第八章 其他桥型-斜拉桥
斜拉桥的认识
浅谈斜拉桥认识斜拉桥又称斜张桥，是一种缆索承重结构体系，其上部结构由塔、梁、拉索三种基本构件组成。
由塔柱伸出的斜拉索作为主梁的多点弹性支承，同时斜拉索拉力的水平分力对主梁起着轴向预应力作用，因此斜拉桥是一种桥面体系以主梁受压(密索)或受弯(稀索)为主、支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主的桥梁。
斜拉桥良好的力学性能、建造相对经济、景观优美，已是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。
一、斜拉桥介绍以斜拉桥的主要结构体系来划分，斜拉桥的发展可分成两个阶段：第一阶段，稀索体系；第二阶段，密索体系。
稀索体系的主梁基本上为弹性支承连续梁；密索体系的主梁主要承受强大的轴向力，同时又是一个受弯构件。
斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。
斜拉桥是一种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。
这样可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。
斜拉桥是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。
斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。
梁按所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。
纵观斜拉桥结构体系的发展历史，可以看到，加劲梁朝着更细更柔的方向演变，加劲梁的高跨比不断减小。
唯一的制约来自于空气动力作用，为了使加劲梁获得令人愉悦的外形而同时又要保证最小刚度，加劲梁从最初的重质量块发展到后来的加肋板、箱梁。
虽然也有由桁架构成的加劲梁体系，但这多应用于双层桥面体系。
拉索体系则经历了一个从无到有、从少到多的过程。
现在稀索体系斜拉桥已经很少采用，除非偶尔为了桥梁造型上的求新创异，密索体系以其突出的优势成为了人们心目中默认的斜拉桥体系，也必然将是超千米主跨斜拉桥结构体系的组成之一。
索塔的外形由简单到复杂，稳定性却在不断加强，其最初为门式塔，继而“入"形塔，A形塔，钻石形塔，直至空间塔结构。
斜拉桥
斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成，用若干高强的拉索将主梁斜拉在塔柱上，斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力，这就使得桥梁的跨越能力大大增强。
斜拉桥示意图斜拉桥是将梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的桥。
它由梁、斜拉索和塔柱三部分组成。
斜拉桥是—种自锚式体系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外，还支承在由塔柱引出的斜拉索上。
按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。
斜拉桥由斜索、塔柱和主梁所组成。
用高强钢材制成的斜索将主粱多点吊起，并将主梁的恒载和车辆荷载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。
这样，跨度软人的主梁就象一根多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作，从而可使主梁尺寸大大减小，结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又大幅度地增大桥梁的跨越能力。
此外，与悬索桥相比，斜拉桥的结构刚度大，即在荷载作用下的结构变形小得多，且其抵抗风振的能力也比悬索桥好，这也是在斜拉桥可能达到大跨度情况下使悬索桥逊色的重要因素。
斜索在立面上也可布置成不同型式。
各种索形在构造上和力学上各有特点，在外形美观上也各具特色。
常用的索形布置为竖琴形(图一)和扇形(图二)两种。
另一种是辐射形布置(图三)因其塔顶锚固结构复杂而较少采用图一竖琴形斜拉桥图二扇形斜拉桥图三放射形斜拉桥斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
桥的主要承重并非它上面的汽车或者火车，而是它本身，也即我们看的的路面。
现在我们就分析这个：我们以一个索塔来分析。
索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。
现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。
预应力混凝土连续梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等详解
3）肋拱桥
1988广东广州流溪桥 （L=90m）
钢筋混凝土箱肋中承式拱，拱矢度1/4.5，全桥采用喷塑装修工艺，建筑宏 伟壮丽，已成为公园的重要景观。
4）箱拱桥
1979四川省宜宾市金沙江大桥 （L=150m）
中国采用缆索吊装施工、跨径最大的钢筋混凝土箱形拱。主拱圈箱高 2.0m，箱宽7.60m，矢跨比1/7，全拱圈横向分5个箱室；纵向分5段预制，缆 索吊装就位后再组合成整体箱。
四川万州长江大桥： 四川万州长江大桥：拱
交界墩翻模施工
圈劲性骨架分段吊装
四川万州长江大 桥：骨架吊装
四川万州长江大桥：骨架合龙
四川万州长江大桥：浇筑箱形拱圈混凝土
四川万州长江大桥：浇筑次序
四川万州长江大桥： 浇注拱上立柱
四川万州长江大桥： 吊装桥面T梁
四川万州长江大桥：竣工后全景
第四节 拱桥实例介绍
7）桁式组合拱桥中国首创的一种桥型，它除保持桁式拱结构用料省、竖向刚度大等特点外，
更具有桁梁的特性和可以采用悬臂法施工、施工阶段和运营阶段的受力趋于一致等优点。
1990四川自贡160米牛佛沱桥
桁式组合拱为三室箱形截面，桁架片按节段分件预制，采用人字扒杆悬拼安装。
8）钢管混凝土拱桥
1990四川旺苍115米东河桥
公路双曲拱桥多是多肋波 截面；对于跨径和荷载较小的 单车道桥可采用单波的形式。
双曲拱桥施工工序多，组合截面的整体性差，易开裂，因此，只 宜在中小跨径桥梁中采用。
Байду номын сангаас
4、箱形拱桥： 箱形拱桥拱圈横截面由几个箱室组成。截面挖空率大，
可达全截面的50%-70%，较实体板拱桥可减少圬工用料与自 重，适用于大跨度拱桥。截面抗扭刚度大，横向整体性和稳 定性好，特别适用于无支架施工。
西南交通大学-桥梁工程概论-课程习题讲解
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第五章 混凝土简支梁
一、选择题
1.适应于较大跨度混凝土简支梁桥的主梁截面形式为：________。
A.箱形截面
B.T形截面
C.Π形截面
D.空心板式截面
2011-6-20
第四章 桥面构造
三、简答题
B2.试根据下图中混凝土桥面铺装上的车轮荷载作用示意图简述桥 梁结构中桥面铺装层的主要作用。
• 桥面铺装的功用 – 防止车辆轮胎或履带直接磨耗行车道板 – 保护主梁免受雨水侵蚀 – 对车辆轮重的集中荷载起分布作用
9.高速公路和汽车专用公路上的桥梁必须设置人行道栏杆。（ X ） 安全护栏
7
第四章 桥面构造
三、简答题
C3.在桥梁工程中,设置伸缩缝的作用是什么？
原因和作用－桥跨结构在气温变化、活载作用、混凝 土收缩徐变等影响下将会发生伸缩变形。为满足桥面 按照设计的计算图式自由变形，同时又保证车辆能平 顺通过，就要在相邻两梁端之间以及在梁端与桥台或 桥梁的铰接位置上预留断缝，并在桥面设置伸缩装置。
第一章 绪论
一、选择题
5. 下列桥梁中不属于组合体系桥梁的________。 (A) 斜拉桥 (B) 刚构桥 (C) 结合梁桥 (D) 梁拱组合桥
梁 拱 体系 索
组合
1
第一章 绪论
2.桥梁的建筑高度是指_______ 。 A.桥面与桥跨结构最低边缘的高差； C.桥面与地面线之间的高差；
3.公路桥梁总长是指_______ 。 A.桥梁两桥台台背前缘间的距离； C.桥梁两个桥台侧墙尾端间的距离；
跨 越
桥梁是供汽车、 火车、行人等跨越障碍（河流、山谷或其它线路）
的建筑工程物。
11
10
第一章 绪论
斜拉桥与悬索桥之比较
斜拉桥与悬索桥之比较令狐采学斜拉桥与悬索桥作为现代桥梁的主要建筑方式，二者之间又存在着怎样的区别与联系呢？下面我们通过结构力学的方法对其进行受力方面的定性分析，来解决一些现实中的现象。
首先我们来了解一下他们的定义：斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。
其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
悬索桥，又名吊桥（suspension bridge）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，以减小活载所引起的挠度变形。
斜拉桥与悬索桥的结构简图如图a，b所示。
下面对一些现实现象进行定性分析。
1.为什么斜拉桥和悬索桥可以比其他桥梁的跨度大很多？通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出，斜拉桥和悬索桥都是通过钢索的拉力来代替了桥墩的支持力。
因此可以减少桥墩的数量，实现桥梁的大跨度。
2.为什么悬索桥可以比斜拉桥的跨度更大？通过斜拉桥和悬索桥的结构简图可以看出，斜拉桥的钢索是斜着的，以a图C点进行受力分析，为了在C点提供足够的竖直拉力Fcy随着AC距离的增加，Fc和Fcx将会不断增大，这样会不断增大钢索的拉力和桥面的轴向压力，这也是为什么斜拉桥的钢索大多集中在索塔的上端的原因。
因此AC之间的距离不能太大，即斜拉桥的跨度不能太大。
而通过悬索桥的结构简图可以看出，悬索桥的钢索受力是竖直方向的，随着跨度的增加并不会增加钢索的受力。
因此悬索桥的跨度可以比斜拉桥更大。
3.为什么斜拉桥比悬索桥稳定？由斜拉桥的结构简图可以看出绷紧的钢索与索塔及桥面根据三钢片原则构成了不变体系，而有悬索桥的结构简图不难看出悬索桥的主索、细钢索、索塔及桥面之间构成的是可变体系。
预应力混凝土连续梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥
上：钢箱梁截面组 成 左：实物
2013年7月17日
李亚东：《桥梁工程概论》第八章
42
虎门大桥施工：钢箱梁吊装与焊接
梁段提升法，箱梁吊装从跨中开始 梁段之间的连接方式和时机
2013年7月17日 李亚东：《桥梁工程概论》第八章 43
虎门大桥施工：钢箱梁吊装与焊接
液压提升吊机跨猫道布置
2013年7月17日 李亚东：《桥梁工程概论》第八章 36
虎门大桥施工：猫道
2013年7月17日
李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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虎门大桥施工：索股预制
2013年7月17日
李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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虎门大桥施工：索股架设等
左：索股沿猫道滚筒前进 右：牵引索股
2013年7月17日
2013年7月17日 李亚东：《桥梁工程概论》第八章 44
虎门大桥施工：桥面铺装
左：白色第一道防水胶底漆，起到钢板与防水胶粘结 作用 右：黄色第二道防水胶底漆，起防水作用
2013年7月17日 李亚东：《桥梁工程概论》第八章 45
虎门大桥施工：桥面铺装
左：红色第三道防水胶面漆，起到与粘结层、防水层 粘结作用 右：喷沥青粘结剂
空中送丝法：空中编制大缆，猫道等设备，调丝、调股、紧 缆、缠缆等工序 预制平行丝股法：丝股工厂制造，工地就位形成大缆，仍需 上述工序
加劲梁－悬臂安装（桁架梁）或梁段提升（浮运就位 后），连同吊索安装
2013年7月17日 李亚东：《桥梁工程概论》第八章 24
用空中送丝法架缆的基本原理
安装无端牵引绳 及固定的送丝轮 卷筒钢丝，一头 固定在靴跟处， 套过送丝轮 动力机驱动送丝 轮，将钢丝套圈 送至对岸 返回（可放空， 或从对岸的卷筒 钢丝带一钢丝套 圈回来） 反复进行直至一 根丝股的设计数 目
斜拉桥简介分解
钻孔灌注桩
主墩基础采用钻孔灌注桩和箱形空心承台基础。 按照上部结构荷载以及船撞力的要求，桩基础需 要41根直径为2.5 m的钻孔灌注桩，桩底标高109.0 m，桩长为100 m。承台顶面标高6.3 m，考 虑到避免船舶直接撞击桩身的构造要求，根据船 撞力作用范围（参见船撞力研究成果表）以及最 低通航水位-1.46 m，确定底面标高-9.0 m，因此 承台设计为厚15.3 m的箱形空心承台；承台顶、 底板厚度均为4m，外壁厚度1.5 m，隔舱壁厚度 1 m， 隔舱大小为6.25³6.25 m；承台平面尺寸为 62.75³29.5 m的圆端形。
索塔
索塔为钢筋混凝土材料，呈倒Y形。塔柱分 上、中、下三段，上塔柱高89.396m，中塔 柱高146.692m，下塔柱高61.612m，总高 度297.700m，桥面以上高230.410m。塔柱 顺桥向宽度由塔顶的9m直线变化至塔底的 15m；横桥向塔顶宽8m，自上向下逐渐变 宽，中、下塔柱横向宽度由分叉点处的 5.5m直线变化至塔底的8m。采用矩形断面， 在外侧中部设置凹槽
斜拉索
钻孔灌注桩
水上钻孔灌注桩采用一般钻孔平台进行施工； 钻孔平台采用钢管桩（钢护筒）、桁架梁和型钢 等进行搭设，钢管桩（钢护筒）利用打桩设备进 行打设，钢管桩的倾斜率应控制在1％以内，平面 偏移应小于30cm。钢管桩（钢护筒）的打设宜选 择在平潮时进行，钢管桩（钢护筒）打设到位后 立即进行连接，增加其整体稳定性。搭设钻孔平 台的桁架梁和型钢等先用连接设备在岸上或施工 船舶上拼接成施工需要的长度，再利用吊装设备 吊装到位。陆地钻孔灌注桩施工根据施工荷载及 墩位地基承载能力，采用筑岛法或桩基平台法施 工。筑岛施工时筑岛面积应根据钻孔方法、钻孔 机具的大小等要求决定，筑岛高度应高出地面 0.5～1.0m，并需采取必要的排水措施。
斜拉桥施工技术
斜拉桥施工技术第一节认识斜拉桥斜拉桥是由主梁、拉索和索塔三种构件组成的，见图8.1.1。
图8.1.1 斜拉桥的组成斜拉桥是一种桥面体系以主梁承受轴向力（密索体系）或承受弯矩（稀索体系）为主，支撑体系以拉索受拉和索塔受压为主的桥梁。
拉索的作用相当于在主梁跨内增加了若干弹性支承，使主梁跨径显著减小，从而大大减少了梁内弯矩、梁体尺寸和梁体重力，使桥梁的跨越能力显著增大。
与悬索桥相比，斜拉桥不需要笨重的锚固装置，抗风性能又优于悬索桥。
通过调整拉索的预拉力可以调整主梁的内力，使主梁的内力分布更均匀合理。
一、总体布置斜拉桥的总体布置主要解决塔索布置、跨径布置、拉索及主梁的关系、塔高与跨径关系。
1. 孔跨布置现代斜拉桥最典型的跨径布置（图8.1.2）有两种：双塔三跨式和单塔双跨式。
特殊情况下也可以布置成独塔单跨式、双塔单跨式及多塔多跨式。
双塔三跨式是斜拉桥最常见的一种布置方式。
主跨跨径根据通航要求、水文、地形、地质和施工条件确定。
考虑简化设计、方便施工，边跨常设计成相等的对称布置，也可采用不对称布置，边跨和中跨经济跨径之比通常为0.4。
另外，应考虑全桥的刚度、拉索的疲劳度、锚固墩承载能力多种因素。
如：主跨有荷载会增加端锚索的应力，而边跨上有活载时，端锚索应力会减少。
拉索的疲劳强度是边跨与主跨跨径允许比值的判断标准。
当跨径比为0.5 时，可对称悬臂施工到跨中进行合龙；小于0.5 时，一段悬臂是在后锚的情况下施工的。
独塔双跨式是另一种常见的斜拉桥孔跨布置方式之一，通常可采用两跨对称布置或两跨不对称布置。
两跨对称布置，由于一般没有端锚索，不能有效约束塔顶位移，故在受力和变形方面不能充分发挥斜拉桥的优势，而如果用增大桥塔的刚度来减少塔顶变位则不经济。
采用两跨不对称布置则可设置端锚索控制桥塔顶的位移，受力比较合理，采用不对称布置时，要注意悬臂端部的压重和锚固。
图8.1.2 斜拉桥的跨径布置当斜拉桥的边孔设在岸上或浅滩上，边孔高度不大或不影响通航时，在边孔设置辅助墩，可以改善结构的受力状态。
第八章其他桥型悬索桥
2019/11/15
李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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施工
施工顺序－锚碇、桥塔、大缆、吊索、加劲梁、桥面 锚碇－基础施工 桥塔－混凝土：滑模施工；钢：拼装连接 大缆－空中送丝法，预制平行丝股法
空中送丝法：空中编制大缆，猫道等设备，调丝、调股、紧 缆、缠缆等工序
预制平行丝股法：丝股工厂制造，工地就位形成大缆
李亚东：《桥梁工程概论》第八章
明 石 海 峡 大 桥
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鞍座
主鞍：支承大缆，传递竖向力的构造，鞍座与大缆 之间不允许出现相对滑移
副鞍：设置在锚碇的前端（靠水一侧），调节大缆 进入锚碇的角度
展束鞍（散束鞍）或展束套：设置在锚碇之内，在 大缆从扎紧状态到散开状态之处
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李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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中外悬索桥
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李亚东：《桥梁工程概论》第八章
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悬索桥的组成部分及构造
悬索桥主要组成部分
构造变化
在跨中将主缆与加劲梁直接连在一起（减小竖向变位和增大 扭转刚度）
交叉吊索，竖吊索与斜吊索混合使用 独塔，或独缆
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桁架式－适应双层桥面，适合于交通量较大的或公铁两用的 悬索桥，梁较高
流线型箱钢梁 抗风性能好（风嘴）； 抗扭刚度大； 节省材料（正交异性桥面板和横向静风压力小）； 建筑高度小，3－4m
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加劲梁构造
2019/11/15
斜拉桥
哈尔滨工业大学毕业设计（论文）第1章绪论1.1概述斜拉桥是一种桥面体系受压、支承体系受拉的结构，其桥面体系由加劲梁构成，其支承体系由钢索组成。
上世纪70年代后，混凝土斜拉桥的发展可分成三个阶段：第一阶段：稀索，主梁基本上为弹性支承连续梁；第二阶段：中密索，主梁既是弹性支承连续梁，又承受较大的轴向力；第三阶段：密索，主梁主要承受强大的轴向力，又是一个受弯构件。
近年来，结构分析的进步、高强材料的施工方法以及防腐技术的发展对大跨斜拉桥的发展起到了关键性的作用。
斜拉桥除了跨径不断增加外，主梁梁高不断减小，索距减少到10m以下，截面从梁式桥截面发展到板式梁截面。
混凝土斜拉桥已是跨径200m～500m范围内最具竞争力的桥梁结构。
1.1.1 结构体系斜拉桥的基本承载构件由梁（桥面）、塔和索三部分组成，且三者以不同的方式影响总体结构的性能。
实际设计时三者是密不可分的。
塔、梁及索的不同变化和相互组合，可以构成具有各自结构性能且力学特点和美学效果的突出的斜拉桥。
正因为如此，斜拉桥基本体系可按力学性能分为漂浮体系、支承体系、塔梁固结体系和刚构体系：漂浮体系为塔墩固结、塔梁分离，主梁除两端有支承外，其余全部用拉索悬吊，是具有多点弹性支承的连续梁。
支承体系即墩梁固结、塔梁分离，在塔墩上设置竖向支承，为具有多点弹性支撑的三跨连续梁。
塔梁固结体系即塔梁固结并支承在墩上，梁的内力和挠度同主梁与塔柱的弯曲刚度比值有关。
其支座至少有一个为纵向固定。
刚构体系为梁塔墩互为固结，形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。
这种体系的优点是既免除了大型支座又满足悬臂施工的稳定要求，结构整体刚度较好，主梁挠度小；缺点是主梁固结处负弯矩较大，较适合于单塔斜拉桥。
在塔墩很高的双塔斜拉桥中，若采用薄壁柔性墩来适应温度和活载等对结构产生的水平变形，形成连续刚构，能保持刚构体系的优点，并使行车平顺。
采用这种体系的有美国的Dames Point桥和我国的广东崖门大桥等。
第八章 斜拉桥与悬索桥
(b,c)双面索
图8-16 斜拉索横向布置方式
连续体系和非连续体 系。
图8-17
四川三台涪江桥
图8-18 非连续体系
2）主梁的跨高比 现代密索式斜拉桥主梁的跨高比为100~200。 3）主梁横截面
图8-19 主梁横截面
（4）索塔
图8-20
索塔的纵向布置
图8-21 索塔的横向布置
图8-21 索塔的横向布置
2）斜拉索立面布置方式
(a)辐射形
(b)竖琴形
(c)扇形
(a) 平行钢丝 (b) 钢铰线
图8-14 斜拉索横断面 图8-15 斜拉索立面布置方式
3）斜拉索的横向布置方式
4）斜拉索的倾角 采用竖琴形布置时倾角 取 26 ~ 38实例较多。
(a)单面索
采用辐射形或扇形布 置时，其最小倾角大 多为 21 ~ 30，而以 左右 25居多。 （3）主梁 1）主梁的力学体系
图8-31 桁架式加劲梁
图8-32 虎门大桥的扁平钢箱加劲梁示意图
（5）吊杆
图8-33 吊索与索夹的联接
（6）索鞍
图8-34 塔顶主索鞍
图8-35 散索鞍
图8-36 虎门大桥散索鞍
8.2.2斜拉桥与悬索桥的区别
（1）结构刚度有较大的差别。 （2）斜拉桥中，主梁承受轴力；悬索桥中，主梁 不承受轴力。 （3）斜拉桥通过调整斜拉索的拉力大小对主梁 内力进行调整，借以获得合理的内力分布，悬索桥 则无法办到。 （4）斜拉桥的刚度在很大程度上取决于斜拉索 的刚度，可通过调整，悬索桥刚度则不易改变。
（5）斜拉桥的结构体系 斜拉桥的结构体系有飘浮体系、支承体系、塔梁 固结体系和刚构体系。
图8-22 斜拉桥的结构体系
8.2 悬索桥 8.2.1 结构构造
斜拉桥
力
体 系
支撑体系
斜拉索
受拉构件；竖向形成多个弹性支撑， 水平向形成对主梁的阶梯状压力；
索塔 刚性支撑，压弯构件，以受压为主。
5
第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
一、概述 -1.定义及特点
主梁与斜拉索关联后的特点
跨越能力大 建筑高度小 以弯为主的压弯构件 恒载内力可调整
施工方法灵活方便
主梁在斜拉索支承下，就象多跨弹性支承 连续梁那样工作，使“局部跨度”显著减 小，让“整体跨度”能显著提高，主梁高 度“相对”降低。
• 是国内继武汉、南京、九江、芜湖长江大桥之后的第五座公铁两用长 江大桥，也是国内最大的公铁两用大桥
• 大桥设计为主跨504米双塔三索面斜拉桥，公路桥面以上塔高123米。
正桥长4657米，公路6车道、铁路4线（设计时速200km），桥面全宽
27米。
22
•11
第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
2.起源及发展
3
第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
一、概述-1.定义及特点
1.斜拉桥的定义及特点
斜拉桥是由塔、梁和斜向布置的拉索等组成的组合受力结 构体系的桥梁。
桥塔
斜拉索
主梁
4
•2
•2011-6-9
第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
一、概述-1.定义及特点
斜拉桥传力分析示意
对比
简单桁架桥的传力
受
桥面体系
主梁 压弯构件，以弯矩为主；
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第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
日本多多罗大桥,主跨890米， 目前为世界跨度最大的斜拉桥
2.起源及发展
18
•9
第三节 斜拉桥 一、斜拉桥概述
2.起源及发展
其他桥型(预应力混凝土连续梁(刚构)桥)详解
采用挂篮的悬臂灌注法（续）
施工图片
采用吊机的悬臂拼装法
悬臂拼装法－包含梁的节段预制和悬臂拼装施工两方面的内容 节段预制－在工厂或桥位附近进行预制，长线法和短线法 企口缝－控制节段的高程和水平位置，提高结构的抗剪能力 拼装设备－移动式吊机（类似于挂篮）、桁式吊等 节段接缝－可采用湿接缝、胶接缝和干接缝
横截面布置－箱形截面
具有良好的抗弯和抗扭性能， 是预应力混凝土连续梁桥的 主要截面型式
单箱，单室，单箱双室截面， 双箱单室、双箱双室、多箱 单室等
顶板和底板－结构承受正负 弯矩的主要部位
腹板－主要承受结构的弯矩 剪应力以及扭转剪应力引起 的主拉应力
梗腋（或称承托）－设置在 腹板与顶、底板接头处
实桥箱梁截面
Z = M+W+dW
横截面剪应力：
= M+ K +W+dW
纵截面横向弯曲应力：
S = dt + C
简化方法
设计概要（续）
连续梁恒载、活载内 力计算
恒载内力－对存在体系 转换的桥梁，其最终恒 载内力是各个施工阶段 的恒载内力之和
三跨连续梁例 计算说明
恒载不重复计算 计算步骤可按力学
等效原则进行合并 简化 剪力计算同时进行
桥例：佛开高速公路九江大桥
预应力混凝土连续梁，分跨50＋100＋2×160＋100＋50m， 国内排名第二，1996年建成，悬臂拼装施工，右图为节段 预制现场 悬拼特点：进度快；制梁质量好；混凝土收缩徐变少；线 形容易控制；适合于多跨施工
架桥机架梁（移动支架法）
1996年7月，石长线湘江铁路桥62+7×96+62米 步骤：1、悬臂拼装至两T构现浇合龙段；2、架桥机前移；3、就位
桥型方案比选
桥型方案比选引言在工程项目中，桥梁是重要的交通基础设施，对于连接两地的交通运输具有重要意义。
在设计桥梁时，选择合适的桥型方案至关重要。
本文将比较不同的桥型方案，包括梁桥、拱桥和斜拉桥，从各自的优点和适应场景进行比较，以便工程师在设计桥梁时能够做出明智的选择。
1. 梁桥梁桥是最常见的桥型之一，它由梁体支撑在桥墩上，梁体可以是混凝土、钢或者钢筋混凝土等材料的梁。
梁桥的主要特点包括： - 结构简单，施工方便：梁桥结构简单，不需要复杂的施工工艺和技术，可以快速建设。
- 造价较低：相对于其他桥型，梁桥的建造成本较低。
- 适应性强：梁桥适应性广泛，适合于大跨度和小跨度的桥梁。
然而，梁桥也存在一些局限性，例如大跨度梁桥需要较多的桥墩支撑，这对于水路等需要船舶通航的场景不太适用。
2. 拱桥拱桥是以拱形结构为主体的桥梁，由拱脚和拱背组成。
拱桥的主要特点包括：- 强大的承重能力：拱桥的拱形结构能够将桥墩间的受力均匀传递，具有很高的承重能力。
- 高度自重：拱桥自身的重量能够起到一定的荷载作用，提高了桥梁的稳定性。
- 高雅美观：拱桥的造型优美，能够成为城市的地标建筑。
然而，拱桥也存在一些挑战，例如建造拱桥需要考虑材料的柔韧性和弯曲变形等因素，施工相对较复杂。
3. 斜拉桥斜拉桥是一种通过吊索或者拉索悬挂梁体的桥梁结构。
斜拉桥的主要特点包括：- 大跨度优势：斜拉桥能够实现大跨度的设计，适用于需要跨越宽阔水域或者峡谷的场景。
- 高度自由度：斜拉桥的梁体可以进行自由变形，有利于吸收震动和变形。
- 美观大方：斜拉桥的设计独特，具有很高的美观性。
然而，斜拉桥也存在着一些限制，例如需要较高的技术要求，施工难度较大，并且悬吊索需要进行定期维护。
4. 桥型方案比较根据不同的实际情况和需求，选择适合的桥型方案非常重要。
在进行桥型方案的比较时，需考虑以下几个方面： - 桥梁跨度：如果桥梁跨度较小，则梁桥是最合适的选择。
对于大跨度的桥梁，拱桥和斜拉桥是更合适的选择。
斜拉桥的几种形式设计和施工创新
桥梁工程大作业：斜拉桥形式与设计xxxxxxxxxxxxxxx（xxxxxx学院土木工程专业）1斜拉桥形式1.1双塔三跨式双塔三跨式是一种最常见的斜拉桥孔跨布置形式。
双塔三跨式斜拉桥通常布置成两个边跨的跨度相等的对称形式，也可以布置成两个边跨的跨度不等的非对称形式。
边跨的跨度L1与主跨的跨度L2的比例关系通常取0.4左右。
根据已建斜拉桥的资料统计，一般跨度比L1/L2=0.35-0.5 。
另外，还可以根据需要在边跨内设置辅助墩，以提高结构体系的刚度，辅助墩的数量不宜过多，一般设置1-2个，数量过多，效果不显著。
由于双塔三跨式斜拉桥的主孔跨度较大，一般可适用于跨度较大的河流、河口和海峡。
1.2独塔双跨式独塔双跨式斜拉桥也是一种常见的孔跨布置方式。
独塔双跨式斜拉桥可以布置成两跨不对称的形式，即分为主跨与边跨；也可以布置成两跨对称，即等跨形式。
其中以两跨不对称的形式居多，也比较合理。
独塔双跨式斜拉桥的边跨的跨度L1与主跨的跨度L2的比例，通常介于0.6与0.7之间，由于他的主孔跨径一般笔双塔三跨式的主孔跨径小，故特别适用于跨越中小河流、河谷地及交通道路；当然，也可以用于跨越较大河流的主航道部分。
图1-1独塔双跨式斜拉桥图1-2双塔三跨式斜拉桥【上述参考书籍文献：桥梁工程/刘夏平主编•-北京：科学出版社，2005年第一版】 1.3斜塔单跨式斜塔单跨式斜拉桥又分塔后斜索采用地锚固定和无背斜塔两种类型，同时梁体由斜索水平合力引起的水平轴力必须由相应的下部结构来承受。
（1）地貌固定式地貌固定式斜拉桥受力特点是：①斜塔背后的斜索锚固定于岸边具有良好地质条件的地锚上，并与主塔共同承担主塔的索力。
②借助在地锚与索塔基础之间设置的压撑来平衡主跨斜拉索对主梁产生的水平轴向力。
（2）无备索斜塔式与地锚固定式相比，完全取消了斜塔背索，也省掉了地锚、压撑等构筑物和增添了桥型的景观。
其受力特点是：①全部结构自重及外荷重在外部上由塔基和边墩基础来承担。
斜拉桥与悬索桥计算理论简析
斜拉桥与悬索桥计算理论简析斜拉桥与悬索桥是桥梁结构中跨越能力最大的两种桥型，随着桥梁建造向大跨径方向发展，它们越来越成为人们研究的热点。
通过大跨径桥梁理论的学习，我对斜拉桥与悬索桥的计算理论有了较为系统的了解。
在本文中，我想从一个设计者的角度，在概念层次上，对斜拉桥与悬索桥的计算理论做个总结，以加深自己对这些计算理论的理解。
一、斜拉桥的计算理论斜拉桥诞生于十七世纪，在最近的五十年间，斜拉桥有了飞速的发展，成为200米到800米跨径范围内最具竞争力的桥梁结构形式之一。
有理由相信，在大江河口的软土地基上或不适合建造悬索桥的地区，有可能修建超过1200米的斜拉桥。
斜拉桥是塔、梁、索三种基本结构组成的缆索承重结构体系，一般表现为柔性的受力特性。
（一）、斜拉桥的静力设计过程1、方案设计阶段此阶段也称为概念设计。
本阶段的主要任务是凭借设计者的经验，参考别的斜拉桥的设计，结合自己的分析计算，来完成结构的总体布置，初拟构件尺寸。
根据此设计文件，设计者或甲方（有些地方领导说了算）进行方案比选。
2、初步设计阶段本阶段在前一阶段工作的基础上进一步细化。
主要任务是：通过反复计算比较以确定恒活载集度、恒载分析、调索初定恒载索力、修正斜拉索截面积、活载及附加荷载计算、荷载组合及梁体配索、索力优化以及强度刚度验算等。
3、施工图设计阶段此阶段要对斜拉桥的每一部位以及每一施工阶段进行计算，确保结构安全。
主要计算内容有：构件无应力尺寸计算、对施工阶段循环倒退分析、计算斜拉索初张力、预拱度计算、强度刚度稳定性验算以及前进分析验算等。
（二）、斜拉桥的计算模式1、平面杆系加横分系数此模式用在概念设计阶段研究结构的设计参数，以求获得理想的结构布置。
还可用于技术设计阶段，仅仅计算恒载作用下的内力。
2、空间杆系计算模式此模式用在空间荷载（风载、地震荷载以及局部温差等）作用下的静力响应分析。
此模式按照主梁可分为三种：“鱼骨”模式、双梁式模式与三梁式模型。
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二、斜拉桥的总体布置
1、斜拉桥孔跨布置
(c)多塔多跨式
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斜拉桥孔跨布置（续）
独塔单跨式
塔跨混合式
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大跨斜拉桥的立面布置实例
法国诺曼底桥
日本多多罗桥
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2、主梁的支承体系
斜拉桥在塔处及墩(含辅助墩)处的支承形式对主梁的受力行 为以及结构的使用性能影响较大
根据主梁支承条件不同，可分为连续梁和连续刚架等 连续梁式斜拉桥：行车顺畅，变形缝少，便于采用连续梁桥
的各种施工方法 连续刚架式便于平衡对称施工，且抵抗中跨变位的刚度较大
1907年法国的 Cassagne桥
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1925年法国的 Lezardrieux 桥
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斜拉桥雏形（续）
新加坡Cavenaph桥，1867年
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斜拉桥的现状
发展－在20世纪50年代斜拉桥开始得到很快的发展。 根据现有资料统计，全世界已建成各类斜拉桥300余座 （几乎全是公路桥），我国占1/5左右。
犍为岷江大桥，中跨240m的五跨双塔双索面预应力混 凝土斜拉桥，1990年建成，热挤PE套管防护，钢丝锈 蚀严重，2000底年对全部根索予以更换，耗资1000余 万
其他拉索防护加固的桥梁：上海新五桥，广东九江大 桥，红水河铁路桥等
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爬缆索机器人
功能
– 沿索爬升功能 – 缆索检测功能 – 缆索清洗功能
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3、斜拉索的布置
辐射形 扇形 平行形
a) 双平行索面 b) 双斜索面 c) 单平面 d) 曲索面
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混合形
星形
索距的选择－密索(约6~8m)，优点：主梁
中的弯矩小；锚固点的构造简单；伸臂施工 时所需辅助支撑较少，每根斜索的截面较小， 斜索制造更换较容易
体系受力
– 多次超静定结构
– 从索塔上用若干斜向拉索将梁吊起，使主梁在跨内增加了若 干弹性支点，减少了梁内弯矩，降低梁高，提高了梁的跨越 能力
– 只有在斜拉索处于拉紧状态才能充分发挥弹性支撑作用
特点
– 梁体尺寸较小，受桥下净空和桥面标高的限制少 – 抗风稳定性比悬索桥好 – 计算复杂，索与梁或塔的连接构造比较复杂 – 施工控制等技术要求严格
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斜拉桥发展的原因和条件
结构造型新颖（直线感和柔细感） 新材料的应用（高强钢丝，特别是斜拉索卷材） 设计理论和计算技术的进步 施工技术的进步 在400～800m跨度内具有很强竞争力（经济效益）
爪哇的竹斜拉桥
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钢斜拉桥跨度排名前10名
桥名 多多罗 诺曼第*** 南京二桥 白沙洲*** 青州闽江** 杨浦** 徐浦** Meiko-Chuo 桃夭门大桥**
恒载内力计算较为复杂
– 按施工程序分阶段进行
– 拉索拉力的调整与结构恒载内力的关系（右图）
– 拉索初始张拉力的确定
活载内力计算可采用一般线性结构的分析方法。
Ee
1
E0 2l 2
12
3 0
E0
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斜拉索拉力与主梁、索塔内力的关系
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悬臂施工
悬臂施工法工序：修建 索塔；吊装或现浇主梁 节段；安装斜拉索并张 拉；两者交替进行直至 合龙。
施工控制：在施工过程 中，斜拉索的索力和主 梁线形需要根据实际情 况随时进行调整，且一 般需在全桥合龙后对索 力进行最终调整。
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悬臂施工图片
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李亚东：斜拉桥
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转体施工图片
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牵索式挂篮（武汉长江二桥）
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牵索式挂篮（宜宾中坝大桥）
• 牵索式挂 篮的特点 • 效率系数
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李亚东：大 利 亚 ）
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武汉天兴洲公铁两用长江大桥
是国内继武汉、南京、九江、芜湖长江大桥之 后的第五座公铁两用长江大桥，也是国内最大 的公铁两用大桥
大桥设计为主跨480米双塔双索面斜拉桥，公 路桥面以上塔高123米。正桥长4210.85米，正 桥加公路引桥全长9510.85米，其中公铁合建部 分2367.8米。公路6车道、铁路双线，桥面全宽 27米
– 超长节距索－80年代初期开始制造，让PWS、PWC产生扭角
（＜4°），这样可以缠绕在卷筒上，便于运输，图b、c
– 高强粗钢筋索－国内应用较少
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斜拉索的构造及防护（续）
拉索的防护－提高拉索的耐久性，增长使用寿命，减 少养护工作
– 钢丝的防护－涂防锈底漆，电泳涂漆或镀锌，或环氧涂层 – 拉索的防护－柔性索套，半刚性索套和刚性索套
五、斜拉桥施工方法简介
可采用适合于梁式桥施工的任一合适方法，如支架上 拼装或现浇，悬臂拼装或浇筑，顶推法和平转法
由于斜拉桥梁体尺寸较小，各节段间有拉索，索塔还 可以用来架设辅助钢索，因此对各种无支架施工法更 为有利
各方法的适用跨度 – 支架上拼装或现浇：100m左右 – 顶推法和平转法：不超过200m – 悬臂拼装或浇筑：可达近900m
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环氧全涂装无粘结筋（一根钢绞线）
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斜拉索的更换
广州海印大桥，中跨175m的三跨双塔单索面预应力混 凝土斜拉桥，1988年建成，PE套管防护，1995年出现 拉索断落和松弛，对186根索全部更换，耗资2 000万
济南黄河大桥，中跨220m的五跨双塔单索面预应力混 凝土斜拉桥，1982年建成，铝管加水泥浆防护，钢丝 锈蚀严重，1995年对88根索全部更换
↑安那西斯桥
←南浦大桥
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2、斜拉索的构造及防护
拉索的构造
– 平行钢丝股束（Parallel Wire Strand，PWS ）－将一定根数 （19，37，61，91，127，…）的镀锌钢丝捆扎成股，钢丝顺 直无扭转，截面为六角形。图a，一根
– 平行钢绞线索（Parallel Strand Cable，PSC）－将7丝钢绞线按 平行钢丝股束的排列方法，布置成六角形截面。图b
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李亚东：斜拉桥
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斜拉桥雏形
李亚东：斜拉桥
1784年，德国 Loscher设计 的木斜拉桥
1817年，英国 的Dryburgh桥， 1838重建
1817年，英国 的King’s Meadow桥
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斜拉桥雏形（续）
1868年捷克的 Franz Joseph桥
上海交大97年试研 制
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3、锚具：平行钢丝索
HiAm锚头
DINA（冷铸镦头）锚
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钢丝镦头
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3、锚具：平行 钢绞线索
VSL SSL(Single Strand Installation) 2000 斜拉索体系
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李亚东：斜拉桥
– 封闭式钢索 ，中心有一些圆钢丝，外面则由几层楔形和Z形的 异形钢丝组成，国内没有工程实例，图c
a
b
c
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斜拉索的构造及防护（续）
拉索的构造（续）
– 平行钢丝束（Parallel Wire Cable，PWC）－将一束平行的预 应力钢丝放在聚乙烯套管内（压注水泥砂浆等防腐），截面 不要求是六角形，使用广泛，图a
工程预计今年底动工，2006年底竣工，估算工 程总投资约62亿元。
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江苏南通“万里长江第一桥”－苏通大桥
江苏省南通市拟建世界上跨径 最大的斜拉桥
位于南通农场至苏州(常熟)徐 六泾之间，西距南京约280公 里，东距长江入海口约100公 里。
大桥全长7 600m，其中双塔斜 拉桥主跨1 088m，通航净高 62m，按6车道高速公路标准 设计，桥面设计车速100公里/ 小时，引桥120公里/小时，南 北接线全长约32.2公里
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4、斜拉索与混凝土梁的锚固型式
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四、斜拉桥的计算分析要点
高次超静定结构，需采用有限元法并借助于电子计算机来进行； 柔性索视为杆单元，主梁和索塔则作为梁单元
可简化成平面结构，用横向分布系数来计入空间影响
非线性结构（结构变形较大，塔及主梁中有弯矩与轴向压力的相 互影响，以及拉索自重垂度引起的索力与变形间的非线性变化） 斜索的非线性影响（Ernst公式 ）：
第八章 其他桥型
预应力混凝土连续梁桥 拱桥
斜拉桥 悬索桥
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李亚东：斜拉桥
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内容
概述（发展与现状） 总体布置 构造特点（梁、索） 计算分析要点 施工方法 斜拉桥图片欣赏
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