悬索桥发展史

悬索桥
1、什么是悬索桥
悬索桥，又名吊桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。

其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。

从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊
住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。

2、受力特点
悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。

由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。

假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个抛物
线。

这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。

老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。

现代的悬索一般是多股的高强钢丝。

悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。

悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。

由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以
上。

悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。

按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。

柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。

刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。

加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。

除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。

桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。

现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。

塔顶设有支承悬索的鞍形支座。

承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。

相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。

悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥
中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建
造。

悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些
地区必须更加坚固和沉重。

3、悬索桥在我国的发展
我国现代悬索桥技术的起步较晚，但发展迅速，1995年建成的主跨为452m的汕头海湾大桥标志着中国现代悬索桥开始发展。

汕头海湾大桥是一座三跨双铰预应力混凝土箱型加劲梁的悬索桥，主桥全长760m，中孔跨度452m，两边孔各为154m，桥面宽23.8m，该桥的最大特点是采用预应力混凝土结构作为悬索桥的加劲梁，倒机翼形外轮
廓，空气动力特性十分良好。

此后在1996年建成主跨900m的单跨钢箱加劲梁的西陵长江大桥，1997年建成主跨888m的广东虎门大桥和主跨1377m的香港青马大桥
（公路和铁路两用桥），1999年建成了主跨1385m、名列世界第四位的
江苏省江阴长江大桥。

江阴长江大桥位于江阴市与靖江县之问，是我国第一座跨径超千米的高速公路桥，全桥总长近3Km。

江阴长江大桥的主桥布置为（336.5＋
1385+309.34）m，加劲梁为钢箱梁结构，箱高3m；边跨是与钢箱梁等
高的预应力混凝土箱梁。

桥面净宽29.5m，桥下通航净高50m。

缆索的垂跨比为l／10.5，主缆直径864mm。

1999年建成的厦门海沧大桥是我国第一座三跨连续全漂浮体系钢箱梁悬索桥，全长1108m，主跨648m，边跨230m，桥面宽32m，缆索的
垂跨比为l／10.5，主缆直径570mm。

索塔采用大直径群桩基础，每塔墩
设28根钻孔桩。

2005年5月建成的江苏润扬大桥全长7371m，其中：北汊主桥为斜拉桥，采用176+406+176m的三跨双塔双索面钢箱梁斜拉桥；南汉主桥
为悬索桥，采用跨径1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥，加劲梁采用全焊
扁平流线型封闭钢箱梁，箱高3m，总宽38.7m。

塔高210m，为钢筋混
凝土箱型结构。

润扬大桥是全部由我国人自己设计、自己施工、自己监
理、自己管理的特大型现代化桥梁。

润扬大桥建设规模之大、难度之高、
技术之复杂，不仅为我国桥梁建设史上所罕见，也堪称当今世界之最。

4、世界十大最长悬索桥
第一长的悬索桥是日本的明石Kaikyō桥,主要跨度1991米(6532英尺)，在1998年开放。

连接的内地城市神户的本州Iwaya淡路国岛。

它
的总长度是3911米(12831英尺)。

第二长的悬索桥是中国的西堠门大桥,主要跨度1650米(5413英尺),211米(692英尺)的高度。

第三长的悬索桥是丹麦的大贝尔特海峡大桥,主跨度1624米(5328英尺)。

这座桥是在1998年开张,新西兰的丹麦群岛和Funen之间运行。

它的总长度是6790米(22277英尺)和最大高度254米(833英尺)
第四长的悬索桥是韩国的李舜臣桥,主要跨度1545米(5069英尺)，在2012年开放。

第五长的悬索桥是中国润扬大桥，主要跨度1490米(4888英尺),开业于2005年,江苏省长江大桥跨越,中国下游南京
第六长的悬索桥是中国的南京长江第四大桥,主要跨度1418米(4652英尺)，在2012年开放。

长江大桥是长江上修建,是中国第三大吊桥。

总
长度5437米(17838英尺)
第七长的悬索桥是英国的亨伯桥，主跨度1410米(4626英尺)。

这座桥是在1981年开放。

总长度2220米(7280英尺)
第八长的悬索桥是中国江阴大桥,主要跨度1385米(4544英尺),全长3公里(2毫升),于1999年开业。

主梁采用扁平钢箱梁，桥塔为钢筋混凝土
框架十字路口结构，高190m，用三道横系梁施加预应力。

该桥的建设，
标志着我国悬索桥的建设水平已进入世界前列。

它运行在长江江苏,中国,
是第二个在这河上最长的吊桥。

第九长的悬索桥是中国香港的青马大桥，主要跨度1377米(4518英尺)是于1997年开业。

这是第二次在竣工时间最长的吊桥。

这座桥命名
的两个岛屿的结束,即青衣和万马。

第十长的悬索桥是美国的verrazano海湾大桥,主跨度1298米(4259英尺)。

这座桥是位于纽约和开放在1964 - 10大最古老的桥。

史坦顿岛
的桥连接区,在纽约布鲁克林
5、悬索桥的分类
按锚固方式分为地锚式与自锚式悬索桥
1、地锚式（外锚式）：把锚固梁（或锚固支架）放于悬索桥结构外
山体或庞大的桥台中。

绝大部分的悬索桥，特别是大跨度的悬索桥，都是
地锚式悬索桥。

特点：地锚式悬索桥的形式的主缆的拉力由桥梁端部的重力式锚固体(锚碇)或岩洞式锚固体(岩锚）传递给地基，因此在锚固体处—般要求地基具有较大的承载力，最好是有良好的岩层作持力层地基。

2、自锚式
特点：（1）自锚式悬索桥的主缆拉力是直接传递给它的加劲梁来承受。

垂直分力(一般较小)通过连杆支座传给桥台。

加劲梁负担大，因此自
锚式悬索桥的跨度不宜过大。

否则，为了抵抗巨大的主缆水平分力，加劲
梁的截面将非常庞大而很不合理与经济。

（2）自锚式悬索桥的另一缺点是施工比较困难，一般必须先架设加劲梁，然后再架设主缆。

（3）自锚式悬索桥的优点是适宜用于两岸地基承载力较差，特别是软土的桥位。

另外对城市闹区跨河桥梁可以避免影响景观或无法布置的庞
大的主缆锚碇建筑物。

二、按吊桥刚度分为柔性吊桥和具有加劲的刚性吊桥
两者的区别是有无加劲梁
1、柔性吊桥一般是指行车道仅设桥道梁及桥面。

特点：（1）当活载在桥上移动时，活载由桥面经吊杆传给悬索，悬索便随移动的活载而改变形状，桥道梁及桥面只起分布集中荷载和调整悬
索的变形的作用，桥面也随悬索的变形而产生较大的挠度。

（2）这种桥型由于刚度小，少用。

（3）在设有较小截面的加劲梁吊桥实例中，根据计算，由于较弱的加劲梁在承受活载后接近桥道梁的作用。

当计算内力时可忽略。

2、刚性悬索桥有单链和双链两种结构形式
单链悬索桥是指一个吊杆平面内仅设一根悬索，这种形式在半跨有活载作用下要产生S形变形。

双链悬索桥是指在吊杆平面内设有两根悬索，
特点：（1）下链的形式是根据桥面半跨有活载时，用适合该荷载的力多边形来定出，下链不再产生变形，于是吊桥此时将不发生S形变形。

（2）因此双链悬索桥体系显示出比单链悬索桥有大得多的刚度，因而从根本上解决了刚度不足的问题。

（3）双链悬索桥中的加劲梁内力较单链吊桥小，加劲梁所需钢材减少，虽然悬索和吊杆比单链吊桥多用一些钢材，总的用钢量不会增
加。

（4）但是双链构造复杂，外形较差。

目前修建的仍然多采用单链，尤其大跨径吊桥自重所占比例大，活载引起的S形变形是很小的，为了简化构造，均采用单链吊桥。

6、提高多跨悬索桥整体刚度的方法
7、悬索桥整体刚度的提高方法主要是将柔性桥塔改为刚性桥塔(如中间桥塔
采用纵向是A型的立体式塔架结构)和减小主缆的垂跨比。

8、采用加大中间桥塔的刚度来提高悬索桥的整体刚度时，增加中间桥塔及
其基础的造价，并且塔顶受力不平衡。

9、采用减小主缆垂跨比来提高悬索桥的整体刚度时，由于主缆中的拉力将
随垂跨比的减小而增大，因此将导致主缆截面的加大，这意味着将增加主
缆用钢数量和锚固体体积以及造价，对塔身也可能带来影响。

10、鉴于以上所述的情况，对大跨度悬索桥不宜采用多跨(塔)形式，而宁可
采用两座三跨悬索桥和—个共用的主缆锚碇来布置成一前一后相连的形
式。

11、悬索桥的现状及未来展望
现状：在二十世纪中，由于材料(高强钢丝)、施工方法（AS空中送丝法和PWS索股法）和计算理论的发展，使悬索桥朝低高度主梁、高强度
材料和大跨径方向发展。

高跨比小于1/150，跨度超过1000米有十几座。

欧洲采用了抗风性能好的薄壁箱形截面加劲梁，也逐渐在各国得到广泛应用。

现代悬索桥跨径仍在不断增大，90年代后期建成的接近或者超过1500米的超大跨悬索桥有中国润扬长江大桥(主跨1490米)，丹麦大贝尔特大桥(主跨1624米)和日本明石海峡桥主跨1990米。

纵观悬索桥尤其是现代悬索桥的发展过程，可以看到：
1）悬索桥向更长、更大、更柔的方向发展
意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,设计主跨3300米的悬索桥。

梁高与跨径之比越来越小，从l/40到l/400主缆安全系数随跨径增大而降低,已接近2.0。

（2）新材料的开发和应用
高强钢丝和高强纤维的应用
（3）在设计阶段采用计算机辅助设计手段
（4）更加重视桥梁美学及环境保护。