斜拉桥与悬索桥简介
斜拉桥&悬索桥
第六章悬索桥及斜拉桥第一节悬索桥及斜拉桥的分类及构造一、悬索桥、斜拉桥的分类（一）悬索桥悬索桥也称吊桥，是指利用主缆和吊索作为加劲梁的悬挂体系，将桥跨所承受的荷载传递到桥塔、锚碇的桥梁。
其主要结构由主缆、索塔、锚碇、吊索、加劲梁组成。
悬索桥的类型可根据悬吊跨数、主缆锚固方式及悬吊方式等方面加以划分。
1．按悬吊跨数分类其结构形式如图6-1。
其中单跨悬索桥和三跨悬索桥最为常用。
图6-1 悬吊跨数不同的悬索桥a)单跨悬索桥；b)三跨悬索桥；c)四跨悬索桥；d)五跨悬索桥1）单跨悬索桥2）三跨悬索桥3）多跨悬索桥图6-2 联袂布置的悬索桥2．按主缆的锚固方式分类按主缆的锚固形式划分，可分为地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。
3．根据悬吊方式分类1）采用竖直吊索并以钢桁架作加劲梁，如图6-4所示。
2）采用三角布置的斜吊索，并以扁平流线形钢箱梁作加劲梁，如图6-5所示。
3）混合式，即采用竖直吊索和斜吊索，流线形钢箱梁作加劲梁。
如图6-6所示。
图6-4 采用竖直吊索桁式加劲梁悬索桥图6-5 采用斜吊索钢箱加劲梁的悬索桥图6-6 带斜拉索的悬索桥4．按支承结构分类图6-7 按支承构造划分悬索桥形式a)单跨两铰加劲梁；b)三跨两铰加劲梁；c)三跨连续加劲梁（二）斜拉桥斜拉桥的主要组成部分为主梁、索塔及拉索。
1．按索塔布置方式分1）单塔式斜拉桥采用图6-8-b）的单塔式斜拉桥。
2）双塔式斜拉桥桥下净空要求较大时，多采用图6-8 a）所示的双塔式斜拉桥。
图6-8 斜拉桥跨径布置3）多塔式斜拉桥在跨越宽阔水面时，由于桥梁长度大，可采用图6-8c)所示的多塔斜拉桥。
2．按主梁的支承条件分1）连续梁式斜拉桥如图6-9 a）。
2）单悬臂式斜拉桥如图6-9 b）。
3）T形刚架式斜拉桥如图6-9 c）。
图 6-9按主梁支承条件划分斜拉桥形式二、悬索桥、斜拉桥的构造（一）悬索桥上部结构的主要形式和构造特点现代悬索桥通常主要由主缆、主塔、锚碇与加劲梁等四大主体结构以及塔顶主索鞍、锚口散索鞍座或散索箍和悬吊系统等重要附属系统组成。
悬索桥斜拉桥sy
2006年9月
6
(1) 双塔三跨式
这是一种最常见的斜拉桥孔跨布置方式，主跨跨径较大，一般可适 用于跨越较大的河流。如图所示，边跨跨径L1与中跨跨径L2之间的比例 关系一般为： 钢斜拉桥： L1=(0.4～0.45) L2 其他斜拉桥： L1=(0.33～0.5) L2 一般接近于L1=0.4 L2
斜拉桥与悬索桥
一 斜拉桥
东北林业大学土木工程学院 2007年9月
1 斜拉桥的力学特点 2 斜拉桥的结构构造与型式 3 斜拉桥的非线性问题和最佳成桥状态的确定
4 存在的问题
5 斜拉桥实例
1 斜拉桥的力学特点
斜拉桥主要由主梁、斜拉索和索塔三大部分组成。主梁以承受压力和 弯矩为主，属于偏心受压构件。斜拉索以受拉为主，为主梁提供弹性支承。 索塔以受压为主，承受索力。 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。因而主梁在 斜拉索的各点支承作用下，像多跨弹性支承的连续梁一样，使弯矩值得以 大大的降低，这不但可以使主梁尺寸大大的减小（梁高一般为跨度的 1/50～1/200，甚至更小），而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材 料，又能大幅度的增大了桥梁的跨越能力。值得指出的一点是：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对斜拉索要进行预张拉。 下图表示三跨连续梁典型的恒载弯矩图和三跨斜拉桥的恒载弯矩图。 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。 ·
斜拉桥与悬索桥简介
西堠门大桥
西堠门大桥由四川公路桥梁 建设集团有限公司承建的世界第二 跨度的钢箱梁悬索桥。西堠门大桥 是连接舟山本岛与宁波的舟山连岛 工程五座跨海大桥中技术要求最高 的特大型跨海桥梁，主桥为两跨连 续半漂浮钢箱梁悬索桥，主跨 1650米，位居目前悬索桥世界第 二、国内第一，其中钢箱梁全长位 居世界第一。2007年12月16日主 桥宣告全线贯通，设计通航等级3 万吨、使用年限100年。该桥具有 技术难度大、科技创新多、抗风性 能高等亮点。
世界第二跨度的钢箱梁悬索桥
三汊矶大桥
三汊矶大桥，是悬索大桥，全长 1577米，其中主桥长732米，主跨长 328米。该桥跨度达328米的自锚式悬 索桥，在同类桥梁中居世界第一。而 且是我国最大的自锚式悬索大桥。湘 江三汊矶大桥地处长沙市二环线的北 环线，是一座目前国内跨度最大的自 锚式悬索桥，西起潇湘大道西侧，东 止湘江大道东侧，全长1442m，主桥 主孔跨径达328m，边跨132m，两边 对称排列。大桥由主桥、塔柱、悬索 吊杆、桥墩、桥面组成，主桥为钢箱 梁。由中南大学与长沙规划院共同设 计而成！
苏通长江公路大桥跨径1088米， 全长32.4公里，其中跨江部分长8146米。 工程于2003年6月27日开工，于2008年6 月30日建成通车。苏通大桥北岸连盐通 高速公路、宁通高速公路、通启高速公 路，南岸连苏嘉杭高速公路、沿江高速 公路。
沪通长江大桥简介
沪通长江大桥位于长江江苏 南通和张家港段，连接南通市和张 家港市，是沪通铁路全线的控制性 工程，全长11072米，大桥采用主 跨1092米的钢桁梁斜拉桥结构， 为世界上最大跨径的公铁两用斜拉 桥，也是世界上首座超过千米跨度 的公铁两用桥梁。大桥采用主跨 336米的刚性梁柔性拱桥结构，合 拢精度控制在毫米级。
斜拉桥与悬索桥性能对比分析
（1）对于一般跨径的混凝土斜拉桥结构计算，可按经典结构力学或有限元方法计算；
（2）对于跨径较大的斜拉桥，应计入结构几何非线性及材料非线性对结构的影响；
（3）斜拉桥为空间结构体系，在静力分析时可将空间结构简化为平面结构进行计算，动力分析应按空间结构计算；
（4）在结构计算中，必须计入拉索垂度对结构的非线性影响，可源自用拉索换算弹性模量的方法计入其影响；
几点增加风动力稳定性的措施：
1.梁的宽高比B/h要大于6，最好在6～10之间；
2.迎风面做成流线形；
3.可用横向放置的 形人行道板之类来形成导流器，以减少桥面局部真空；
4.尽可能使两索面拉开，以增加抗扭刚度，用三角形索面效果最好；
5.结构体系选用密索体系的连续梁；
6.减小索距
结语
通过以上的特点对比可以很清晰的看到悬索桥与斜拉桥的结构特点、受力特点、适用范围，再次的基础上要更注意二者之间的区别：1、两者的刚度差别很大；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、前者课通过调整索力调整内力分布，后者不可；4、前者可通过斜拉索初张力、间距和数量的改变来改变刚度，后者不可。因此在设计选择桥梁类型时，要充分考虑桥梁的性能，选出最经济合理的设计方案。
四、风振问题及抗风措施
特点：
（1）一般的中、小跨径桥梁风作为静力计算，对风荷载也化为静力处理。
（2）大跨径桥梁中，除了考虑风的静力作用外，还必须考虑风的动力作用。
（3）桥梁的风振包括两大类，
（4）一类是当自然风达到某一临界值时，桥梁振幅不断增大直至结构损坏的自激振动，它是一种发散振动；
（5)另一类是限幅振动，它所引起的振幅有限，不会发散，但在低风速下经常发生。对桥梁危害最大的就是自激发散振动。
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
斜拉桥与悬索桥之比较
斜拉桥与悬索桥之比较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（suspen sionbridge）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。
浅谈斜拉桥与悬索桥
浅谈斜拉桥与悬索桥浅谈斜拉桥与悬索桥谈到斜拉桥与悬索桥，作为一种基础性设施，我们就必须从各方面去理解认识它们。
这里我将从结构、组成内容、工程内容、针对范围、优缺点等方面来做进一步的阐述！首先谈一下斜拉桥。
斜拉桥,又称斜张桥，由索塔、主梁、斜拉索三种基本构件组成。
用高强钢材制成的斜索将主梁多点吊起，将主梁承受的荷载和车辆荷载传至塔柱，再由塔柱基础传给地基。
是一种将桥面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。
我国常用高强钢丝束、钢绞线束等制成斜拉索，并在钢束外包一层高密度的聚乙烯外套加以防护。
斜拉桥的主梁则做成钢筋混凝土或预应力混凝土构件，它们在纵向可以做成连续构件、伸臂构件、与塔柱固端连接的构件等，其截面形式视采用材料、索面布置、施工工艺而异。
另外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。
斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。
斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
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。
斜拉桥一般有三孔，中孔为主孔，边空跨度通常为中空的0.25—0.5倍（多在0.4左右）。
若为两孔，其跨度比值在0.5—1.0，常在0.8—0.9之间。
索型有辐射形、竖琴形和扇形3种。
我国斜拉桥的主梁形式：混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。
第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典，跨径为182米。
目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为法国的诺曼底桥，主跨径为856米。
1993年建成的上海杨浦大桥是我国目前最大的斜拉桥，主跨径为602米。
一般说，斜拉桥跨径300～1000m是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。
斜拉桥与悬索桥的优缺点比较
斜拉桥与悬索桥的优缺点比较来源：道路瞭望如有侵权请联系删除概念与定义斜拉桥,又称斜张桥，是将桥面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，拉索的存在可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻结构重量，从而节省材料。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。
悬索桥，又称吊桥，是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索作为上部结构主要承重构件的桥梁。
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。
由于主要承重构件是悬索，且主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢绞线、钢缆等)制作。
悬索桥可以充分利用材料的强度，具有用料省、自重轻的特点，在各种体系桥梁中的跨越能力最大。
悬索桥由索塔、主缆（大缆）、吊杆、锚碇、加劲梁组成。
优缺点比较从结构构造来说：斜拉桥是超静定结构,其稳定性较静定结构的悬索桥要好；斜拉桥可以做成连续多跨,但悬索桥做成多跨在技术上还有难度（目前世界最大三塔双跨悬索桥是中国的泰州长江大桥,单跨1080m）；悬索桥必须有锚碇,如果所在河流较宽,而单跨达不到一跨跨越的跨度,则锚碇就要放置在河中,会严重影响水流,威胁到航运,同时建设难度及成本也会增加（因此苏通大桥宁可选择斜拉桥）。
从结构受力来说：跨度越大时悬索桥的受力比斜拉桥更加合理,所以能做到更大跨度（规划的墨西拿海峡桥已经做到3300米）；斜拉桥跨度过大时,为使拉索受力不至于过大,就必须加高桥塔高度,而桥塔高度又不可能无限加高；斜拉桥拉索会对主梁有水平方向的作用力,加大了主梁强度要求,悬索桥就没这一情况。
从经济方面说：在这方面，世界桥梁界没有一个统一的认识，传统观念认为跨径500m以上时，采用悬索桥较斜拉桥经济合理。
在2011年国际桥协第35届年会上，丹麦I.Hauge先生认为在1 200m 以下的跨度斜拉桥占优，超过1200m的跨度，斜拉桥将受到塔高和长索的限制，锚碇条件有利的悬索桥将会占优。
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。
悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥的比较
悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥的比较悬索桥（suspension bridge）是利用主缆及吊索作为加劲梁的悬挂体系，将荷载作用经桥塔、锚碇传递到地基的桥梁。
悬索桥主要由缆索系统、塔墩、加劲梁及附属结构四大部分组成。
地锚式悬索桥中锚碇、桥塔和主缆是主要的承载结构，吊索与加劲梁则主要起传递直接作用其上的荷载的作用；自锚式悬索桥中锚碇、桥塔、主缆、加劲梁都是主要的承载结构。
斜拉-悬索协作体系桥（cable-stayed-suspension bridge）是在悬索桥上增加斜拉索，或者在斜拉桥上增加主缆，故斜拉-悬索协作体系桥也是主要由缆索系统、桥塔、加劲梁及附属结构四大部分组成。
其中锚碇、桥塔、主缆、斜拉索、主梁是主要的承载结构。
日本明石海峡桥纽约布鲁克林桥一、悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥的优缺点悬索桥的优点：（1）受力非常合理：悬索桥的主要受力构件为缆索，缆索主要受拉，次弯矩非常小，应力在截面上分布比较均匀；桥塔以受压为主，弯矩也较小；加劲梁只作为桥面来传递荷载，不是主受力构件，就静力来说，梁高与跨度无关而只与吊索间距有关。
（2）跨越能力大：在大跨度悬索桥中，缆索的恒载拉力远大于活载值，因此一般疲劳的影响较小。
（3）桥型优美;悬索桥加劲梁的梁高比同跨度的梁桥的梁高小得多，所以建筑高度较小，具有优美的曲线，外形比较美观，在城市中采用此种桥式将为城市增加风景点。
如美国旧金山的金门大桥。
（4）抗震能力强：悬索桥是轻而柔的桥梁，刚度较小，在地震作用下，受地震惯性力较小，往往位移大而内力小，消能能力强，因此抗震能力强。
（5）施工方便：悬索桥施工时是先架设好桥塔，然后利用桥塔架设牵引索和施工猫道等，利用猫道来架设主缆，然后再架设加劲梁和桥面系，施工方便；在交通不便的山区，修建悬索桥较为有利；在交通方便的江河湖海和城市外，悬索桥除了开始架设先导索外，不会中断交通。
悬索桥的缺点：（1）荷载作用下变形较大：由于缆索是柔性结构，当活载作用时，会改变几何形状，会引起桥跨结构较大的变形。
桥梁工程第十五讲 斜拉桥和悬索桥
斜拉桥与悬索桥的区别： 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 、前者可通过调整索力调整内力分布， 4、前者可通过斜拉索初张力、间距和数量的改变 、前者可通过斜拉索初张力、 来改变刚度， 来改变刚度，后者不可
2、斜拉索 、 （1）材料及组成 ）
（2）立面布置 ）
•立面内的布置型式
辐射式（标准扇形） 辐射式（标准扇形） 竖琴式（平行布置形） 竖琴式（平行布置形） 扇式（半扇形） 扇式（半扇形）
星式： 星式：倾角小，锚固复杂，整体刚度好 另外，还有分叉形， 另外，还有分叉形，混合形
（3）斜拉索的倾角 ）
（4）在塔墩上的支承：简支和连续 ）在塔墩上的支承： （5）加劲梁桥面构件：钢筋砼桥面板（早期）， ）加劲梁桥面构件：钢筋砼桥面板（早期）， 钢桥面板（当前） 钢桥面板（当前）
4、吊索 、
（1）作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆 ）作用： 等间距， （2）布置形式：——等间距，等截面 ）布置形式： 等间距
（2）主缆支架鞍座（散索鞍） ）主缆支架鞍座（散索鞍） 位置： 位置：锚碇的前墙处 作用：改变主缆方向，并将主缆钢丝束箍在水平 作用：改变主缆方向， 和竖直方向分散开， 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， 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。 随主缆同步移动。
•拉索倾角（边索） 拉索倾角（边索） 辐射式或扇式： 辐射式或扇式：210~300 竖琴式:260~380 竖琴式
（4）空间（或横向）布置 ）空间（或横向）
单索面 • 空间布置形式 双索面 竖直双索面 倾斜双索面
悬索桥和斜拉桥分类及构造
设。。
及竖直向分散开的
支撑鞍座，并导引 各索股入锚固部分。
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 4）索鞍
主索鞍
散索鞍
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点
5）加劲梁
加劲梁是提供桥面直接承受荷载的梁体结构。
作用：加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。
形式：
1997年 450米
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
单跨悬索桥 三跨悬索桥 多跨悬索桥
按悬吊跨数分
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
按主缆 锚固方
式分
地锚式悬索桥：主缆通过重力式锚 碇或岩隧式锚碇将荷载产生的拉力 传至大地达到全桥受力平衡。
自锚式悬索桥：主缆在边跨两端将 主缆直接锚固于加劲梁上，主缆的 水平拉力由加劲梁提供轴压力自相 平衡，不需另设置锚碇。
形式：
①按横向结构形式： 刚构式、桁架式、混 合式
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 7）索塔
形式： ②按纵向结构形式：刚性塔、柔性塔、摇柱塔
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 8）锚碇
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。
加劲梁的布置：双铰加劲梁简支体系和连续加劲梁 的连续体系。
双铰加劲梁简支 体系：构造简单 、制造和架设时 的误差对加劲梁 无影响，适用于 中小跨径和大跨 径悬索桥。
连续加劲梁：在 桥塔处内力达到 最大值，适于铁 路悬索桥或公铁 两用悬索桥。
斜拉桥与悬索桥
13.2.3 构造细节 (1) 主缆 悬索桥主缆构成有3种形式：平行钢丝、平行钢丝索股
和钢丝绳。 主缆在温度变化和荷载作用下，有伸长或缩短，要求
主缆在塔顶处有水平移动：在中、小跨径的悬索桥中，采 用刚性桥塔，塔顶设活动的索鞍；采用摆柱式桥塔，主缆 在塔顶固定，塔脚设铰，塔柱以微小的摆动来满足主缆水 平移动的要求；采用柔性桥塔，主缆与塔顶固结（通过主 缆鞍），塔脚亦与墩身（或基础）固结。
标高加上跨中吊杆高度和矢高来确定。 (3)吊杆间距 吊杆间距与加劲梁局部受力、桥面构造和桥面材料用量有
关，应进行经济比较。100m～400m的悬索桥，吊杆间距5m～8m； 跨径增大，吊杆间距也增大，有时可达20m左右。
(4)锚索倾角
悬索桥锚索（边跨主缆）倾角的确定原则是使主缆在中 跨与边跨内的水平拉力相等或接近。锚索的倾角与中跨主缆 在桥塔处的水平倾角应相等或接近锚索倾角常采用30°～ 40°，受地形限制时两角之差宜控制在10°以内。
a） b） c） d）
⑤辅助墩及外边孔 斜拉桥在边孔设置辅助墩，应根据边孔高度、通航要求、 施工安全、全桥刚度以及经济和使用条件等具体情况而定。 在边孔高度不大或不影响通航时，在边孔设置辅助墩，可 改善结构的受力状态，增加施工期的安全。当辅助墩受压 时，减少边孔主梁弯矩，而受拉时则减少中跨主梁的弯矩 和挠度，从而大大提高了全桥刚度。 辅助墩的位置由跨中挠度影响线确定，同时考虑索距及施 工要求。
(4)加劲梁与支座 1)加劲梁构造 悬索桥的加劲梁可做成钢板梁、钢桁梁和钢箱梁以及
混凝土箱、板梁。
2)加劲梁支座
简支加劲梁的支座与一般简支梁相同，即一端设固定 支座，另一端设活动支座；加劲梁是连续梁时，固定支座 通常布置一个在中间桥塔上，这样可使梁体伸缩变形分散 在加劲梁的两端，并使变形缝构造容易处理。
悬索桥及斜拉桥
The Golden Gate Bridge
金门大桥的巨大桥塔高227米，每根钢索重6412公吨，由27000 根钢丝绞成。1933年1月始建，1937年5月首次建成通车。
于1981年建成，主跨为1410米
英国恒比尔大桥
丹麦大海带桥
主跨1624米
日本明石海峡大桥
（主跨1991米 ）
汕头海湾大桥
半漂浮体系
半漂浮体系－青州大桥
塔梁固结体系
塔梁固结体系－上海铆港大桥
刚构体系
刚构体系－长沙湘江北大桥
第二节 悬索桥及斜拉桥的受力特点及设计要点
一、悬索桥和斜拉桥的受力特点
二、悬索桥和斜拉桥的设计要点
一、悬索桥和斜拉桥的受力特点
悬索桥的受力特点 悬索桥的活载和恒载通过吊索和索夹传递至主缆，再经 过鞍座传至桥塔顶，经桥塔传递到下部的塔墩和基础。 斜拉桥的受力特点 斜拉桥从塔柱上伸出并悬吊起主梁的高强度钢索起着主 梁弹性支承的作用，从而大大减小梁内弯矩，使梁截面 尺寸减小，减轻了主梁的重量，加大了桥的跨越能力。
பைடு நூலகம்
密索斜拉桥——Tatara
日本，1999年5月1日建成通车,其主跨长达890米, 主梁为P.C.与钢箱梁混合结构
密索斜拉桥－Normandie
法国，1995年建成的主跨为856米
纵桥向造型
横桥向造型
塔、梁、墩的连接形式
• 漂浮体系
• 半漂浮体系 • 塔梁固结体系 • 刚构体系
漂浮体系
漂浮体系－济南黄河桥
大缆以as法（空中送丝法）或ppws法（预制束股法）制 造，美国、英国、法国、丹麦等国均采用as法，中国、日本 采用ppws法。
塔架型式一般采用门式框架，材料用钢和混凝土，美国、 日本、英国采用钢塔较多，中国、法国、丹麦、瑞典采用混 凝土塔。 加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁，美国、日本等国用钢 桁架梁较多，中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。 锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇，采用重力式锚碇居多。
斜拉桥与悬索桥之比较解读
斜拉桥与悬索桥之比较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。
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建成年份 1998 1994 2001 2000 2000 1993 1996 1997 1991 1999 1991 2000 1991 1999 1993 1999 1986 1989 1992 1996
世界第一斜拉桥－多多罗大桥
位于日本Nishi-Seto高速公路上的Tatara桥
法国Normandy桥
斜拉桥
由斜拉索与主梁共同承受荷载，斜拉索的纵桥向水平分力在主梁中 引起较大的轴向力，恒载内力所占比重很大。
悬索桥只有通过调整垂跨比才能改变主缆的恒载内力， 而斜拉桥可直接通过张拉斜拉索就能调整索、梁的恒载内力。
（2）材料方面
◎（大跨度）悬索桥 加劲梁多采用自重较轻的钢材。 ◎斜拉桥 主梁材料可以是钢、混凝土或钢－混凝土结合。
e· 自锚式悬索桥：
～与组合体系中的系杆拱相似， ～悬索水平拉力不传给锚碇而传给加劲 梁。
f·缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。
汕头海湾大桥
广东虎门大桥
厦门海沧大桥（主跨648m）
主 跨 一 三 七 七 米 公 铁 两 用 桥
香 港 青 马 大 桥
江阴长江大桥
润扬长江大桥（主跨1490m）
桥名 南京长江第二大桥 青州闽江大桥 武汉白沙洲大桥 杨浦大桥 徐浦大桥 汕头大桥 荆沙长江公路大桥 鄂黄长江公路大桥 军山长江公路大桥 润阳长江公路大桥 汲水门桥 海口世纪大桥 珠海淇澳大桥 高平大桥（台湾） 广东会马大桥 重庆石门大桥
结构型式 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面混合梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面叠合梁 双塔双索面混合梁 双塔双索面PC梁 双塔双索面PC梁 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面钢箱梁 双塔双索面钢桁梁 双塔双索面PC梁 双塔单索面PC梁 单塔双索面混合梁 单塔双索面PC梁 单塔单索面Pc梁
附： 世界大跨径斜拉桥一览表
排序 1
桥梁名称 主跨（m） 所在地 多多罗大桥（Tatara） 890 日本. 2 罗曼蒂大桥(Normandie) 856 法国 3 南京长江二桥 628 中国 4 武汉白沙洲大桥 618 中国 5 青州闽江大桥 605 中国· 福州. 6 杨浦大桥 602 中国· 上海 7 名港中央大桥(Meiko-Chuo) 590 日本 徐浦大桥 590 中国· 上海 9 斯卡路森特桥(Skarnsundet) 530 挪威 10 礐石大桥 518 中国· 汕头 11 鹤见航路桥（Tsurumi Fairway） 510 日本 12 荆沙长江大桥 500 中国· 荆州 13 生口桥（Ikuchi） 490 日本 弗来森特桥(Fresund) 490 丹麦-瑞典 15 东神户大桥(Higashi-Kobe) 485 日本 16 西海大桥(Seo Hae) 47加拿大 18 横滨海湾桥(Yakohama Bay) 460 日本 19 胡克来2号桥(Second Hooghly Br.)457 印度 20 塞文2号桥（Second Sevem Br.）456 英国
斜拉桥
双塔三跨式：L2/L1多接近2.5
（2~3）
斜拉桥 独塔双跨式：L2/L1多接近1.5 （1.2~2）
多塔多跨式
提高中塔高度
四 、内力计算简介
1、恒载计算，索力可反复调整，目前可采用 ： 施工期一次到位，成桥后微调； 2、活载、附加内力计算； 3、对大跨度抗风、抗震起决定作用； 4、主梁的抗扭刚度要满足，进行稳定分析； 拉索的疲劳及锚固区应力分析； 5、应考虑非线性影响 6、拉索使用应力幅度安全系数为2.5
第三章 斜拉桥与悬索桥简介
第一节 斜拉桥
组成、 构造类型、 体系类型、 总体布置、 主要构造尺寸、 内力计算简介
南浦大桥
一、斜拉桥的组成与构造类型
主要构件： 主梁、拉索、索塔
根据斜索立面布置形状分类： 辐射式、竖琴式、扇式、星式
根据斜索位置（索面数量）分类： 单索面（中间）、 双索面（两侧） ◎竖直、倾斜索面
南京长江二桥～南汊主桥
南京长江二桥～南汊主桥〖纵向俯视〗
南京长江二桥～南汊主桥〖施工中〗
南京长江二桥～南汊主桥：双索面五孔连续钢箱梁斜拉桥，全长1238m。 桥跨布置为58.5+246.5+628+246.5+58.5m，两边跨各设一辅助墩
南京长江二桥～南汊主桥〖合拢〗
武汉－白沙洲大桥
福州－青州闽江大桥
二、
悬索桥的主要结构类型
a· 柔式悬索桥：
～不设加劲梁； ～只在活载与恒载的比值不大时适用； 如人行桥或(早期的)主缆很大的。
b· 单跨悬吊
～仅主跨悬吊，并在主跨上设加劲梁 ～如存在边跨，则边跨独立（简支于桥 塔）。
c· 三跨悬吊简支体系
～加劲梁为三跨简支梁。
d· 三跨悬吊连续体系
～加劲梁为三跨连续梁。
阳逻长江大桥（主跨1280m）
三、主要构件 扁平钢箱加劲梁
锚碇形式
a)重力式
a)隧洞式
主缆支架
a) 刚性支架
b) 柔性支架
c) 摇杆支架
吊杆与主缆及加劲梁的连接、索夹
塔顶鞍座
散索鞍
四
悬索桥与斜拉桥的比较
（1）结构受力方面 悬索桥：
主要靠主缆承受荷载，并通过主缆将拉力传给锚固体系， 加劲梁仅仅起到局部承受荷载、传递荷载的作用； 采用地锚时，加劲梁中不受轴向力作用，由加劲梁自重引起的恒载 内力较小。
根据塔柱的形状、数量分类 独塔、双塔、多塔（极少）
独柱
双柱
门式 斜腿门式 倒V(A)
宝石
拐脚式
倒Y
马 拉 开 波 桥
根据主梁材料分类： 主梁材料： 预应力混凝土、
组合结构斜拉桥
钢斜拉桥
二、结构体系类型
1、边界条件 飘浮体系、支承体系、塔梁固结、刚构体系
2、稀索体系与密索体系
～ 决定梁高的主要因素 ～ 密索梁高较小 ～现代斜拉桥均采用密索。
附：国内主要斜拉桥
边跨/主跨 跨径 桥宽 变跨/主跨 246.5+628+246.5 32 0.39 90+200+605+200+90 23.5 0.48 50+180+618+180+50 26.5 0.37 99+144+602+144+99 30.35 0.4 242+590+242 35.95 0.41 47+47+100+518+100+47+47 30.75 0.37 200+500+200， 160+300+97 26.5 0.4 55+200+480+200+55 27.7 0.53 48+204+460+204+48 33.5 0.55 175.4+406+175.4 35.4 0.43 160+430+160 35 0.37 147+340+147 0.43 40.5+136+320+136+40.5 33 0.55 180+330 34.5 281+281 28.5 200+230 25.5
三、总体布置与构造尺寸
1、边跨与主跨比 对于三跨斜拉桥，边跨/主跨≈0.4; 对于二跨斜拉桥，边跨/主跨≈0.6; 2、梁高 ◎与主梁结构型式、断面型式、索距（纵、横） 有关； • 一般稀索体系为跨径的1/40~1/70； • 密索体系梁高为跨径的1/70~1/200 3、塔柱 塔柱高度与拉索的倾角有关， 塔柱高度一般为主梁跨径的1/4~1/5， 拉索倾角一般保持在30°~60°；
全长2590m,其中正桥1185m。主跨605m,主塔高175m,桥宽 29.5m。
上海－杨浦大桥
第二节
悬索桥
一、一般特点 ◎由古老的索桥演变而来， ◎主要承重结构：缆索（含吊杆）、塔、锚 碇。 ◎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。 ◎桥面和吊杆之间通常设置加劲梁 • 同缆索形成组合体系，以减小活载所引起 的挠度变形。 ◎跨越能力无与伦比，是目前跨径超过1000m 的唯一桥型。
（3）刚度方面
◎悬索桥： 竖向刚度较小，且基本由主缆提供；调整其竖向刚度的方法主要靠调整 主缆的恒载拉力。 ◎斜拉桥： 竖向刚度由斜拉索与主梁共同提供，相对于悬索桥而言，刚度可以较大； 斜拉桥的主梁刚度对结构刚度的影响较大；改变斜拉桥的结构布置形式， 可调整其竖向刚度。
（4）施工方面
◎悬索桥： ～施工顺序是锚碇、桥塔、主缆、吊索、加劲梁，施工需要的机械、技 术和工艺相对较简单； ～结构的线形主要取决于主缆线型和吊杆长度，因而施工控制相对比较 简单。 ◎斜拉桥 ～在施工中将发生多次的结构体系转换，必须严格控制结构的线形和拉 索索力，施工控制较复杂、技术难度相对较大。