3.斜拉桥

世界最大斜拉桥
排序 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 桥名 多多罗桥(Tatara) 诺曼第桥(Normandie) 南京二桥 武汉三桥 青州闽江大桥 上海杨浦大桥 中央名港大桥(Meiko-Chuo) 上海徐浦大桥 斯卡圣德脱桥(Skarnsundet) 汕头岩石大桥 鹤见航路桥(Tsurumi Fairway) 主 跨 (m) 890 856 628 618 605 602 590 590 530 518 510 型 式 日本本州四国联络线 1998 H 法国 1994 H 长江,中国 (2000) H 长江,中国 (2000) H 福州,中国 (2000) C 上海,中国 1993 C 日本 1996 S 上海,中国 挪威 汕头,中国 日本 1997 1991 1999 1991 H P.C H S 桥址 年份
2、索面形状
索面形状主要有如图所示的3种基本类型， 即（a）放射形，（b）竖琴形和（c）扇形。 它们各自的特点如下：
斜拉索立面布置方式 a)辐射形；b)竖琴形；c)扇形
（a）辐射形布置的斜拉索沿主梁为均匀分布，而在索塔上则 集中于塔顶一点。由于其斜拉索与水平面的平均交角较大，故斜 拉索的垂直分力对主梁的支承效果也大，但塔顶上的锚固点构造 复杂；辐射形拉索布置已日趋减少 （b）竖琴形布置中的斜拉索成平行排列，在索数少时显得 比较简洁，并可简化斜拉索与索塔的连接构造，塔上锚固点分 散，对索塔的受力有利，缺点是斜拉索的倾角较小，索的总拉 力大，故钢索用量较多。一般仅用于中、小跨径的斜拉桥中。 （c）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布 置方式的优点，在设计中获得广泛应用。
从图中可以看出，由于斜拉索的支承作用，使主梁 恒载弯矩显著减小
因而主梁在斜拉索的各点支承作用下，呈多跨弹性支承的 连续梁受力，梁内弯矩大大地降低，使主梁尺寸大幅度减小 （梁高一般为跨度的1/50～1/200，甚至更小），减轻了结构 自重，大幅度地增大了桥梁的跨越能力。 斜拉索对主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于 拉紧状态时才能得到充分发挥。 因此在主梁承受荷载之前必须对斜拉索进行预张拉。预张拉 力可以给主梁一个初始支承力，以调整主梁初始内力，使主梁受 力状况更趋均匀合理，并提高斜拉索的刚度 。 此外，斜拉索轴力产生的水平分力对主梁施加了预压力，从 而可以增强主梁的抗裂性能，节约主梁中预应力钢材的用量（钢 梁的稳定性问题）。
广东沙溪大桥。桥型为单面独塔斜拉板桥。 桥长553m.
我国现代斜 拉桥始建于 1975年
四川云阳桥-我国最早建
成的现代斜拉桥
辐射型拉索
云阳汤溪河桥位于四川省云阳县，是我国第一座试验性斜拉桥，建于1975年。 双塔斜拉桥的孔跨布置为34.91＋75.84＋34.91(ｍ），全长153.12ｍ。每塔有三对 斜拉索，由钢芯缆索组成，呈辐射形布置。
⑸.构造要求
一般为三孔，中孔为主孔，边孔跨度通常为中孔的 0.25~0.5倍（多在0.4倍左右）。若为两孔，其跨度比值 为0.5~1.0，常在0.8 ~0.9之间。索面根据桥宽和美观要 求可为双索或单索面。 关于边孔跨径与主孔跨径的比例关系见图2.109
索面根据桥宽和美 观要求可为单索或 双索；索塔也可是 单塔或双塔。
单塔单索面
重庆石门桥位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江，全长716ｍ。主桥为200＋230(ｍ） 单索面独塔预应力混凝土斜拉桥，桥面全宽25.5ｍ，设４车道。墩高约50ｍ， 塔柱自桥面以上高113ｍ，塔总高约163ｍ。拉索采用平行索布置。
双塔双 索面
济南黄河公路桥位于山东省济南市北郊， 大桥全长2033.44ｍ，其中主桥长488ｍ， 为５孔40＋94＋220＋94＋20(ｍ）连续的 预应力混凝土双塔斜拉桥。。该桥总宽 19.5ｍ，其中车行道15ｍ，两侧人行道各 ２ｍ。桥塔为Ａ型门式立体结构，塔高 68.4ｍ，索面采用扇形布置，索距８ｍ， 每塔共11对索。大桥于1982年建成。
斜拉桥属高次超静定结构，与其他体系桥梁相 比，包含着更多的设计变量，全桥总的技术经济 合理性不易简单地由结构体积小、重量轻、或者 满应力等概念准确地表示出来，这就使选定桥型
方案和寻求合理设计带来一定困难。
斜拉桥总体布置
一、孔跨布局 1、双塔三跨式 由于它的主跨跨 径较大，一般适 用于跨越较大的 河流。
斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分成：
主梁 一般采用混凝土结构、钢－混凝土组合结构、 钢结构或钢和混凝土混合结构； 索塔－ 采用混凝土、钢－混凝土组合或钢结构； 大部分采用混凝土结构； 斜拉索－ 则采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）制成。
斜拉桥中荷载传递路径是：斜拉索的两端分别锚固在主梁 和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔，再通过索 塔传至地基
• 2）边孔加两个辅助墩，上述这些内力和位移虽然继续降低，但变 化幅度不大；
• 3 ）加三个辅助墩后，刚上述内力和位移不再有明显变化。但当边 孔设在岸上或浅滩，基础工程施工难度及费用不高时，还是可以考 虑加设辅助墩。 • 总之，无论斜拉桥属哪种结构体系，在边孔加设辅助墩的个数， 应综合考虑结构需要和全桥的整体经济性确定。
斜拉桥的发展大致经历了以下三个阶段： 第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主， 拉索更换不方便。 第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大 轴力和弯矩。 第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板 式开口断面，主梁承受轴力为主，弯矩为辅。 在斜拉桥的发展历史中，以下几座斜拉桥具有里 程碑意义：
双塔三跨式斜拉桥 活载作用在主跨时，尾索受拉，而作用在跨中时尾索的σ 最大；活载作用在边跨时，尾索松弛。这其中就存在着△σ ， 允许 △σ≤220MPa。
主孔跨径：通航、水文、地形、地质、施工 简化计算、方便施工考虑，两边跨相等对称也有两边跨不相等的 非对称（占已修1/3以上）。 边主跨之比应小于0.5，边跨较小时，边跨主梁的刚度较大， 边跨拉索较短，刚度也就相对较大，因而此时边跨对索塔的锚固 作用就大，即边跨小则主跨的刚度就大。 对于活载比重较小的公路和城市桥梁，合理的边主跨之比为 0.40～0.45,而对于活载比重大的铁路桥梁，边主跨之比宜为0.20 ～0.25，同样道理，钢斜拉桥的边跨应比相同跨径混凝土斜拉桥 的跨径小。 考虑拉索应力疲劳混凝土斜拉桥：边跨大，中间设桥墩改善 主跨经济性400m～500m。
结构的抗扭刚度，抗扭刚度小的箱形断面。拉索下端锚固在桥宽 以内(一般位于人行道部分)，也可放在桥面两侧的外缘。双索面 斜拉桥的索塔横桥向尺寸较大，对基础的结构尺寸要求也相应加 大。
斜向双索面，它对桥面梁体抵抗风力扭振特别有利（斜向 双索面限制了主梁的横向摆动）。倾斜的双索面应采用倒 Y型、A型或双子型索塔。若跨径过小，考虑视野问题，不 宜采用。一般在跨径大于600m时采用，或者是不能达到抗 风要求的时候采用。
斜拉桥
斜wenku.baidu.com桥
⑴. 基本组成 ⑵. 荷载传递 用高强钢材 制成的斜索 将主梁多点 吊起，再由 塔柱基础传 给地基。 斜拉桥是一 种桥面体系 （加劲主梁） 受压，支承 体系（斜拉 索）受拉的 ⑶.材料 斜拉索用高强钢丝束、钢绞线束等制成，并在钢束外 包一层高密度的黑色聚乙烯外套加以防护。 结构。 ⑷. 斜拉桥的索型 主梁用钢筋混凝土或预应力混凝土与塔柱固端连接 的构件（连续、伸臂）
重庆长江二桥位于四川省重庆市西郊九龙坡地区，主孔全长1288ｍ；跨径组合为：过渡 孔(５３ｍ）＋主孔(169ｍ＋444ｍ＋169ｍ）＋过渡孔(５３ｍ）＋南引桥(８×５０ｍ）， 桥面宽度为４车道(中间设置分隔带），宽24ｍ。该桥结构体系为双塔双索面预应力混凝 土斜拉桥，主塔呈花瓶型，塔全高141.5ｍ，塔身为矩形空心断面。拉索采用扇形双索面 布置。
二、拉索布置
1、索面位置
索面位置一般有图所示的3种类型，即 （a）单索面，（b）竖向双索面和（c）斜向双索面。
索面布置
单索面：抗扭作用小，主梁用抗扭较大的截面。要有保护拉索
免受车辆意外碰撞的防护构造，有一部分宽度不能作为行车道， 较宽的双车道桥梁。简洁、美观，无交叉零乱的感觉，视野开阔。
竖向双索面：双索面的拉索锚固在主梁上，两个拉索面能加强
1955年瑞典建成的第一座现代钢斜拉桥：主跨182.6m的斯 特罗姆海峡桥。
1962年委内瑞拉建成的第一座混凝土斜拉桥： 主跨5×235m的马拉开波桥。
1978年美国建成的第一座密索体系混凝土斜拉桥：主 跨299m的P-K（帕斯卡-肯尼斯克）桥。
2004年建成的法国 米兰高架桥
204＋6×342＋204m,2004年
• 辅助墩适用条件：当斜拉桥的边孔设在岸上或浅滩，边孔高度不大 或不影响通航时 • 优点：可以改善结构的受力状态，增加施工期的安全。当辅助墩受 压时，减少了边孔主梁弯矩，而受拉时则减少了中跨主粱的弯矩和 挠度，从而大大提高了全桥刚度。
• 方式：
• 1 ）实践证明，设一个辅助墩后，塔顶水平位移、主梁跨中挠度、 塔根弯矩和边跨主梁弯矩都大大减少，一般约为原来的40％—65％。
独塔斜拉桥
3、三塔四跨式和多塔多跨式
三塔四跨式斜拉桥
日本柜石岛、岩黑岛二桥
4、辅助墩和边引跨
边引跨和辅助墩
a) 设引跨 b) 设辅助墩 活载往往在边跨梁端附近区域产生很大的正弯矩，并导致 梁体转动，伸缩缝易受损，在此情况下，可以通过加长边梁以 形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决，同时，设辅助墩可以 减小拉索应力变幅，提高主跨刚度，又能缓和端支点负反力， 是大跨度斜拉桥中常用的方法。 另外，设置辅助墩也便于斜拉桥的悬臂施工，即双悬臂施 工到辅助墩处的时候就相当于单悬臂施工，其摆动小，较安全。
3、索距的布置
索距的布置，可以分为“稀索”与“密索”。
早期－稀索；现代－密索（计算机计算）
密索体系优点如下： 1、索距小，主梁弯矩小（主梁上索距一般混凝土梁是410m，钢梁是12-20m）； 2、索力较小，锚固点构造简单； 3、锚固点附近应力流变化小，补强范围小；
4、利于伸臂架设；
5、易于换索。 6、斜拉桥采用悬臂法架设时，索间距宜为5～15m。
某现代 化斜拉 桥施工 现场
辐射形
竖琴形
扇形
辐射形 索型
竖琴形 索型
来宾红水河，位于广西红水河，是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉 桥。全长398ｍ，主跨48＋96＋48(ｍ），索型采用双塔竖琴型。
扇形 索型
三台涪江桥位于四川省三台县跨越涪江。全桥共１１孔，全长５６０．３ｍ。 该桥主桥为双塔混凝土斜拉桥，其孔跨为５６＋１２８＋５６(ｍ）。，桥面总 宽１２．５ｍ(车行道７ｍ及两侧人行道各２．２５ｍ）。斜拉索为扇形双索面 体系。
4、拉索倾角
• 定义：拉索的倾角是指拉索与梁轴线之间的夹角。
• 特点：拉索的倾角与拉索受力情况有关。当索与梁之间的倾 角增大，则拉索索力减小，但塔的高度与索的长度都要增加， 虽然此时由于索力的减小，索塔截面可相应减小。
改革开放后我国 建成和正在建设 的重要的大型现 代斜拉桥工程有：
上海南浦大 桥主跨径423m
上海南浦大桥，全长8346m， 1991年建成。主桥跨径171+423+171m，为双塔双索 面钢与混凝土叠和斜拉桥，扇形拉索，主塔高150m，H形折线形塔身。
上海杨浦大桥
主跨径602m
上海杨浦大桥， 1993年建成。跨径602m，双塔双索面，主塔高144m，钻石形塔身，为当 时世界最大跨径的斜拉桥。
多多罗桥（单位：m）
0.30 3
南京长江二桥（单位：m）
0.48 6
2、独塔双跨式
由于它的主孔跨径一般比双塔 三跨式的主孔跨径小，适用于 跨越中小河流和城市通道。
独塔斜拉桥
方式:两跨跨径相等的对称布置或两跨跨径不等的非对称布置， 即分为主跨与边跨。
1）对称布置，设有端锚索，不能有效约束塔顶位移而用增大桥 塔的刚度来减少塔顶变位则不经济。 2）两跨不对称布置：采用较多。注意悬臂端部的压重和锚固。 独塔双跨式斜拉桥的主 跨跨径L2与边跨跨径L1之 间的比例关系一般为: L1=（0.5～0.8）L2 多数接近于: L1=0.66L2 两跨相等时，由于失去了 边跨及端锚索对主跨变形 的约束作用，因而这种形 式较少采用。