桥梁工程-斜拉桥

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2、半漂浮体系（支承体系） 基本同漂浮体系，但在所有塔梁处设纵 向滑动支座，不设竖直拉索，同漂浮体系是 采用最多两种， 塔梁处设固定支座的支承体系，只用于 较小跨径 优缺点基本同漂浮体系，但塔梁处负弯 矩较大
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3、塔梁固结体系 塔梁固结，墩处设支座， 适用： 软基易不均匀沉降处，在墩上设可调节 支座；刚度较大矮塔斜拉桥
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二、构造
（一）布孔
1、单跨式 （1）独塔单跨式 塔后拉索只能采用地锚形式。 梁体内的水平轴力(由斜索水平分力引起) 必须由相应的下部结构来承受。
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独塔单跨式示例
双塔单跨式示例
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无塔单跨式示例
在适宜的地形条件下、单跨式斜拉桥可以利用山体
岩锚来代替桥塔(无论是独塔或双塔)。
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2、多跨式 独塔双跨式、双塔三跨式、多塔多跨。 中间塔无有效端锚索支承而存在纵向刚 度问题
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（3）组合梁：节段长度以能布置1～2斜
拉索或2～4横梁为宜；钢梁节段应采用工厂
焊接，节段连接可采用高强螺栓连接或焊接
（4）混合梁：不同材料梁连接处，宜设
在弯矩最小处，可布在主跨或边跨内，连接
处应设横隔板；两段梁的重心高度宜设置一
致；纵向连接可采用施加预应力或抗剪栓钉
连接，通过逐渐变高加劲肋缓解两种梁体刚
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3、斜拉索与砼索塔锚固
侧壁锚固
横截面
钢横梁锚固
交叉锚固
对称布索
交叉布索
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d)钢锚箱锚固
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4、斜拉索与钢索塔锚固
鞍座支承式
鞍座锚固式
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锚固梁式
支承板式
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（七）附属构造
1、桥面铺装 （1）钢梁桥面：宜采用沥青砼铺装 （2）砼梁桥面铺装：宜采用普通砼、防 渗砼、纤维砼、沥青砼铺装，砼强度应≥C40 2、伸缩装置 （1）伸缩缝锚固部位砼强度不得＜C40
度的突变
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6、主梁高跨比： （1）双塔三跨斜拉桥主梁高跨比： 1）砼梁宜取1/100～ 1/220 2）组合梁宜取1/125～ 1/200 3）钢主梁宜取1/180～ 1/330 (2)独塔斜拉桥 主梁高跨比变化较大，受索面数、截面 形式影响大，一般低于双塔三跨斜拉桥
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（五）索塔
1、索塔形式 (1)纵向形式
我国于1975年在重庆云阳建成了第一座 试验性斜拉桥。
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（二）斜拉桥的发展趋势
（1）桥面轻型化 （2）主塔结构的多样化 （3）多跨(多塔)斜拉桥 （4）拉索新型化 （5）部分式斜拉桥 （6）结构分析合理化
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（三）发展面临的技术问题
（1）抗风设计 （2）抗震设计 （3）计算模型 （4）几何非线性问题 （5）成桥后健康检测问题
比宜为1/2.7～1/3.7，外索的水平倾角不宜
小于22°。
已建成的大跨度斜拉桥，桥面以上塔高
与 中 跨 跨 径 之 比 位 于 1/4 ～ 1/7 之 间 ， 多 为
0.25左右。
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（六）锚固系统
1、斜拉索与砼梁锚固
锚固在顶板上 用于箱内采用加劲斜杆的单索面桥
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锚固在箱内 b)、c）用于两个分离单箱双索面桥
流线形箱形截面
小边箱板式截面
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分离式边箱梁截面 钢板梁截面
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（3）组合梁：
目录
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工字钢主梁截面
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边钢箱梁截面：用于跨径较大
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a.组合梁宜采用双索面飘浮体系 b. 钢 筋 砼 、 预 应 力 砼 桥 面 板 厚 度 宜 ≥ 250mm ， 砼 强 度 宜 ≥C40，预制板需存放4～6个月才能使用 c.砼板间接缝、钢梁顶面剪力键（如下图）与钢梁顶面应 有效结合为一体
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2、主梁宜在全长范围内布置成连续体系 3、主梁截面形式 （1）砼主梁： a.实心板截面：用于跨径200m以下 b.边箱梁截面、肋板式截面：用于双索 面斜拉桥 c.箱形截面、带斜撑箱形截面：用于单 索面斜拉桥
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d.桥面很宽时，多用单箱多室、肋板式、 边箱梁截面，必要时可在中间增加梁肋数
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（2）钢梁： 箱形截面、分离式边箱梁截面、钢板梁 截面
（三）斜拉索
1、斜拉索横向布置 单索面、双索面、多索面； 空间索面、平面索面：
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2、斜拉索纵向布置
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3、斜拉索标准间距
钢梁、组合梁斜拉索标准间距宜用8～16m。
砼梁斜拉索标准间距用6～12m
密索体系优点：
索距小，主梁弯矩小；
索力较小，锚固点构造简单；
锚固点附近应力流变化小，补强范围小；
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四、计算
（一）斜拉桥计算分析内容
静力计算
斜拉桥计算
动力计算
稳定性计算 抗震计算 施工阶段计算
整体计算 局部计算 抗风计算 抗震计算 静力稳定计算 动力稳定计算
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五、施工
（一）施工控制文件
施工过程控制系统 施工过程控制数据 施工过程测试数据 主梁节段浇注或安装及结构体系转换顺 序 成桥恒载状态数据
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边中跨比 （1）双塔三跨斜拉桥边主跨径比宜取 0.33～0.5，钢主梁宜取0.3～0.4，组合梁宜 取0.4～0.5，混合梁宜取0.3～0.45，混凝土 主梁宜取0.4～0.45。特殊情况，可采用更小 边主跨比或地锚式斜拉桥；
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（2）独塔斜拉桥双侧跨径比可取0.5～1.0。 （3）多塔斜拉桥跨径比可参照双塔三跨斜拉桥选用 （4）而对于活载比重大的铁路桥梁，边主跨之比宜为 0.20～0.25， （5）钢斜拉桥的边跨应比相同跨径混凝土斜拉桥的跨径25小
宜昌夷陵大桥
香港汀九大桥 22
（二）边主跨比
斜拉桥的整体刚度、端锚索的应力变幅
与跨径比有着很大的关系。当主跨有活载时
边跨梁端点的端锚索产生正轴力（拉力），
而当边跨有活载时端锚索又产生负轴力（拉
力松减），由此引起较大应力幅而产生疲劳
问题。
对于活载比重较小的公路和城市桥梁，
一般按恒载平衡的原则确定边主跨比
利于伸臂架设；
易于换索。
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4、斜拉索细节构造 （1）斜拉索与主梁、索塔不能固结，以 便于张拉与换索 （2）斜拉索索端钢护筒内应设减振装置， 并采取防水、防潮措施 （3）桥面上斜拉索应高度不小于2m的竖 向防护，以防人为损坏 （4）应采用平行钢丝或钢绞线斜拉索
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（四）主梁
1、可采用钢梁、砼梁、组合梁、混合梁 钢梁：跨径大于600m使用经济 砼梁：跨径为200m～400m使用经济 组合梁（结合梁）：由两种不同材料结 合或不同工序结合而成的梁（钢梁上加设混 凝土桥面板的），400m～600m使用经济 混合梁：多指主跨用钢梁，次跨用砼梁
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4、主梁横向连接 （1）砼主梁：靠加厚或施加预应力的横 隔梁（板）；横隔板人洞应加强角隅处配筋， 加强防裂措施；轻型开口截面主梁横隔板间 距宜6～10m，厚梁， 钢桁架主梁横向连系宜采用桁架斜撑形式； 横隔板梁应采用工厂焊接，钢板厚宜≥10mm
（3）组合梁：横向连接宜采用钢板梁， 钢板厚宜≥10mm
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5、主梁纵向连接 （1）砼主梁：采用分段悬浇时，分段处 纵向预应力筋接头不应超过总数的50%；悬拼 施工时，分段端面应设计成企口缝形式，并 预埋定位件；跨径不大时，接缝采用胶接缝， 跨径较大时，采用湿接缝 （2）钢梁：钢梁段应工厂焊接，节段连 接可采用高强螺栓连接或焊接，顶板应采用 焊接；纵向隔板宜设桥面车道分界线位置
普通高等学校土木工程专业精编系列规划教材
桥梁 工程
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斜拉桥
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内容提要
主要讲述斜拉桥的结构类型、构造、计 算及施工。教学重点斜拉桥的结构类型及构 造；教学难点为斜拉桥的计算及施工。
能力要求
通过学习，应熟悉各种斜拉桥的结构类 型及构造，掌握斜拉桥的计算及施工方法。
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本节内容
一、概述 二、总体设计 三、构造 四、计算 五、施工 六、习题与思考题
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优点： 塔根部弯矩小，温度内力小，并且在索 塔和主梁中的温度内力极小。 缺点： 支反力大，支座复杂，塔梁处负弯矩大， 主梁跨中挠度大（主梁在墩顶处转角位移导 致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移， 从而显著地增大主梁跨中挠度和边跨负弯 矩），动力特性不好，抗风、抗震不利 17
4、刚构体系 塔梁墩固结。 优点：不设支座，不需转换体系 缺点：温度内力大，。 适用：独塔斜拉桥、较柔高墩大跨径斜 拉桥。
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二、总体设计
（一）斜拉桥基本构成
斜拉桥由主梁、索塔、斜拉索三种基本 构件及基础等主要部分构成，在边跨内可根 据需要设置辅助墩。
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（二）斜拉桥结构体系
按塔、梁、墩相互结合方式，分为以下 四种：
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1、漂浮体系 塔梁处不设支座，多设竖直拉索（零号 索），边墩上只设纵向滑动支座，斜拉索在 竖直面内布成辐射形或扇形不能是竖琴形。
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一、概述
（一）斜拉桥的发展史
斜拉桥的雏形
爪哇（java）的竹斜拉桥
老挝（Laos）的竹斜拉桥
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我国古代的吊桥
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世界上第一座现代钢斜拉桥,是1955年德 国 DEMAG 公 司 在 瑞 典 修 建 的 斯 特 伦 松 德 （ Stromsund ） 桥 ， 跨 径 74.7+182.6+74.7 ， 梁体为钢板梁，采用预应力拉索支撑。
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（2）钢索塔 1）截面形式：矩形空心箱截面、带T、 十字形空心箱形式 2）箱室四周主壁板应设置竖向加劲肋 (二者板厚宜≥20mm)、横向隔板，横隔板间 距宜≤4m
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3、索塔高跨比
双塔、多塔斜拉桥桥面以上索塔的高度
与主跨跨径比宜为1/4～1/6；独塔斜拉桥塔
高通过外索控制，桥面以上的高度与跨径之
锚固在斜隔板上
锚固在梁体两侧 用于双索面桥
锚固在梁底 用于截面高度小的双主梁或板式梁
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2、斜拉索与钢梁锚固 （1）锚箱式 该式锚固斜拉索锚固在锚固梁上，锚固 梁与主梁通过高强螺栓或焊接连接
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a)耳板式锚固 该式锚固在主梁的腹板上伸出一块节点板，斜拉索通过铰与节点板连接
b)锚管式锚固
该式锚固在主梁的腹板上安装一钢管，斜拉索锚固于钢管
单柱式（等截面）
单柱式（向下加宽）
单柱式（向上加宽）
A形式
倒Y形式43
Y A
(2)横向布置
倒
钻
宝
石
式
塔
式
单
式
柱
式
式
花
双 柱
门 式
瓶 式
倒
式
式
Y A
式
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2、索塔细部构造 （1）砼索塔（钢筋砼、预应力砼） 1）竖向受力筋直径宜≥20mm；面积配筋 率应≥1% 2）箍筋直径应≥12mm；间距应≤竖向受 力筋直径10倍，且≤200mm 3)横截面形式如下：
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（二）施工误差控制
变位控制 立模高程误差 索力误差 节段重量误差
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（三）索塔
1.施工方法 裸塔宜用爬模法，还可用翻模、滑模法 横梁较多的高塔宜用劲性骨架挂模提升 法
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六、习题与思考题
1 斜拉桥由哪几个主要部分组成？ 2 斜拉桥常用的结构体系有哪些？ 3 斜拉索纵桥向布置型式有哪些？ 4 对斜拉桥进行设计时，通常要做哪些分析？ 5 什么叫矮塔部分斜拉桥？它有什么特点？ 6 斜拉桥施工需做哪些方面的控制？
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(1)优点： 温度、收缩和徐变次内力均较小，减小 梁在塔处负弯矩，主梁各截面受力较均匀； 地震时，全桥可作纵摆动，避免共振， 达到抗震消能作用，利于抗震。适于主跨400 米以上大跨斜拉桥。
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(2)缺点： 悬臂施工时，塔梁处主梁需临时固结， 合龙后需去除临时固结作体系转换，此时， 主梁会发生纵向摆动。为防止纵向产生过大 的摆动，有必要在斜拉桥塔上的梁底部位设 置高阻尼的主梁水平弹性限位装置。