－长沙湘江北大桥
第二节 悬索桥及斜拉桥的受力特点及设计要点
一、悬索桥和斜拉桥的受力特点
二、悬索桥和斜拉桥的设计要点
一、悬索桥和斜拉桥的受力特点
悬索桥的受力特点 悬索桥的活载和恒载通过吊索和索夹传递至主缆，再经 过鞍座传至桥塔顶，经桥塔传递到下部的塔墩和基础。 斜拉桥的受力特点 斜拉桥从塔柱上伸出并悬吊起主梁的高强度钢索起着主 梁弹性支承的作用，从而大大减小梁内弯矩，使梁截面 尺寸减小，减轻了主梁的重量，加大了桥的跨越能力。
பைடு நூலகம்
密索斜拉桥——Tatara
日本，1999年5月1日建成通车,其主跨长达890米, 主梁为P.C.与钢箱梁混合结构
密索斜拉桥－Normandie
法国，1995年建成的主跨为856米
纵桥向造型
横桥向造型
塔、梁、墩的连接形式
• 漂浮体系
• 半漂浮体系 • 塔梁固结体系 • 刚构体系
漂浮体系
漂浮体系－济南黄河桥
大缆以as法（空中送丝法）或ppws法（预制束股法）制 造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用as法，中国、日本 采用ppws法。
塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、 日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混 凝土塔。 加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢 桁架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。 锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇，采用重力式锚碇居多。
悬索桥
2、 主要型式
悬索桥形式选择时应考虑以下因素： .用钢量，造价及施工难易； .大桥的整体刚度和抗风稳定性。 a. 美国式悬索桥 竖直吊杆、桁架式加劲梁、最大跨度是明石海峡桥，通过增大桁 架高度保持抗风稳定性。
美式悬索桥
b. 英国式悬索桥
斜吊杆，流线型扁平箱梁，最大跨度是恒比尔桥,用钢筋省，通过减少 迎风面积保持风稳定性。但斜吊杆构造复杂。
1940年11月美国华盛顿州的塔科马悬索桥桥(主跨848m) 在19m/s风力作用下被毁。
英国伦敦悬索桥
c. 锚碇
锚碇是主缆的锚固体。用于固定住大缆的端头，防止其走动的巨大构件 。在其前端上方，需设散索鞍，将大缆的各丝股分散开来。随
后，各丝股分别连接下段埋在混凝土之中的各钢锚杆。再让钢 锚杆通过锚梁或锚头的承压将丝股力传给锚块混凝土。凭着锚 块混凝土的重量，可以抵抗大缆力的竖向（向上）分力；凭着 锚碇底面同地基的摩擦力，可以抵抗大缆力的水平分力。锚碇
将主缆中的拉力传递给地基基础。 通常采用的有重力式锚碇和隧洞式锚碇。 (1)重力式锚碇依靠巨大的自重来抵抗主缆的垂直分力，水平分力则由锚 碇与地基之间的摩阻力或嵌固阻力来抵抗。 (2)隧洞式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩。(受力机理不 明确)
d．吊索
吊索也称吊杆，是将活载和加劲梁的恒载传递到主缆的构件。 吊索的布置形式有垂直式和倾斜式等，其上端与索夹相连，下端与加劲 梁连接。吊索宜用有绳芯的钢丝绳制作，其组成可以是一根、二根或四根 一组。
e. 加劲梁
加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲 形。加劲梁是承受风荷载和其它横向水平力的主要构件。 长大吊桥的加劲梁均为钢结构，一般采用桁架梁和箱梁形式。 (目前看来预应力混凝土加劲梁仅运用于跨径500m以下的吊桥。) 在长大吊桥设计中，加劲梁宽度与主跨径的比例，即宽跨比将是一个 涉及风动稳定的突出问题。
悬索桥构造
精选课件
10
– 改革开放后，我国相继建成了汕头海湾大桥、 西陵长江大桥(主跨900米)、广东虎门大桥(主跨 888米)、香港青马桥(主跨1377米)和江阴长江大 桥（主跨1385m）。
– 悬索桥的发展有四次高峰期：
• 第一次与第二次高峰在20世纪40年代 • 在60年代与80年代进入第二次、第三次高峰期 • 90年代全球范围内又出现新的建设高峰，视为第四
• 2、吊索联结方式
– 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳绕跨在索夹顶部的 嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索
精选课件
47
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝 绳或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板
（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲 梁连接
精选课件
48
§
习题与思考题
• 1、主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力） 承受；竖直分力（较小）由端支点承受。
• 2、适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。
精选课件
14
• 二、立面布置
– （一）单跨：适于边跨建筑高度小、曲线形。 边跨主缆的垂度较小对荷载变化有利，架设主 缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作 支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制
• 习题与思考题
精选课件
3
X.1 悬索桥的概述
• 一、悬索桥的发展史
– 悬索桥是跨越能力最强的桥型之一，其雏形三 千多年前已在我国出现。
– 1883年，第一座现代悬索桥，美国Brooklyn桥， 主跨486m
– 1931年，第一座突破千米的悬索桥—主跨1006 米的美国纽约华盛顿桥
– 1937年，主跨1280米的悬索桥，美国旧金山金 门大桥
悬索桥的构造组成
(1)悬索桥的构造组成: 悬索桥是由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚固构造、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系。
成桥后，主要由主缆和桥塔承受结构的自重，结构共同承受外荷载作用，受力按刚度分配。
(2)主缆：主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自身恒载外，缆索本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的荷载。
除此以外主缆还承担一部分横向风荷载，并将它传递到桥塔顶部。
主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其他桥梁结构的重要特征之一。
主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构形状提供强大的“重力刚度”，这是悬索桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。
主索鞍：主索鞍在桥塔上，用来支承和固定主缆，通过它可以使主缆的拉力以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到塔顶。
(2)悬索桥的结构特点①主缆是几何可变体，只承受拉力作用。
主缆通过自身的弹性变形和几何形状的改变来影响体系的平衡。
所以悬索桥的平衡应建立在变形后的状态上。
②主缆在初始恒载作用下，具有较大的初拉力，使主缆保持着一定的几何形状。
当外荷载作用时，缆索发生几何形状的改变。
初拉力对在外荷载作用下产生的位移存在着抗力，它和位移有关，反映出缆索几何非线性的特性。
③改变主缆的垂跨比将影响结构的受力和刚度。
垂跨比增大，则主缆的拉力减小，刚度减小，恒、活载作用产生的挠度增大。
④悬索桥的跨度越大，加劲梁所受竖向活载的影响越小，竖向活载引起的变形也越小。
⑤增大加劲梁的抗弯刚度对减小悬索桥竖向变形的作用不大，这是因为竖向变形是悬索桥整体变形的结果。
加劲梁的挠度受到主缆变形的影响，跨度增大时加劲梁在承受竖向荷载方面的功能逐渐减小到只能将活荷载传递给主缆，其自身刚度的贡献较小。
这一点和其他桥型中主要构件截面面积总是随着跨径的增大而显著增大不同。
⑥边跨的不同形式对悬索桥有很大的影响，通常悬索桥边跨与中跨跨径比对悬索桥的挠度和内力有影响，当边跨与中跨跨径比减小时，其中跨的跨中和L／4处的挠度和弯矩值减小，而主缆拉力有所增加。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
日本明石海峡大桥
中国现代悬索桥异军突起
20世纪90年代以前，已建60多座悬索桥。 特点：跨度小、桥面窄、荷载标准低。
1995年建成汕头海湾大桥，主跨452m； 五年内又相继建成11座大跨度悬索桥，如：
西陵长江大桥（主跨900m），虎门大桥 （主跨888m），宜昌长江大桥（主跨 960m），香港青马大桥（主跨1377m，公 铁两用，名列世界第五），江阴长江大桥 （主跨1385m，名列世界第四）。
构解体损毁，半跨坠落水中······
英国特色的悬索桥
1964年塞文桥（The Severn Bridge，主跨 988m ）结合抗风研究成果；
首选流线型扁平钢箱梁加劲； 采用斜吊索；混凝土桥塔； 1981年英国建成同类型的恒比尔悬索桥，
主跨1410m，保持跨度世界纪录16年。 1997年丹麦大海带桥以主跨1624m打破纪
旧金山大桥（主跨1280m）
The Golden Gate Bridge
震惊世界的悬索桥风毁事故
1940年11月7日，美国华盛顿州； 主跨853m，全长1524m，位居世界第三； 刚建成四个月； 塔科马海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) 在八级大风（风速19m/s）作用下； 经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结
录。扁平钢箱梁加劲，改用竖吊杆。
英国恒比尔大桥
丹麦大海带桥
日本特色的悬索桥
日本对英美风格兼收并蓄，以美式为主。 钢桁架梁加劲；竖吊杆。 本四联络线修建11座悬索桥，积累经验。 1988年，南备赞濑户大桥，主跨1100m，
公铁两用。 1998年建成明石海峡大桥，主跨1990m，
至今仍保持悬索桥跨度世界纪录。
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
厦门海沧大桥（主跨648m）
主
跨
一 三 七
香 港
七 米
青
公
马
铁
大
ห้องสมุดไป่ตู้
两 用
桥
桥
江阴长江大桥
悬索桥建设跨入国际先进行列
我国已积累丰富的吊桥设计与施工经验； 正在建设润扬长江大桥（主跨1490m）； 正在规划：
青岛海湾大桥（主跨1652m） 琼州海峡大桥（主跨 1600m） 香港青龙大桥（主跨1418m） …………
（续）
塔架型式：一般采用门式框架；材 料用钢或混凝土。
加劲梁：主要有钢桁架梁和扁平钢 箱梁。
锚碇：有重力式锚碇和隧道锚碇。 （采用重力式锚定居多；自锚则不 用锚碇，直接锚固在边跨端的主梁 上。）
古代悬索桥与现代悬索桥
中国是古代悬索桥的发源地。 现代悬索桥
从1883年美国建成布鲁克林桥（主跨 486m）开始，至今已有120年历史。 20世纪30年代，美国相继建成超千米的 特大桥： 乔治华盛顿桥（主跨1067m）