悬索桥的总体设计
人行悬索桥设计浅谈
71第1卷 第7期产业科技创新 2019，1（7）：71~72Industrial Technology Innovation 人行悬索桥设计浅谈常 佳（河南省交通科学技术研究院有限公司，河南 郑州 450015）摘要：鉴于目前景区人行悬索桥流行及大范围的建设，文章综合介绍了人行悬索桥的总体设计及计算要点，并对人行悬索桥桥塔、锚碇、主缆、索夹、索鞍等的构造和计算做了总体分析。
关键词：人行；悬索桥；总体设计；设计流程中图分类号：U448.25 文献标志码：A 文章编号：2096-6164（2019）07-0071-02悬索桥是通过索塔悬挂并锚固于两岸（桥两端）的缆索作为上部主要承重构件的桥梁。
悬索桥作为桥梁类型的一个分支，尤其优点明显，跨越（公路，不良地质段，河流）能力大，施工速度快，造价低。
随着景区旅游蓬勃发展，景区人行悬索桥成为了能够适应复杂地形，施工迅速，投资回报高的娱乐项目。
悬索桥结构总体论述：图1 悬索桥立面构造图由图1可知，人行悬索桥总体结构主要构成为：桥塔、锚碇、主索、索夹、吊杆基础等。
在进行设计之前，必须搞清楚所在地的基本气象、水文、地质条件，并根据安全施工及运营的要求，获得设计所需的各种数据。
人行悬索桥总体设计细分为如下：材料设计、荷载作用设计、桥塔设计、锚碇设计、主缆设计、吊索设计、索夹设计、索鞍设计、桥面系设计、支座及伸缩缝设计、结构防护设计、抗风设计。
1 人行悬索桥主要构成部分桥梁主缆是整个结构体系的主要承重构件，承担了全桥的所有动载及静载；桥塔为桥梁抵抗竖向荷载的主要承重构件。
主要承担主索传递下来的竖向力及水平风力、地震力；吊索是将桥面加劲梁、外荷载传递到主缆的传力构件，是联系加劲梁和主缆的纽带，主要受拉；锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆的索力传递给地基；桥塔基础和锚碇基础是将竖向力及弯矩传递给地基的载体。
2 人行悬索桥的设计参数，设计参数选择人行悬索桥设计要根据桥位所在的地质条件，在满足基本荷载及安全的前提下，科学和经济的设计恒载（包含桥面、主缆、吊杆、加劲梁和桥面系）。
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
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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。
某钢结构悬索桥施工组织设计方案
某钢结构悬索桥施工组织设计方案一、项目背景及目标这座钢结构悬索桥位于我国某重要交通要道，跨越一条宽阔的河流。
项目目标是确保桥梁的施工质量、安全、环保，同时满足工期要求，为我国交通事业贡献力量。
二、施工总体布局1.施工区域划分：将桥梁分为上下游两幅，分别进行施工。
上下游两幅桥梁之间设置施工通道，方便施工材料及设备的运输。
2.施工顺序：先进行桥梁基础施工，再进行主塔施工，进行悬索系统及桥面施工。
3.施工临时设施：设置临时施工栈桥、临时码头、临时施工平台等，确保施工顺利进行。
三、施工组织及人力资源1.施工队伍：组织专业施工队伍，包括桥梁工程、钢结构、悬索系统等专业人员。
2.人力资源配置：根据施工进度及工程量，合理配置人力资源，确保施工高峰期的人力需求。
3.培训与考核：对施工人员进行专业培训，提高施工技能，定期进行考核，确保施工质量。
四、施工工艺及关键技术1.钢结构制作与安装：采用高精度数控切割技术，确保钢结构部件的尺寸精度。
现场采用大型起重设备进行安装，确保安装精度。
2.悬索系统施工：采用高强度钢丝绳，通过预张拉技术，提高悬索系统的承载能力。
3.桥面施工：采用预制桥面板，现场拼装，减少现场湿作业，提高施工效率。
五、施工安全与环保1.安全管理：建立健全安全生产责任制，对施工现场进行定期安全检查，确保施工安全。
2.环保措施：采用环保型施工材料，减少施工现场的扬尘、噪音污染。
对施工废料进行分类回收，减少对环境的影响。
3.应急预案：针对可能出现的突发事件，制定应急预案，确保施工过程中的安全与环保。
六、施工进度与质量控制1.施工进度：根据工程量及人力资源，制定合理的施工进度计划，确保工程按时完成。
2.质量控制：建立健全质量管理体系，对施工过程进行全程监控，确保施工质量。
3.验收与交付：在施工完成后，进行验收，确保桥梁质量满足设计要求。
验收合格后，交付使用。
通过本项目的施工，我们积累了丰富的钢结构悬索桥施工经验，为我国桥梁建设提供了有力支持。
贵港市同济大桥自锚式悬索桥总体设计
自锚式 悬索 桥 主梁一 般采 用混 凝土 梁 、钢 箱梁 、 结 合梁 ３种 形式 。 自锚 式 悬 索 桥 一 般采 用 “先 梁后 缆”法施 工 ｌ２］，即先 施 工 主梁 后 施 工缆 索 系 统 ，主 梁 形式 的选 择与 主梁 的施工 工法 密切 相关 。该 桥在施 工期 间 ，ห้องสมุดไป่ตู้ 下仍 需要 通航 ，行业 主管 部 门要求 桥下 临 时通 航跨 径不 宜 小 于 ２×８５ ｍ，因此 需 要 满 堂 支 架 现浇 法施 工 的混凝 土梁 不适 用于该 桥 。采用 结合 梁 方案 需要 先架 设 钢 主梁 ，之 后 在 钢 主 梁上 铺 设 预 制 混凝 土板 并 结合 ，对 于 ２×８５ ｍ 的钢 梁 临时 支承 跨 径 ，在预 制混 凝土 板架设 过 程 中 ，钢 主梁所 承受 的 内 力 大大 超过运 营 阶段 内力 ，因此 钢 梁 的设 计 较 为 浪 费 。为 了解决 施 工 安装 期 间钢 梁 受力 较 大 的 问题 ， 在 预制 混凝 土 板 架 设 过 程 中 ，可 以 对 ８５ ｍ 跨 径 的 钢 主梁 增设 临时 塔 吊进 行 辅 助受 力 （见 图 ２）。考 虑 到临 时拉索 索力 大 ，且 塔 吊Ｉ临时拉 索 与 永 久 吊索 均 为柔性 体 ，施 工控 制难 度 大 ，风 险 高 ，因此 没 有采 取 结 合梁 方案 。
关 键 词 ：自锚 式 悬 索 桥 ；钢 箱 梁 ；顶 推 施 工 ；桥 塔 ；主 缆 ；吊索 ；索 夹 ；索鞍 ；设 计
中图 分 类 号 ：ｕ４４８．２５；Ｕ４４２．５
文 献 标 志 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１６７１—７７６７（２０１６）０１— ００１０— ０５
１ 工 程 概 况
悬索桥设计说明
悬索桥设计说明一、概述本项目为配合XXX工程建设所进行的库区淹没路桥复建工程。
原XXX人行索桥全长约60m ,桥面高程约为1284.0m ,两岸为人行便道。
XX水电站库区蓄水后，正常蓄水位为1335.0m，将淹没原人行索桥。
为保证黔中水利枢纽工程建成后两岸交通的恢复，按照国家有关水库淹没赔偿的〃三原〃原则及有关规定，重建XX县化乐乡夺泥村河边组人行索桥及两岸人行便道。
二、设计技术标准和主要参数1、设计依据(1)《公路工程技术标准》(JTG B01—2003)；(2)《公路桥涵设计通用规范》(JTG D60—2004)；(3)《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG D62—2004)；(4)《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024—85)；(5)《钢结构设计规范》(GB50017—2003)；(6)《重要用途钢丝绳》(GB8918—2006)；(7)《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041—2000)；(8)《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1—2004)；(10)《公路路线设计规范》(JTG D20-2006)；(11)《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)；(12)《公路水泥混凝土路面设计规范》(JTG DF40-2003)；2、设计标准(1)人行索道技术标准荷载：人群荷载2.0kN/m2。
桥面宽度：净-2.3m。
合龙温度：15℃。
(2 )人行便道技术标准技术等级：等外公路；计算行车速度：20km/h ；路面宽度：2m ；路面类型：泥结碎石路面。
三、桥梁地质概况1、自然条件(1)气候、水文桥址区属亚热带常绿阔叶林红黄壤带的岩溶高原中山区，年平均气温13〜15℃,年降雨量1000〜1100mm，是贵州热量较低、雨量较多、海拔较高的剥蚀、侵蚀高原山地区。
(2)地形、地貌桥位区为河谷斜坡地形，总体上两侧高中间低，呈〃V”字型，其地面标高1269.20m〜1348.92m,相对高差79.72m,河床标高约为1268.7m。
悬索桥的总体设计
筑龙网 W W W .Z H U L O N G .C O M 悬索桥的总体设计悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。
桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主要结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。
而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。
因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。
往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。
以目前来说，当主跨超过700m 的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他桥型只有斜拉桥，主跨为890m 的多多罗桥和856m 的诺曼底桥）。
而小于700mm 的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊要求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运要求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。
桥梁总体设计是一个很复杂的问题，首先要适应地形、水文、地质等自然条件的限制，也要符合桥面交通和通航的使用要求。
本文主要以50年代以后建的悬索桥进行分析，因为它们充分吸取Tacoma 大桥被风吹毁的教训，以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值，对于有特殊条件和特殊要求不必苛求。
一、跨度比跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。
其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。
如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。
三跨悬索桥跨度比一般在0.25～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。
单跨悬索桥跨度比一般在0.2～0．3之间。
韩土公路2号桥主桥自锚式悬索桥总体设计
露Ｉ ± … … ． 预应力混凝土箱粱
１４ ． ３ ８ ７ ９ ８ ｌ 主 缆理论顶点
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３ 桥 梁结构 设计
３ １ 主 塔 结构 ．
主 塔 采 用 门式 塔 ， 上 塔 柱 与 下 塔 柱 ， 置 上 分 设 横 梁 和下 横 梁 。８号 、 墩 索 塔 上塔 柱 高 皆为 ６ ９号 ０ ｍ， ８号 墩 下 塔 柱 高 ２ ．０ Ｔ， ２８ １１ ９号 墩 下 塔 柱 高 Ｉ ２ ．６ ７３０ｍ。上 下 塔 柱 之 间设 置 一 道 下 横 梁 ， 横 梁 下 采 用 变 截 面箱 形 构 造 ， 部 梁 高 ５６ ３ｍ， 中梁 根 ．３ 跨
高 ３ Ｉ ．Ｉ ５Ｔ 。塔顶设置一道上横梁 ， 上横梁采用等截
Ｉ
塔柱 内设 有供大桥维护使用 的检修梯道及 照 明设 施 ， 护 人 员 可 由桥 面处 预 留人 孔 进 入 塔 柱 ， 维 上 至 上 横 梁 和塔 顶 。 ３ ２ 钢 箱 梁 结构 ． 该 桥 钢 箱 梁 采 用 流线 型 全 封 闭 正 交 异 性 板 钢 箱梁， 采用单 箱八室 断面 ， 主要 轮廓 尺寸为 ： 有效 全 宽为 ５ Ｉ ０１， Ｔ 含风 嘴全宽为 ５ ． ２Ｉ， 中 ， １ ６ Ｉ １ Ｔ其 单侧 顶 板 宽 度 为 ２ 设 置 １５ 的 横 坡 ， 部 平 底 板 ５ｍ， ．％ 底 宽度 为 ２ ．１ 两侧 斜 底 板 各 宽 １ ．１ 桥 梁 ６４４ｍ， ２５ ３ｍ， 中线 处 梁 高 ３０ ｍ。见 图 ５所 示 。 ． 钢 箱 梁 顶 板 厚 度 １ ６ｍｍ，在 顶 板 下 横 桥 向 间 隔 ６ ０ｍ 焊 有 ｕ型 加 劲 纵 肋 ，板 厚 为 ８ｍ 穿 ０ ｍ ｍ， 过顺 桥 向 ３０Ｉ 间距 的 横梁 ， 成 正交 异 性 结 构 的 ．Ｔ Ｉ 组 钢桥 面板 。 箱 梁 底 板 厚 度 为 １ ４ｍｍ，在 底 板 上 横 桥 向 间 隔 ８０ｍ 焊 有 ｕ型 加 劲 纵 肋 ，板 厚 为 ６ｍ 并 ０ ｍ ｍ， 在 ｃ段钢箱梁设有人孔 ， 供施工 、 养护时使用 。 箱 梁 纵 向 设 有 ９道 纵 腹 板 ，腹 板 厚 度 为 １ ６ ｍ 在 与 主 塔 相 交 处 厚 度 为 ３ ｍ， 距 为 ３～ ｍ， ０ｍ 间
11.悬索桥解析
11.4 悬索桥构造简介 1、桥塔 （1）作用：支承主缆，分担大缆所受的竖向力，在风力和 地震力作用下，对总体稳定提供保证。 （2）形式：横桥向：按桥塔外形分，一般有刚构式、桁架 式和混合式三种结构形式； 顺桥向：按力学性质可分刚性塔、柔性塔和摇柱塔三种结构 形式。
（3）材料：除日本外，多用混凝土 （4）断面：多为箱形
4. 高跨比 指悬索桥加劲梁的高度h与主孔跨径L的比值。通常 桁架式加劲梁梁高一般为8~14m，箱型加劲梁的梁 高一般为2.5~4.5m。 5. 加劲梁的支承体系 一般三跨悬索桥中的加劲梁绝大多数是非连续的 （称为三跨双铰加劲梁）。加劲梁采用连续支承体 系近期正在增多，尤其在公铁两用的大跨度悬索桥 中。 6. 纵坡 悬索桥的中跨纵坡多为1％~1.5％的抛物线，边跨 为直线，一般为中跨坡度的两倍。
（2）主缆支架鞍座（散索鞍） 作用：改变主缆方向，并将主缆钢丝束箍在水平 和竖直方向分散开，引入各自的锚固位置 与主索鞍的区别：其在主缆受力或温度变化时， 随主缆同步移动。 结构形式：摇柱式和滑移式两种基本类型。
11.5 悬索桥的静力计算理论 大缆和主梁结构内力分析的计算理论可分为 三种： 弹性理论，挠度理论，有限变形理论。 斜拉桥与悬索桥的区别： 1、两者刚度差别很大 2、前者主梁受很大的水平分力而成为偏心 受压构件，后者加劲梁不承受轴向力 3、前者可通过调整索力调整内力分布，后 者不可
第十一章 悬索桥
悬索桥的基本类型 悬索桥的总体布置 悬索桥构造简介 悬索桥的静力计算理论
11.1 概 述 组成：主缆、加劲梁、吊索、索塔、鞍 座、锚碇（下部）及桥面结构
悬索桥基本组成
11.2 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
自锚式悬索桥设计
高 远
（ 天 津 市 市政 工 程设 计 研 究 院 ， 天津
３ ０ ０ ０ ５ １ ）
摘要 ： 桥 梁设 计 的合 理 性 直 接 决 定 了城 市 景 观 的
协调 性 、 桥 梁 安 全 性 以及 工 程建 设 的经 济 性。 提 出 了 自锚 式 悬 索桥 的桥 型 方 案 ， 论 述 了该 桥 总 体
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｔｈ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ｄ ｅ ｔ ｅ ｒ － ｍｉ ｎ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｅ ｃ ｏ ｎ ｏ ｍｉ ｃ ｃ ｏ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ，ｔ ｈ ｅ ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ，ａ ｎ ｄ
三个 方 案 的 比较 和选 取 。
１ ． １ 斜 拉桥 方 案
（ １ ） 道路功能 ： 城市道路兼有公路功能 ； （ ２ ） 道路 等级 ： 城市快速路兼高速公路 ； （ ３ ） 行车道数 ： 双 向六 车道 ； （ ４ ） 设计行车速度 ： ８ ０ ｋ ｍ ／ ｈ ； （ ５ ） 行车道宽度 ： ２ × ３× ３ ． ７ ５ ｍ； （ ６ ） 路基 宽度 ： ３ ５ ｍ； （ ７ ） 设计 基准期 ： １ ０ ０年 ； （ ８ ） 设计荷载 ： 城 一 Ａ级 ； 公路 一 Ｉ 级； （ ９ ） 地
１ ． ３ 自锚 式悬 索桥 方 案 自锚 式 悬 索 桥 省 略 了桥 两 端 的两 个 或 四个 庞 大
Ｇ Ａ０ Ｙ ｕ ａ ｎ
ｆ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｍｕ ｎ ｉ ｃ ｉ ｐ ａ ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ＆ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ， Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ ０ ５ １ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
吊桥构造及设计
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钢箱梁内部构造
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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。
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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
悬索桥结合工程实例总体介绍(湖南吉首矮寨悬索大桥)
中国 英国 中国 中国 挪威
2012 1981 1998 1997 2013
1418 1410 1385 1377 1310
世界上的悬索桥
明石海峡大桥（日本）主跨1991m
世界上的悬索桥
舟山西堠门大桥（中国浙江）主跨1650m
世界上的悬索桥
大伯尔特桥（丹麦） 主跨1624m
世界上的悬索桥
李舜臣大桥（韩国） 主跨1545m
2.主线全线采用双向四车道高速公路标准：设计车速为80km/h， 路基宽度24.5m。采用塔梁分离式悬索桥方案，本标段桩号为 K14+000.00～ZK15+073.65（YK15+072.53），全长约1073.65m， 悬索桥的主跨1176m。
矮寨悬索大桥——设计概述
技术标准： 设计汽车荷载：公路 — I 级 桥面坡度：纵坡 0.8%，横坡 2.0% 钢桁梁：梁宽27m；梁高7.5m 桥面宽度：0.5 m(防撞护栏)+11.0 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏)+ 0.5 m(中央分隔带)+ 0.5 m(防撞护栏)+11.0 m(行车道)+0.5 m(防撞护栏), 桥面全宽24.5 m 设计基准风速：34.9m/s 设计基 准 期：100年 设计安全等级：一级
矮寨悬索大桥—设计概述
• 地形地貌说明（略） • 主要材料：
主缆：φ5.25mm镀锌高强纲丝，Ep=2.0x105MPa，fpk=1670MPa 吊索：8×55SW+IWR、8×41SW+IWR镀锌钢丝绳，公称抗拉强度 1870MPa 加 劲 梁：Q345C、Q345D 、Q235C 索鞍、索夹、高强螺栓：ZG275-485H 、ZG20SiMn、40CrNiMoA 1.混凝土：吉首岸索塔（C55）、茶洞岸索塔（C55）、主塔基础 （C30）、桥台（C30）、桥面板（C40）、锚碇（C20、C30、C30微 膨胀砼）。 2.预应力钢绞线：预应力钢绞线采用270级公称直径φs15.2低松驰预 应力钢绞线，其抗拉标准强度fpk =1860MPa，弹性模量Ep =1.95x105 MPa，技术标准必须符合”ASTM416-90”和”GB5224-95”中有关规定。
悬索桥
悬索桥
19世纪后半叶，奥地利工程师约瑟夫· 朗金和
美国工程师查理斯· 本德分别独立地构思出自锚式 悬索桥的造型，朗金在1859 年写出了这种构想， 本德于1867年申请了专利。 1870年，朗金在波兰设计建造了世界上首座小 型铁路自锚式悬索桥。 1915年, 德国设计师在科隆的莱茵河上建造了 主跨达185m的科隆-迪兹自锚式悬索桥，采用临时 木脚手架支撑钢梁直到主缆就位。该方案的选择主 要是因为其外形美观，而地质条件又不允许修建锚 碇。主缆采用了眼杆结构，因而能方便地锚固在加 劲梁上。科隆-迪兹桥1945年被毁，但原来桥台上 的钢箱梁仍保存至今。
悬索桥概论
一 悬索桥总体设计 二 悬索桥构造 三 悬索桥施工 四 自锚式悬索桥
一 悬索桥总体设计
1. 悬索桥的组成及发展 2. 悬索桥的结构体系 3. 悬索桥的总体布置
1. 悬索桥的组成及发展概况
悬索桥是由主缆、加劲梁、塔柱和锚碇构成。
悬索桥的四个发展阶段： 第一代悬索桥，采用天然材料修建，后期也采用了 铁索等，一般没有吊杆或吊索，承重结构与使用构 造合二为一。
单塔双跨
双塔三跨
悬索桥
带斜拉索的悬索桥
1883年建成的纽约布 鲁克林大桥，主跨 484m，是最早的带斜 拉索的悬索桥。
悬索桥
斜拉－悬吊混合式悬索桥
1997年建成的贵遵高等级公路乌江大桥，主跨 288m，主梁为高强预应力薄壁箱梁，采用全截
面缆吊预应力悬拼施工，最大吊重为76吨，是
世界首座吊拉组合桥。
悬索桥
悬索桥
悬索桥
3. 加劲梁
加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。加劲 梁大都采用等高度钢桁架梁或扁平钢箱梁。桁架 的抗扭刚度相对较小，所以其梁高比流线型箱梁 的要高得多，以满足抗风要求。 加劲梁结构形式：（1）钢板梁（2）钢桁梁 （3）钢箱梁（4）钢筋混凝土箱梁
悬索桥的施工组织设计
悬索桥的施工组织设计悬索桥施工组织设计1.引言悬索桥作为一种常用的大跨度特殊桥梁结构，其施工组织设计对保证工期和质量具有重要意义。
本旨在详细介绍悬索桥的施工组织设计，包括工程准备、施工方案、施工组织架构、施工流程等内容。
2.工程准备2.1.项目背景：介绍悬索桥的基本情况，包括设计要求、跨度、结构形式等。
2.2.地质勘察：对悬索桥所在地的地质情况进行详细勘察，包括地质构造、地下水位等内容。
2.3.材料采购：确定悬索桥所需的各类材料，并进行采购计划和供货安排。
3.施工方案3.1.桥墩基础施工方案：包括桥墩基础的施工方法、施工机械和设备、施工工艺等内容。
3.2.主悬索施工方案：对主悬索的制作、安装等进行详细介绍，包括索体制作、索吊架安装等内容。
3.3.桥面系施工方案：介绍桥面系的施工方法、施工工艺、临时支撑措施等。
3.4.其他部分施工方案：包括桥塔、桥墩、伸缩缝等其他部分的施工方案。
4.施工组织架构4.1.施工组织架构图：展示悬索桥施工的组织框架，包括项目经理、技术负责人、施工人员等职责分工。
4.2.人员配备：对不同工种的人员配备进行详细说明，并制定相应的人员培训计划。
4.3.设备配置：确定施工所需设备的种类和数量，并制定设备调配计划。
5.施工流程5.1.总体施工流程：概述悬索桥施工的总体流程，包括主要施工阶段和关键节点。
5.2.施工进度计划：制定悬索桥施工的详细进度计划，包括施工工序、施工时间、施工资源等。
5.3.施工过程控制：详细说明施工过程中的质量控制、安全控制、环境保护措施等。
附件：1.地质勘察报告：包括地质勘察的详细数据和分析结果。
2.材料采购合同：包括悬索桥施工所需材料的采购合同和交付计划。
3.施工图纸：包括悬索桥各部分的施工图纸和技术文件。
法律名词及注释：1.施工组织设计：指根据施工工艺要求，制定施工组织方案及施工进度计划等，以确保施工工程安全、质量、进度和经济目标的实现。
2.主悬索：指悬索桥中起主要承载作用的悬索，常常由多根悬索组成。
第十三章 悬索桥简介
桥梁工程
• 悬索桥的主跨为1176m,工程计划投入7.2亿元， 占吉茶高速公路计划总投资的15%。2012年3月底， 创4项世界第一的湖南矮寨特大悬索桥正式通车。
四个世界第一： 一、是大桥主跨1176米，跨峡谷悬索桥创世界第一；
二、是首次采用塔、梁完全分离的结构设计方案，创世界第 一； 三、是首次采用“轨索滑移法”架设钢桁梁，创世界第一； 四、是首次采用岩锚吊索结构，并用碳纤维作为预应力筋 材，创世界第一。
绕在丝股盘上，然后运到现场通过牵引系统架
设到设计位臵。
桥梁工程
钢丝绳
• 不许采用麻芯绳，非封闭的钢丝绳必须镀锌；
• 必须全部施预应力，以消除结构的非弹性延伸。 • 钢丝绳回扭性要小。 • 钢丝绳由丝捻成股，然后由股捻成绳。一般是7股 绳，每股丝数可分为7、19、37和61等。 • 钢丝绳的弹性模量低，股是丝的0，85倍，绳是股 的0.85倍。
桥梁工程
③刚度方面。悬索桥的竖向刚度主要由大缆提供， 调整其竖向刚度的方法主要靠调整大缆的恒载拉 力；斜拉桥的竖向刚度由拉索与主梁共同提供， 主梁刚度影响较大，可通过该变结构的布臵形式 的办法来调整其竖向刚度。
④施工方面。悬索桥的施工顺序为：锚碇、桥塔、 大缆、吊索、加劲梁，施工不复杂，结构线形主 要由大缆线形和吊索长度控制。斜拉桥施工中拉 索与主梁交替悬臂伸出，施工时结构体系发生多 次转换，需严格控制结构线形和拉索拉力。
桥梁工程
20世纪30年代是美国修建大跨度悬索桥的高峰期
• 乔治· 华盛顿桥：1931年完成主跨达1067m的一期工程， 世界上第一座跨度超过1000m的桥梁。
桥梁工程
旧金山城市标记：金门大桥，1937年建成，主跨1280m， 保持最大跨度纪录达27年之久。
悬索桥施工技术图文并茂
牵索系统是架于两个锚碇 之间, 跨越索塔的用于空中拽拉 的牵引设备, 主要承担猫道安装、 主缆架设以及其它牵引吊运工作， 是悬索桥施工必备的施工临时设 施。
N1塔
S1塔
支承索 φ33mm
.
36
循环式牵引系统示例图（单位：m）
该牵索系统的牵引索两端分别卷入主副卷扬机，一端用于卷绳进行牵引，另一端 用于放绳，两台驱动装置联动，使牵引索作往复运动。
往复式牵引系统工作示意图
预制索股卷筒
塔顶门架及滑轮组
拽拉器
散索鞍门架及滑轮组 牵引索 猫道门架及滑轮架
牵引索
主牵引卷扬机
引桥桥面
锚 副牵引卷扬机
塔
猫道滚筒 预制索股
锚
塔
流 向
.
37
往复式牵引系统示例图
索股盘装上放索器
牵引时索股出盘
.
38
索股盘及放索器安装在锚锭后部
索股即将置入滚轮牵引过江
.
39
牵索系统按其夹持索股的方式不同，又分为门架拽拉器 牵引方式和轨道小车牵引方式两种。
③增设金属扩张网，改善锚碇大体积砼表面受力
12 状况。
.
（2）合理选材，优化锚碇大体积砼的配合比 ①C20低标号的砼采用低热矿渣硅酸盐水泥。 ②掺粉煤灰，Ⅱ级灰。
③掺缓凝型高效减水剂，初凝时间控制在22~28h。
（3）大体积砼施工温度控制
①砼分块、分层1m~3m
②控制砼的浇筑温度
砼经运输、平仓、振捣等过程之后的温度为浇筑温度。
锚碇后锚面整体钢模
10
重力式地锚锚体关键是锚固系统的安装，应按相关标准安装. 。
锚碇的施工 悬索桥锚碇的施工特点
悬索桥锚碇施工
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悬索桥的总体设计
作者：周世忠
简介：本文综合了40余座大跨悬索桥资料、对主边跨比、垂跨比、桥面宽跨比，加劲梁高宽或高跨比进行分析．提出常规选用值，以及对支承体系做了简单描述。
关键字：悬索桥总体设计
悬索桥适用于大跨度的桥梁结构。
桥面是由钢缆和吊索来承受，作为桥面主要结构物的加劲梁的跨度相当于吊索的间距．成为一个小跨度的弹性支承连续梁，所以主跨的大小与加劲梁刚度没有很直接的关系。
而作为承受桥面的关键构件的铜缆是由塔支承着并由强大的锚碇锚固着，只有塔和锚碇的稳定才能使钢缆来承受桥面上的各种荷载。
因此，悬索桥在适合的地形、水文和地质条件下都可以建造，只是造价比较高。
往往适用于其他桥型难以适用的特大跨径桥梁。
以目前来说，当主跨超过700m的桥，几乎都是悬索桥（已建成的其他桥型只有斜拉桥，主跨为890m的多多罗桥和856m的诺曼底桥）。
而小于700mm的跨径中，悬索桥和斜拉桥还是有很大的竞争力，有好的地质条件，锚往比较容易建造，如汕头海湾桥和鹅公岩长江大桥；有时有特殊要求，如厦门海沧桥和日本东京湾的彩虹桥．航空的限高和航运要求的通航净空，迫使他们选用悬索桥，因为悬索桥的塔高是斜拉桥的1/2；在施工过程中，悬索桥始终在一个静定稳定结构状态下，容易控制，风险小，也使一些人偏爱悬索桥的原因。
表1列出40余座世界大跨度悬索桥的主要尺寸。
桥梁总体设计是一个很复杂的问题，首先要适应地形、水文、地质等自然条件的限制，也要符合桥面交通和通航的使用要求。
本文主要以50年代以后建的悬索桥进行分析，因为它们充分吸取Tacoma大桥被风吹毁的教训，以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值，对于有特殊条件和特殊要求不必苛求。
一、跨度比
跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。
其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离．跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约，每座桥都不同。
如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些，这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。
由以上两表看来，三跨悬索桥跨度比一般在0.25～0．4之间，但世界上最大的悬索桥--明石海峡大桥在0．51。
单跨悬索桥跨度比一般在0.2～0．3之间。
为了使在恒载条件下，主缆在塔两侧的水平力相等，要求主缆与塔两侧的倾角相等，单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式，因此，一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小，单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。
从结构特性方面来考虑，假设主孔的跨度以及垂跨比等皆为定值，在用钢塔时悬索桥单位桥长所需的钢材重量随跨度比减小而增大；当用钢筋混凝土塔时，跨度比减少增加的延米用钢量很小，当跨度比由0．5～0．3时，增加用钢量约5％，跨度越大时，增加钢用量的百分比越小。
二、垂跨比
悬索桥的垂跨比是指主缆在主孔内的垂度和主孔跨度的比值，垂跨
比的大小对主缆中的拉力有很大的影响，因此它在较大程度上影响着主缆的用钢量、结构整体刚度、主孔竖向和横向的挠度。
垂跨比与主缆中的拉力和塔承受的压力呈反比。
垂跨比与塔的高度也有直接影响，它们呈正比关系。
垂跨比越大，悬索桥竖向挠度和横向挠度都加大。
一般都在1／10～1／11之间，铁路桥更小一些。
悬索桥的主缆垂跨比除了对结构整体刚度有影响以外，它对结构振动特性也有一定的影响。
悬索桥的竖向弯曲固有频率b将随垂跨比的加大而减低；悬索桥的扭转固有频率；将随垂跨比的加大而增高；悬索桥扭转与坚弯固有频率比也将随垂跨比的加大而有显著的增大；悬索桥的极惯距。
将随垂跨比的加大而减小。
三、宽跨比
宽跨比是指桥梁上部结构的梁度（或主缆中心距）与主孔跨度的比值，对于一般桥型的中小跨度而言，可控制在大于1/30左右，有足够的横向刚度。
由于桥梁宽度一般由交通要求确定的，对于特大跨度桥梁就很难保证这个要求了。
在统计的悬索桥资料中1000m以上跨径的宽跨比都小于1/30，甚至达1／60，虽然有些桥梁为了增加抗风稳定性，在风嘴外侧再增加挑板或在中央分隔加宽并透风。
从表面上来看是加了梁宽，但实际是改善气流条件，增加抗风稳定性而不是为了增加横向刚度的。
四、加劲梁的高宽比与高跨比
加劲梁的梁高和梁宽之比与梁高与主孔跨度之比是密切相关的两个指标，由于加劲梁的受力状态是多跨弹性支承连续梁，看来梁高和主孔
跨径不是那么密切，但是从风动稳定性来看，还要考虑加劲梁要有足够的抗扭刚度，以抵抗涡激共振的发生。
加劲梁常有桁架式和箱梁式。
80年代以前建成的悬索桥以抗架梁为主，它对布置双层桥面的适应性较好，有的下层是铁路，加劲梁的梁高在7．5～14m，高跨比为1／180～1/70。
（详见表1）在过去不需要双层交通时，也有用箱梁和板梁断面。
特别是Tacoma桥由于采用版梁断面，流线型很差，在不大的风速下被风吹得扭曲失稳而破坏。
1966年塞文桥首次采用了箱梁为加劲梁，80年代，英国亨伯桥成功地建成，以后单层桥面的加劲梁多数采用箱梁。
加劲梁高一般在2．5～4.5m，箱形梁的高跨比大体在1／400～1/300，为了有比较好的流线型，加劲梁的高宽比一般在1/7～1／11（详见表1）。
但是81年建成的亨伯桥和1997年建成的瑞典高海岸桥桥宽都为22m，梁高达4．5～4m。
实际上高宽比和高跨比是存在一定的矛盾的。
在桥面宽度确定以后，梁高小一些，断面的流线型可以好一些，有利于风动稳定，但高度太小会导致加劲梁的抗扭刚度削弱太多，容易导致涡振和抖振的发生产生结构疲劳，人感不适及行车不安全。
为此还要控制高跨比。
在设计中初选加劲梁断面方案后，对于特大桥应做风洞的节段模型试验，修改断面、测定各种参数进行抗风验算和各类风振分析。
特别要注意风向带有一定攻角时，加劲梁断面的流线型钝化，风动稳定性要差一些。
对于特大跨度的桥或高风速地区的桥梁，采用如同墨西拿海峡大桥方案，做成左右两个能适应风流线型的桥面系，利用宽的中央分隔带透风解决风动稳定。
五、加劲染的支承体系
加劲梁的支承体系主要有主跨单孔简支，主边跨三孔连续或三跨双铰以及两跨简支或连续。
三跨连续能减小桥面变形，包括支座处的转角、伸缩量和跨中挠度，但结构较复杂，多用于铁路桥梁中。
但是边跨采用钢加劲梁，边跨的造价大约是预应力混凝土连续梁的两倍所以国内公路悬索桥边跨多用预应力混凝土连续梁。
为了进一步减少跨中挠度和加劲梁伸缩量，1959年法国Tancarville 桥首创采用主跨叫点将主缆和加劲梁直接固结的方法。
相当于增加一个半刚性的支承点，使用这种方法使该桥可以减少非对称荷载作用下的挠度值，提高纵向位移的复原力，减少正常情况下活载引起的振动以及风荷载和地震荷载引起的纵向变位量。
以后的丹麦大海带桥，瑞典高海岸桥，东京湾彩虹桥等也都采用了主缆和加劲梁在跨中直接固结的方法，他们有的是用大夹具来箍结，也有的用短斜索和端斜索来固结，都起着相同的作用。