第十章悬索桥构造及设计教程文件
悬索桥构造及设计实例介绍(128页)
复式主缆（双链吊桥： 朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆 度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。
平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直 径大。
方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操 作时也较容易形成圆形截面。
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。
悬索桥的形式（续）
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。由于边跨主缆的垂
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） • 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的
嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹 分左右两半。
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或 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。索夹分上下两 半。
吊索
布置形式：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Φ 5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹
悬索桥结构的设计与构造技术
悬索桥结构的设计与构造技术悬索桥是一种非常特殊而又令人称奇的桥梁结构。
它不仅在城市中起到了重要的交通作用，同时也成为了人们对于工程和建筑的美感追求的体现。
悬索桥之所以能够实现如此大跨度的设计和建造，离不开高超的结构技术和先进的构造方法。
悬索桥的设计和构造技术需要综合考虑多个因素，包括桥梁的跨度、荷载情况以及环境要求等。
其中，悬索桥的跨度是一个重要的考虑因素。
跨度越大，要承受的荷载就越大，对于桥梁的结构和材料都提出了更高的要求。
因此，在设计和构造悬索桥时，必须综合考虑桥梁负荷、风压、地震和其他自然因素的影响，以确保桥梁的安全性和稳定性。
在悬索桥的设计中，最重要的组成部分就是主悬索。
主悬索是连接桥塔的主要承载结构，一般采用高强度的钢缆或钢索制成。
这些钢缆通过一定的预应力技术进行张拉，使其成为一个坚固而稳定的主体。
同时，为了进一步增强悬索桥的刚度和稳定性，还可以在主悬索上设置预制梁和悬挂装置，以有效分担桥梁的荷载。
在悬索桥的构造中，桥塔也起着至关重要的作用。
桥塔不仅提供桥梁的支撑和固定，还能够减小桥梁受到的风力荷载。
为了确保桥塔的稳定性，设计师需要进行详细的力学分析和结构优化。
同时，桥塔的建造过程也需要十分精准的施工技术。
在建造桥塔时，可以采用预制混凝土和钢筋混凝土结构，以确保桥塔的强度和耐久性。
在悬索桥的设计和构造中，缆索也是一个不可忽视的因素。
缆索的作用是将桥梁的自重和荷载传递到桥塔上，同时起到调节和平衡的作用。
为了确保缆索的稳定性和有效性，设计师需要精确计算每根缆索的位置、张力和倾斜度。
此外，缆索的施工也需要十分精密的技术。
通常采用预制缆索和临时张拉技术，以确保缆索的安全性和可靠性。
除了上述关键技术外，悬索桥的设计和构造还需要综合考虑其他因素，包括桥梁的美观性、维护和修复等。
在设计悬索桥时，设计师可以采用多种形式的桥塔和桥面，以展现桥梁的独特魅力。
同时，为了确保悬索桥的长期使用和维护，设计师需要预留一定的维护空间，并在设计中考虑桥梁的耐久性和修复性。
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。
揭秘悬索桥的构造与工作原理详解
揭秘悬索桥的构造与工作原理详解The construction and working principles of suspension bridges are fascinating and complex. Let's delve into the details and unveil the mysteries behind these incredible structures.Suspension bridges are designed to span long distances by suspending the roadway from cables, which are supported by tall towers or piers. The main components of a suspension bridge include the deck, cables, towers, and anchorages.The deck, or roadway, is supported by vertical suspender cables, which are attached to the main suspension cables. These main cables are anchored at each end of the bridge and pass over the towers. The towers act as vertical supports and help distribute the weight of the bridge evenly.The cables used in suspension bridges are typically made of high-strength steel. They are composed of many smaller steel wires that are bundled together to form a larger cable. This construction allows the cables to withstand immense tension and support the weight of the bridge.The anchorages are massive concrete structures that secure the ends of the main cables to the ground. They are designed to counteract the tension forces exerted by the cables and prevent the bridge from collapsing.To construct a suspension bridge, the towers are first erected, either by building them from the ground up or by using cranes. The main cables are then constructed by suspending them from temporary towers or by using cable-spinning machines. Once the main cables are in place, the deck is attached to the suspender cables, and the bridge is ready for use.The working principle of a suspension bridge lies in its ability to distribute and transfer the load. When a vehicle or any other load moves across the bridge, the weight is transferred through the deck to the suspender cables. These cables, in turn, transfer the load to the main cables, which distribute the weight to the towers and anchorages. The towers act as compression supports, while the anchorages counteract the tension forces.Suspension bridges are known for their flexibility, which allows them to withstand strong winds, earthquakes, and other externalforces. The flexibility is achieved through the design of the cables and the materials used, allowing the bridge to sway and absorb the energy of these forces without causing structural damage.悬索桥的构造和工作原理令人着迷而复杂。
悬索桥结构构造
悬索桥结构构造你们有没有见过那种特别壮观的悬索桥呀？就像一条巨龙横跨在江河或者山谷之上。
今天呀，咱们就来聊一聊悬索桥的结构构造。
悬索桥有几个特别重要的部分呢。
咱们先来说说桥塔吧。
桥塔就像两个超级高大的巨人，稳稳地站在那里。
比如说，美国的金门大桥，它的桥塔可高啦，高高地伸向天空。
这桥塔可是承受着很大的压力呢，就像两个坚强的卫士，守护着整座桥。
它们要把悬索吊起来，所以必须特别牢固。
建造桥塔的材料也都是很结实的，像钢筋混凝土之类的，这样才能保证桥塔不会轻易晃动。
再来说说悬索吧。
悬索就像一条长长的、粗粗的绳子，不过这可不是普通的绳子哦。
它是用很多根很粗的钢索组成的。
这些钢索从桥塔的顶端拉过去，然后垂下来，就像一个大大的倒过来的“U”字。
想象一下，你拿着一根很粗的绳子，两边系在高高的柱子上，中间挂着一些东西，悬索桥的悬索就有点像这个样子。
悬索可是承受着桥面上车辆和行人的重量呢。
如果把悬索桥比作一个秋千，那悬索就像是秋千的绳子，要是绳子不结实，秋千可就荡不起来啦，桥也会变得很危险。
还有桥面呢。
桥面就像我们走的路，它是铺在那些从悬索垂下来的小吊索上的。
小吊索就像一个个小手，轻轻地拉着桥面。
桥面是供车辆和行人通过的地方。
有的悬索桥桥面很宽，可以同时让好多辆车并排行驶。
就像我们走在宽阔的马路上一样。
我给你们讲个小故事呀，有一次我和爸爸妈妈走过一座悬索桥，走在桥面上的时候，我感觉有点晃晃悠悠的，就像在坐小摇篮一样，可有趣啦。
不过呢，虽然晃悠，但是我知道很安全，因为那些桥塔、悬索和小吊索都在稳稳地支撑着桥面呢。
最后就是锚碇啦。
锚碇就像一个超级大力士，它把悬索紧紧地拉住。
它一般都在桥的两端，深深地埋在地下。
比如说，在一些山区的悬索桥，锚碇就像是扎根在山里的树根一样，让悬索不会被拉走。
要是没有锚碇，悬索就会像断了线的风筝，那整座桥就会塌掉啦。
悬索桥就是由这些部分组成的，每个部分都很重要，就像我们身体的各个器官一样，少了哪个都不行。
第十章悬索桥构造及设计(古柏高教)
教育材料
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虎门大桥主塔
教育材料
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乔 治 华 盛 顿 桥
教育材料
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Panay-Guimaras
教育材料
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悬索桥各部分构造——锚碇
锚碇（用于地锚式悬索桥）
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。
重力式锚碇： 依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与 地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻力来抵抗。
❖ 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。
教育材料
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悬索桥的形式（续）
❖ 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。由于边跨主缆的垂
教育材料
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一般桁架加劲梁横截面
教育材料
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教育材料
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香港青马大桥
闭合式 钢桁梁横截面
在两片主桁架的外围，沿着桥梁纵向每隔4.5米加设一道包
括上下桥面系横梁、两侧尖端形导风角与中间两根立柱等构件
组成的六边形横向主框架，在导风角部分用1.5毫米后的不锈
钢板围封。这样连同上下横梁部分的正交异性钢桥面板，组成
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。
悬索桥精选文档
主缆拉力随垂跨比按反比例关系变化。 垂跨比越大，悬索桥横向和竖向整体刚度越 小。地锚式悬索桥一般取 1/8-1/12 。
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悬索桥
（3）宽跨比 中小跨径一般大于 1/20 ，悬索桥在 1/60-
桥名 明石海峡大桥 虎门二桥 舟山西堠门大桥 大伯尔特桥 润扬长江公路大桥 亨伯尔桥 江阴长江公路大桥 香港青马大桥 维拉扎诺桥 金门大桥
世界十大悬索桥一览 主跨(米) 1991 1680 1650 1624 1490 1410 1385 1377 1298 1280
国家 日本 中国 中国 丹麦 中国 英国 中国 中国 美国 美国
刚性塔 在主鞍座下设辊轴，使鞍座能够可沿纵向 移动。 柔性塔 鞍座固定于塔顶，构造简单，维修 保养容易。有些小跨度悬索桥中曾采用过 摇柱式 塔，现已不再采用。
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悬索桥
日 本 关 门 桥 桥 塔
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悬索桥
美 国 金 门 大 桥 桥 塔
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1.2 塔柱截面形式
悬索桥
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悬索桥
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悬索桥
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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
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
桥梁的常见构造—悬索桥的构造
● 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
●
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。
悬索桥的构造组成
悬索桥的构造组成
悬索桥(Suspension Bridg)是专为弯曲地形特有而设计的一种桥式，其由一系列索元组成，如拱轴索、倒挂索以及箍（Band）索等，它的桥墩两端固定在索没的锚段上，拱轴索和倒挂索交互运用实现悬索桥的支承。
一般情况下，悬索桥由桥墩、拱轴、悬杆、索元和桥路组成，其中，桥墩是悬索桥的基础，由桩基和建筑物有机组合而成，要保证桥墩的稳定性，一般需要在水底开挖。
拱轴是悬索桥的主体，是桥的核心组成部分，一般是以拱轴为主体桥墩、桥梁、桥架和桥面等在它的上方进行支承和受力。
拱轴的受力方式分为拱式受力和悬索受力两种形式，拱式受力是以拱轴束成拱形，使外侧两点间的端距经弯曲应力受到长度变化；悬索受力是以拱轴经悬索支承出悬距变化，以此传递对桥路的承载力。
悬杆是悬索桥上重要的路肩，在悬索桥上充当连接主伸距及路肩和分伸距的起支点，它位于桥墩顶部，而挡架则安装在悬杆上以分担负荷。
索元是悬索桥的主要支承件，一般以钢索和其它用钢材制成的悬索件的组合而成，预应力钢索可以将索距处施加到桥梁上的大径向压力分解成小半径向荷载和水平荷载。
它们的位置非常重要，索的的高度、拱轴承载力、桥梁的受力是考虑要素，它们的布置一般按照梁段受力的移位变化而调整，以确保悬索桥的稳定性。
桥路是悬索桥最后一个组成，用压路机压实后进行水封，以增加抗水性，一般是铺筑混凝土面层，其厚度一般为10cm以上,且有岩混凝土、石拌混凝土以及钢筋混凝土等形式可供选择。
总之，悬索桥是由桥墩、拱轴、悬杆、索元和桥路五部分组成，它们交互运用，使悬索桥可以更好地对弯曲地形形成支撑，并且在将大径向压力分解成小半径向荷载和水平荷载的同时，更加稳定、安全，从而实现尽可能大的铺设范围。
10月斜拉桥与悬索桥的构造设计及结构计算课件
主要尺寸拟定 主梁高度h：h=1/50～1/200， 主梁宽度B:主梁宽与主跨的比值宜大于1/30，与
主梁高的比宜大于8， 主梁各细部尺寸：主要根据轴力来确定， 截面调试。 钢筋布置 普通钢筋的配置 纵向预应力筋：分段布置，一般在主跨跨中和边
跨端部 横向预应力筋
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一、实体梁式和板式主梁
实体梁式和板式截面的主梁一般仅适用于双索面斜拉桥， 因为这种截面具有构造简单和施工方便的优点，特别 是斜索在实体的边主梁中锚固时，锚固构造非常简单， 而且在索面内具有一定的抗弯刚度，在锚固点处可以 避免产生大的横向力流。
由力学知识可知：在截面相同的情况下，塔的抗水平位移 刚度与塔高的三次方成反比，因而塔高降低则塔身刚度迅 速提高，但塔高降低后拉索的水平倾角也将减小，拉索对 主梁的支撑作用减弱，而水平压力增大，这相当于拉索对 主梁施加了一个较大的体外预应力。矮塔部分斜拉桥由于 拉索不能提供足够的支撑刚度，故要求主梁的刚度较大。
V形凸纹或圆形凹点的非光滑表面。 2、阻尼减振法 作用机理就是通过安装阻尼装置，提高拉索的阻尼比从
而抑制拉索的振动。 3、改变拉索动力特性法 采用联结器（索夹）或辅助索将若干根索相互联结起来，
辅助索可以采用直径比主要索小的多的索，作用机理： 通过联结将长索转换成为相对较短的短索，使拉索的 振动基频提高，从而抑制索的振动。
具有以下特点（1）塔较矮，（2）梁的无索区较长，没有端 锚索，（3）边跨与主跨的比值较大，一般大于0.5，（4） 梁高较大，高跨比为1/30～1/40，甚至做成高度梁，（5） 拉索对竖向恒活载的分担率小于30%，受力以梁为主，索 为辅，（6）由于梁的刚度大，活载作用下斜拉索的应力 变幅较小，可按体外预应力索设计。
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五、T构体系 T构体系斜拉桥与刚构体系的区别主要是主梁跨
悬索桥的结构分析与设计
悬索桥的结构分析与设计悬索桥作为一种具有特殊结构的桥梁，其独特的形式和设计使其在工程领域中备受瞩目。
它以一系列的主悬索和斜拉索连接主塔与桥面，给人一种优美、轻盈的感觉。
本文将从悬索桥的结构分析与设计两个方面进行探讨。
悬索桥的结构分析是确保桥梁强度和稳定性的重要环节。
在分析过程中，主要涉及平衡力学和力学平衡两个方面。
平衡力学是研究悬索桥各种受力变形和平衡条件的学科。
为了使悬索桥可以保持平衡，主塔需要承担压力，而主悬索则需要承担主要的拉力。
其力学表达式为F=mg，其中m代表主悬索的质量，g代表重力加速度。
悬索桥设计师需要根据桥梁跨度、载荷以及所需预应力等因素进行合理的力学计算，确保桥梁的稳定性和强度。
此外，还需考虑悬索桥在遇到风、地震等外力作用时的响应，确保桥梁的安全性。
而悬索桥的设计则是为了满足桥梁的功能和美观性而进行的。
设计过程中需要考虑桥面的宽度、横断面形态以及桥面的铺装材料等，以及主塔和桥墩的设计高度、宽度以及外观美观度等因素。
同时，还要考虑悬索桥在不同环境下的使用效果，如行人桥、车行桥或铁路桥等。
通过合理的设计，可以使悬索桥既满足功能需求，又能与周围环境相协调，达到整体美观的效果。
在悬索桥的设计中，材料的选择也起到了重要的作用。
一般来说，悬索桥主悬索的材质多为高强度钢丝绳或合成纤维，而斜拉索一般采用高强度钢材。
这些材料具有良好的拉伸性能和强度，能够承担巨大的力道。
此外，悬索桥的桥面材料一般是混凝土或钢材，具有较好的耐久性和承载能力。
在设计过程中，需要根据桥梁的设计载荷和功能要求，合理选择材料以保证桥梁的使用寿命和稳定性。
总体来说，悬索桥的结构分析与设计是一个综合性的工程过程。
通过力学分析和合理的设计，可以确保悬索桥的强度、稳定性和美观性。
在实际应用中，悬索桥能够跨越大跨度，承载大载荷，是一种重要的交通工程形式。
但同时也需要注意桥梁的维护和管理，确保其长期使用和安全性。
悬索桥不仅仅是交通工具，更是一种艺术与工程技术的完美结合，给人们带来了便捷与美感。
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
悬索桥结构
• 悬索桥的构造特点
– 目前常采用的锚碇构造
• 悬索桥的构造特点 （重力锚碇实例）
鞍座
• 塔顶鞍座位于主缆和塔顶之间，其上座设有索槽用以安放主缆（图 11.12）。刚性桥塔上的主鞍座，一般在上座下面设一排辊轴，用来 调整施工中主缆在塔顶两侧的水平分力使之接近平衡。辊轴下面设下 座底板。柔性塔和摇柱塔上的主鞍座仅设上座，它将通过螺栓与塔固 定。
• 隧道式锚碇是先在两岸天然完整坚固的岩体中开凿隧道， 将锚碇架置于其中后，用混凝土浇筑而成，这是利用岩体 强度对混凝土锚体形成嵌固作用，达到锚固主缆的目的， 因而其锚碇混凝土用量较重力式锚碇大为节省，经济性能 更为显著。但迄今为止，大部分悬索桥都由于缺乏坚固的 山体岩壁可利用，而一般采用重力式锚碇。
•
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。
英国恒比尔大桥
• 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。
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大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工方便，但弹 模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较难， 适于中小跨度。
悬索桥的构造——主缆
• 结构形式
双面平行主缆（绝大多数）；
❖ 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
直分力（较小）由端支点承受。适宜：跨度不大、软土地基、城 市桥等。
第十章悬索桥构造及设计
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。
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。
方阵式主缆断面
施工中的主缆断面
悬索桥的构造——主缆
主缆编制方法 AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根
钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可 达400～500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便 于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所 需劳动力也较多。 PS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆 的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设 备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左右 钢丝，最重可达40吨。
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：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆 度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。
平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直 径大。
方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操 作时也较容易形成圆形截面。
❖ 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。
悬索桥的形式（续）
❖ 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。由于边跨主缆的垂
布置形式：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。
改良措施： 以S 形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝，使主缆表面光滑、
丝丝相扣，油漆不易开裂、水不能渗入。 开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气用管道输送，通过
入口索夹输入主缆，经出口索夹排出主缆（出入口索夹间距 140米左右），一般可维持相对湿度在40％以下。
悬索桥各部分构造——吊索（吊杆）
吊索
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。
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。1385米江阴大桥。 三跨：最常见。 两跨：（单边跨）一岸建筑高度小和曲线边跨时。1377米青 马大桥。 多跨：因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏大， 悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位及加劲梁 挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。故中塔必须 加大刚度（4柱立体桥塔）或者减小主缆垂跨比。
单塔悬索桥效果图
单塔悬索桥
直布罗陀跨海大桥
空间主缆悬索桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
三、悬索桥的构造
主缆
• 材料
有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、 徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉绳、封闭式钢绞线索等， 适于 600米以下；
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） • 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的
嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹 分左右两半。
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或 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。索夹分上下两 半。