悬索桥的发展概况
04悬索桥的发展
美国 Verrazano大桥（主跨1298m）
美国 金门大桥（主跨1280m）
中国 阳逻长江大桥（主跨1280m）
施工中的阳逻长江大桥
英国塞文桥（主跨988m）
首次采用扁平钢箱梁，并采用斜吊杆
中国 汕头海湾大桥（主跨452m 预应力混凝土梁）
中国 虎门大桥（主跨888m 扁平钢箱梁）
中国 丰都长江大桥（主跨450m 钢桁梁）
世界大跨经悬索桥
日本.明石海峡大桥（主跨1991m）
中国 舟山西堠门大桥(主跨1650m)
建设中的西堠门大桥
丹麦 Great Belt大桥(主跨1624m)
中国 润扬长江大桥（主跨1490m）
英国 Humber大桥（主跨1410m）
中国 江阴长江大桥（主跨1385m）
中国香港 青马大桥（主跨1377m）
四川泸定桥
布鲁克林桥
曼哈顿桥
华盛顿桥
金门大桥
金门大桥
国内悬索桥的发展
1984年，西藏达孜建成跨度415m的悬索桥； 1986年，河南渑池建成跨度438m的白浪黄河桥； 1989年，湖北郧西建成跨度430m的汉江桥； 90年代以后，我国悬索桥建设进入飞速发展时期，
先后建成汕头海湾大桥、西陵长江大桥、丰都长江 大桥、虎门长江大桥、香港青马大桥及江阴长江大 桥； 进入21世纪，中国的悬索桥向更大跨度迈进。
悬索桥的发展 Suspension bridges
溜索
藤索桥
1705年，清康熙44年，四川甘孜建成泸定桥；
古代索桥的代表 1883年，美国纽约建成主跨486m的布鲁克林桥； 1909年，美国纽约建成主跨448m的曼哈顿桥； 具有现代意义的悬索桥 1931年，美国建成主跨1067m华盛顿桥； 世界上第一座跨度超过1000m的桥梁 1937年，美国旧金山建成主跨1280m金门大桥； 具有里程碑意义的桥梁
国内外大跨径桥梁建设之悬索桥
国内外大跨径桥梁建设之悬索桥悬索桥是一种古老的桥型，起源于中国，革新于英国，发展于美国，广泛应用于日本。
它因具有跨度大、美观、架设方便等特点而得到广泛的应用。
随着高强钢丝和优质材料的出现，架设工艺的改进以及计算理论和手段的不断完善，悬索桥正朝长、大方向发展，并因其在大跨度方面具有较大的优势而成为现代大跨径桥梁家族中的重要成员。
从1816 年，英国建成了第一座具有现代意义的悬索桥——跨径为124m、以钢丝做主索的人行吊桥起，工程界开始重视对悬索桥的理论研究。
1823年纳维尔发表了加劲梁悬索桥理论，认识到竖向挠度随着恒载的增加而减少。
到19 世纪末，悬索桥的跨度达到200~300m 。
1883 年列特和1886 年列维分别发表了弹性理论，这使悬索桥的跨径达到了500m 以上。
1888 年米兰提出了挠度理论，利用该理论分析的第一座桥是曼哈顿（Manhattan ）大桥（主跨径为448m ）。
到1931 年，挠度理论使悬索桥的跨度增大了一倍，且突破了l000m ，这就是跨越哈得孙河的乔治•华盛顿（George •Washington ) 大桥（主跨1067m ）和旧金山金门（Golden Gate ）大桥（主跨1280m ）。
悬索桥的发展至今已有近200 年的历史，它是大跨径（尤其是1000m 以上的特大跨径）桥梁的主要形式之一，其优美的造型和宏伟的规模，常被人们称为“桥梁皇后”。
1966 年英国塞文（Severn ）桥的加劲梁首先采用流线型扁平钢箱梁，增大了桥梁抗风性能和抗扭刚度，且用钢量少、维护方便。
1970 年丹麦小贝尔特（Small Belt ）桥的钢箱梁首先采用箱内空气干燥装置，增强了防腐性能。
跨径为世界第一的明石海峡大桥悬索桥的抗震设计成功地经受了1995 年日本神户大地震考验。
我国虽然很早就开始修建悬索桥，但是其跨径和规模远不能同国外现代悬索桥相比。
我国悬索桥发源甚早，已有3000 余年历史。
悬索桥的发展趋势
悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外，其它的跨径超过1000m 以上的都是悬索桥。
如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。
目前国外一些国家已经建成一些悬索桥，根据各国实际不同，架构也不同。
下面介绍一些悬索桥实例：（一）韩国韩国在2000年建成著名的永宗大桥（自锚式悬索桥、主跨300m双层公铁两用）后，悬索桥的发展趋势很猛。
根据报道，已建成的特大跨度悬索桥，有光阳大桥（主跨1545m）、积金大桥（主跨850m）、木浦大桥（主跨840m），正在修建中的有蔚山大桥（主跨1150m）、新世纪大桥（两个主跨650m）以及Dandeung桥等。
永宗大桥1、光阳大桥是一座三跨悬索桥，跨径357.5+1545+357.5m，是世界第四大悬索桥，是韩国悬索桥建设的一个里程碑。
其主缆是世界上第一次采用1860MPa的高强钢丝。
为减少主缆自重，选用1/9的垂跨比。
对钢束选用矩形布置，可减少所需的钢束数，能使索鞍和锚碇减少，并增快空中编缆（AS法）的速度，其加劲梁采用双箱梁，以提高空气动力稳定，并减少钢的用量。
混凝土塔高270m。
该桥已于2012年通车。
光阳大桥2、蔚山大桥跨径303+1150+355m，其特点是采用1960MPa、直径5.35mm的高强钢丝。
垂跨比1/9，用AS法施工。
加劲梁为高3.5m、宽25.6m的流线型钢箱梁。
混凝土塔高203m。
该桥将于2014年通车。
3、新世纪大桥是韩国最大的一座三塔悬索桥，跨径225+650+650+225m，宽16.5m。
用钢箱加劲梁，重力式锚碇，边塔高150m，中塔比边塔高13m，达到163m。
该桥将于2018年通车。
新世纪大桥4、Dandeung大桥是一座独塔悬索桥，跨径400m，重力式锚碇。
塔高105m，是A型加D型，呈现帆的外形，虽多了一个杆件，但减少了塔的截面，并使活载的竖直变位减少了13%。
5.1悬索桥概述
18
2. 现代悬索桥
从20世纪起，悬索桥跨入了现代水平。 特别是20世纪的后半世纪，悬索桥以现代高科技新
技术为基础，为适应海峡交通的需要，修建了不少跨 度超过1000m的悬索桥。
19
美国：
20世纪30年代，跨度率先突破1000m 1931年首先建成跨度突破千米的乔治ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ盛顿桥，主
跨达 1067m 1937年建成的金门大桥，主跨达 1280m
297 (钢) 211
254 (混凝土) 215.6 (混凝土)
5
亨伯大桥
英国 1981
530+1410+280
155 (混凝土)
6 江阴长江大桥 中国 1999
369+1385+309
197 (混凝土)
7 香港青马大桥 中国 1997
355+1377+300
206 (混凝土)
8
韦拉扎诺桥 美国 1964
20
日本：
20世纪70年代，多座大跨悬索桥； 80年代，开始拥有了跨度1000m以上的悬索桥 90年代末，建成了主跨达1991m的明石海峡大桥
（目前世界上跨度最大）
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中国：
1997年香港建成了首座跨度超过1000m的悬索 桥——香港青马大桥(主跨为1377m)
随后又相继建成了多座跨度超过1000m的悬索桥， 如江阴长江大桥(1999年，主跨1385m)、润扬长江 大桥(2005年，主跨1490m) 等
第五章 柔性吊桥 悬索桥概述
主讲：张正雄教授
1
主要内容
一、悬索桥的概念与特点 二、悬索桥的发展概况
2
一、悬索桥的概念与特点 1．悬索桥
悬索桥手册
悬索桥手册一、简介悬索桥是一种由悬挂在主悬索上的桥面板组成的桥梁结构。
悬索桥通常用于跨越长距离的河流、峡谷或山谷等地形，其可以分为单塔悬索桥、双塔悬索桥和多塔悬索桥等多种形态。
悬索桥以其美观、轻盈、耐久和抗风能力强等特点，成为现代桥梁工程中的一个重要类型。
二、历史发展悬索桥的历史可以追溯到古代。
早在古希腊和古罗马时期，人们就已经使用过简单的悬索桥。
然而，真正实现悬索桥建设和设计的突破是在19世纪末和20世纪初。
著名的桥梁工程师Victor H. Fink在1889年设计了纽约布鲁克林大桥，这座桥是第一座高悬索桥。
自那时起，悬索桥的设计和建设在世界各地得到了广泛的发展，并形成了现代悬索桥的标志性建筑。
三、结构特点1.主悬索：悬索桥的主悬索是悬挂在桥塔或桥墩上的主要承重部分。
它通常由多根钢缆或钢索组成，具有高抗拉强度和耐久性。
2.跨径：悬索桥的跨度可以非常大，从几百米到几千米不等。
这使得悬索桥在桥梁工程中独具优势，能够跨越深谷或宽阔的水面。
3.桥塔：悬索桥通常有一个或多个桥塔来支撑主悬索。
桥塔是桥梁的主要支撑结构，要能够承受主悬索的重力和桥面板的荷载。
4.桥面板：桥面板是悬索桥上供车辆和行人通行的平台。
它通常由混凝土或钢材制成，具有良好的刚性和稳定性。
四、设计原则1.结构安全：悬索桥的设计应保证结构的稳定性和安全性。
在设计和施工过程中需要进行详细的结构分析和应力计算，确保桥梁能够承受各种力和荷载。
2.风荷载：悬索桥作为一种高风险区域，设计时需要考虑到风的影响。
为了保证悬索桥的稳定性，需要采取一系列的风荷载减缓措施，如设置风阻板、减小主悬索的风阻面积等。
3.美观性：悬索桥作为城市的重要标志建筑，设计时需要注重美观性。
桥梁的外形、材料选择、灯光设计等都需要进行精心的考虑，以营造出美丽的夜景。
五、维护管理1.定期检查：悬索桥的维护管理非常重要。
应定期进行桥梁的检查和维护，包括主悬索的腐蚀状况、桥塔的稳定性、桥面板的损伤等。
悬索桥
塔与索鞍的联结形式: 刚性、柔性和摆柱式三种。刚性塔，则需要在主鞍座 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，大跨度悬 索桥常采用。早期，有些小跨度悬索桥中曾采用过摆 柱式塔，现已不再采用。
日本关门桥桥塔
日本关门桥桥塔
(3) 鞍座
设在塔顶的鞍座叫主鞍，一般由铸钢件构成。 目前鞍座多采用铸焊结合结构，鞍槽采用铸钢件，鞍 槽下的支撑结构用厚钢板的焊接结构，鞍槽与支撑结 构之间也用焊接。 为方便吊装，主鞍座在纵向分为两段或三段吊装。
，就反力而言，索的竖向反力与简支梁相同，但在竖直荷载 作用下，索会产生水平反力，而简支梁中没有水平反力的存 在。换言之，在竖向荷载作用下，梁只要求有竖向支承，而 索除竖向支承外，两端还必须有水平向的支承。
设索不承受弯矩，有 其中，
悬索计算简图
消去H，得索的方程 与均布荷载作用下拱的合理 拱轴线相同
1、空中纺丝法架缆
2、预制平行丝股的制造及架设
二、悬索桥的结构与构造 1、悬索桥的结构体系 单跨、三跨简支加劲梁、三跨连续加劲梁
自锚式悬索桥
自锚式悬索桥构造形式
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 斜拉索的吊桥。
斜拉－悬吊混合式悬索桥
1997年建成的乌江大 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。
(4) 锚索倾角ϕ 我国常采用等倾角。锚索 倾角常采用30°~40°。 不等倾角时，两角差值一 般控制在10°以内。 以桥塔支承点为坐标原点 的主索曲线方程，可近似 表示为
(5) 加劲梁 加劲梁的梁高应为1/40-1/60到1/120。 大跨径悬索桥的加劲梁常在1/80-1/200之间。对于加 劲梁梁高偏小的吊桥，必须经过风洞实验以确保安全。 有竖杆的三角形腹杆图式，合理节间长度约0.6~0.8h。 斜杆的倾角不宜超过30°~50°的范围。
悬索桥概述
悬索桥发展史
欧洲悬索桥的发展
欧洲各国在20世纪60年代，也开始大力修建 大跨度悬索桥，现共有500m以上悬索桥14座，其
中最为闻名的是英国的塞文桥和恒比尔桥。
1966年，英国Severn桥，首创流线形箱梁桥面
和混凝土桥塔，主跨988米的新型悬索桥
1981年，英国建成当时世界第一大桥恒比尔桥，
1410米，斜吊索，扁平钢箱梁，混凝土索塔
悬索桥发展史
美国悬索桥的发展
20世纪30年代是美国修建大跨度悬索桥最兴旺的时期，在40
年代停滞（风毁问题），60年代后修建悬索桥较少，但至今为止， 拥有悬索桥最多的国家仍然是美国。 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落成 1940年，美国华盛顿州 主跨853米的塔科马大桥，主梁高跨比 1/350，在19m/s的风中遭到损毁，使得风振理论得到大幅度发展。
二十世纪世界悬索桥的总结
在二十世纪中，由于材料(高强钢丝)、施工方法 （AS空中送丝法和PWS索股法）和计算理论的发展，使 悬索桥朝低高度主梁、高强度材料和大跨径方向发展。 高跨比小于1/150，跨度超过1000米有十几座。 欧洲采用了抗风性能好的薄壁箱形截面加劲梁，也 逐渐在各国得到广泛应用。
现代悬索桥跨径仍在不断增大，90年代后期建成的 接近或者超过1500米的超大跨悬索桥有中国润扬长江大 桥(主跨1490米)，丹麦大贝尔特大桥(主跨1624米)和日 本明石海峡桥主跨1990米。
Messina海峡大桥最终方案效果图
布鲁克林大桥
美国金门大桥
明石海峡桥
江 阴 长 江 公 路 大 桥
国内外悬索桥的发展概况
古根代。悬索桥一般只适用于人、畜通过，跨径小，桥面窄，
无加劲梁，上下波动大 5
泸定桥位于中国四川省西部的大渡河上，
是一座由清朝康熙帝御批建造的悬索桥。
6
国外现代悬索桥的发展大致可以分为两个时期：前期和 后期
前期（1801——1870）
从1801年现代悬索桥大师詹姆斯·芬莱建雅各布涧悬索桥开始至罗勃 林的逝世、布鲁克林桥的建成。这一时期有以下典型桥例：
悬索桥的跨越能力大、抗震性能好、桥型美观，已越来
越成为特大跨度桥梁的首选桥型。
由于悬索桥是柔性结构，对风荷载激励非常敏感，对悬 索桥（特别是大跨悬索桥），空气动力稳定性往往成为
设计的主要控制因素。 3
古代悬索桥
悬
前期（1801——1870）
索
国外
桥
后期（1871年至今）
的
近现代悬索桥
发
近代（1858—— 1949 )
建成时间：1926年 跨度：218+533+218（m） 加劲梁：钢桁梁
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20世纪30年代是美国大跨度悬索桥发展 最迅速的时期。其中最有代表性的三座 桥为： 1931年建成首座跨度破千米的悬索桥— 华盛顿桥，主跨达1067m； 1936年建成旧金山—奥克兰海湾桥西桥， 由一前一后两座主跨均为705m的悬索桥 组成； 1937年建成的旧金山金门大桥，主跨 1280m，保持了最大跨度记录27年之久。
里昂机械 工程师赛昆和拉梅首先用锻铁丝代替链条，在俄国跨丰塔卡 河建成第一座法国式悬索桥。1844年，俄国在彼得堡建成涅瓦河悬 索桥。
美国在向法国学习后，也开始用锻铁丝代替缆索，先后修建了跨俄亥 俄河的悬索桥、匹兹堡悬索桥等吊桥。罗伯林一家两代三口人用15年 时间，并为之付出生命和一生智慧于1883年建成的布鲁克林桥，主 跨达488m，当时号称“世界第八大奇迹”。
现代悬索桥的发展
悬索桥的构思据说来⾃猴桥，它是由若⼲强壮的猴⼦组成⼀条悬链来让病猴或年⽼体衰的猴⼦通过的桥梁。
最原始的⼈类悬索桥采⽤植物类的⽵⼦或藤条来制造悬索。
我国四川省的灌县早在千年之前就出现⽵索桥。
17世纪开始出现铁链作悬索的桥梁。
我国四川省⼤渡河上由9条铁链组成的泸定桥是在1706年建成的。
到19世纪⼜发展为采⽤眼杆与销铰作悬链的桥梁。
英国1826年建成跨度为177m的麦地海峡桥和1864年建成跨度为214m的克利夫顿桥都是属于这种形式。
这两座古⽼的悬索桥⾄今尚在使⽤。
利⽤钢缆绳、钢铰线和钢丝等现代钢代钢材来制造的悬索桥则基本上是进⼊20世纪后才开始出现的。
现代悬索桥的发展迄今出现了四次⾼峰。
在第⼀次与第⼆次⾼峰之间的20世纪40年代，因美国塔科马⽼桥的风毁事故，⼤跨度悬索桥的修建停顿了约有10年之久。
但在此期间由于悬索桥的抗风设计引⼊了风洞试验⽽使悬索桥的发展在20世纪50年代得到复苏，并分别在60年代与80年代进⼊第⼆次与第三次⾼峰。
进⼊90年代之后，包括中国在内的在全球范围内⼜出现新的建设⾼峰，即⽬前的第四次⾼峰。
以下对四次⾼峰，包括挫折期与复苏期，分别作概略的叙述。
⼀、1930年前后美国的悬索桥——第⼀次发展⾼峰 1883年在纽约建成的主跨为486m的布鲁克林桥是美国、也是世界⾸座跨度较⼤的悬索桥。
此桥除了具备现代悬索桥的缆索体系外，还混有若⼲加强的斜拉索。
因此，严格地说，它不是⼀座纯粹的悬索桥⾸先是1903年建成的主跨为488m的威廉姆斯堡，其次是1909年建成的主跨为448m的哈曼顿桥。
这两座桥都是纽约市区跨越东河，并且都是在空中⽤编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的。
这种在空中编丝成缆的⽅法被称为空中编缆法，简称AS法。
20世纪20年代美国各地建成较多的⼩跨度城市悬索桥。
还建成两座主跨超过500m的悬索桥。
其中⼀座是1926年建成的本杰明-富兰克林桥，主跨为533m，此桥⼜名费城-坎姆登桥，在费城跨越特拉华河，此桥的跨度和载重规模在当时都是空前的。
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
28
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
悬索桥的现状与展望
➢ 1999年，中国江阴长江大桥，主跨1385 米，中国第一座超千米悬索桥(8)
大伯尔特桥加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。
第12页，共47页。
世界前十名悬索桥一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10
竣工日期 1998 2009 1996 2005 2012 1981 1999 1997 1964 1937 2007
第13页，共47页。
世界前十名悬索桥一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10
桥名 明石海峡大桥 西堠门大桥 大伯尔特桥 润扬长江公路大桥 南京长江四桥
亨伯尔桥 江阴长江公路大桥
忽略挠度理论中活载引起的主缆水平分力与竖向位移 之间的非线性关系。计算结果：加劲梁弯距较弹性理
论结果要小。
加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明ຫໍສະໝຸດ 海峡大桥第20页，共47页。
二、悬索桥的设计与材料技术
• （一）悬索桥计算方法的发展
➢ 弹性理论
➢ 挠度理论
➢ 有限位移理论
挠度理论的简化, 使它的应用范围限制在600 m以下的 悬索桥，对于跨度大于600 m的悬索桥
➢ （2）抗风理论
桥梁抗风设计数值化和精细化是现代桥梁防灾减灾技术的热点问题之一，
主要通过理论分析、C F D数值模拟手段，对桥梁风振机理及流体-同体耦
合作用进行更深的研究，进一步提高和完善CFD技术，建立“数值
风洞”和“桥梁抗风虚拟现实”技术，实现“全物理、全系统、
三维、高分辨率、高逼真”的桥梁结构气动弹性数值模拟。
一.悬索桥的发展 二. 悬索桥的设计与材料技术
悬索桥发展史
悬索桥1、什么是悬索桥悬索桥，又名吊桥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，以减小荷载所引起的挠度变形。
2、受力特点悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。
由于塔架基本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。
假如在计算时忽视悬索的重量的话，那么悬索形成一个抛物线。
这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。
老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。
现代的悬索一般是多股的高强钢丝。
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。
悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。
由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。
悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。
按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。
柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。
刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强，刚度较大。
加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。
除以上形式外，为增强悬索桥刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。
桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。
现代悬索桥的悬索一般均支承在两个塔柱上。
塔顶设有支承悬索的鞍形支座。
承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。
相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。
悬索桥的历史与发展及实例分析
5.索夹、吊索、鞍座
• 为保证传力途径安全可靠，需在大缆上安装索夹。
吊耳
桥梁工程
• 传统吊索都是垂直的，但从英国的塞文桥开始使 用斜吊索.目的是为了提高大跨度悬索桥振动时的 结构阻尼值。
• 鞍座是设在塔顶及桥台上直接支承大缆荷载传递 给塔及桥台的装置。设在塔顶的叫主鞍。
桥梁工程
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一、悬索桥总体布置和构造特点
1.大缆 大缆的两种形式：
钢丝绳 平行钢丝束
小跨度 各种跨度
其架设方法分为空中送丝法和预制平行 丝股法。
桥梁工程Байду номын сангаас
• 空中送丝法（AS法)：在施工现场通过移动的 纺轮在空中编丝而成。
• 预制平行丝股法（PS法）：预先在工厂按规 定的钢丝根数及长度制作成丝股，并做好锚头， 绕在丝股盘上，然后运到现场通过牵引系统架 设到设计位置。
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平行钢丝束
• 索力大，钢丝数目多，钢丝多采用Φ5mm左右的镀 锌冷拔低碳钢丝。
• 由平行钢丝组成丝股，再由若干丝股组成大缆， 各丝股受力较均匀。
六边形
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圆形
• 优点：
（1）主跨在500m以上时，工费比其他形式便宜； （2）大缆的弹性模量大，一般与单根钢丝相当； （3）大缆的延伸率小； （4）大缆截面内的应力分布非常均匀； （5）单位有效截面积的拉力强度最大，疲劳强度高；
桥梁工程
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第二节 悬索桥的历史与发展
1.60年代以前在美国的发展
布鲁克林桥:1.花岗岩砌筑的塔柱；2.从锻铁到现代钢材、 钢丝 3.设计主要凭经验；4.纽约的象征。 曼哈顿桥：在内力分析中，第一次采用考虑非线性的“挠 度理论”（指在内力分析中把大缆因变形所致的挠度考虑 进去）做实桥设计，从而认识到降低梁高可使梁所受弯矩 减少。
悬索桥的发展概况
金门大桥的造型绝美，以纯钢索打造，桥墩有六十五层楼高，外观却轻灵飘逸，丝 毫不显笨重。它无论在什么季节都有独特的美感：阳光普照时，全桥清晰可见，如 同一弯朱色长虹，悬挂在碧蓝的海上；起雾时，大桥在雾气氤氲中若隐若现。
阳逻长江大桥
2007年建成 主跨:1280m 双塔单跨悬索桥
展望！
在世界经济全球化的推动下，沟通洲际之间，国家之间 和本土与岛之间以及跨海湾工程显得越来越迫切。就以 中国来说，同江至三亚主干线上就要有五个跨海工程-渤海湾跨海工程，长江口越江工程，杭州湾跨海工程， 珠江口伶仃洋跨海工程以及琼州海峡工程。其中琼州湾 海峡工程最困难，有20Km的海峡宽度，平均水深60m， 加上灾害性的地震和台风的频繁袭击以及复杂的地质条 件。还有大陆与舟山群岛、青岛与黄岛，甚至大陆与台 湾的联岛工程。还有众多的越长江，黄河，珠江等大江 大河的桥梁工程。在世界上洲际之间的直布罗陀海峡、 博斯普鲁斯海峡，白令海峡等艰巨的工程，还有意大利 墨西拿海峡，日本东京湾和伊势湾海峡，北欧各国之间 和德国到丹麦的菲马海峡大桥。在20世纪桥梁工程取得 了大发展的基础上，人们更能畅想21世纪的宏伟蓝图。
悬索桥的发展概况
悬索桥概述
桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索 桥。英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥 梁”之意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的 悬挂系统大部分情况下用“索”做成，故译作“ 悬索桥”。 和拱肋相反，悬索的截面只承受拉力。 简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接 铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行， 为了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊 索挂在悬索上。 和拱桥不同的是，作为承重结构的拱肋是刚性的， 而作为承重结构的悬索则是柔性的。
悬索桥发展历程及其基本结构组成
（5）索 鞍
➢ 作用：用以支承主缆并改变其方 向或摆动的重要部件，使主缆中的 拉力以垂直分力和不平衡水平分力 的方式均匀地传到塔顶。
16
四、悬索的结构组成
（6）吊索与索夹—连接大缆与加劲梁
吊索
索夹
17
总结
悬索桥体系受力特征明显，传力途径清晰，充分利用了各 种材料的力学性能，是当今跨越能力最强的一种桥梁形式。
画出受力情况简图。
19
敬请批评指正！
20
考虑抗风）
4
悬索桥基本概念
主体结构：加劲梁、主缆、桥塔、锚碇 附属系统： 主鞍座、锚口散束鞍座、悬吊系
边跨
中跨（主跨）
边跨
塔高
矢高
二、悬索桥基本类型
按悬吊跨数分类
单跨悬索桥
三跨悬索桥
Hale Waihona Puke 四跨悬索桥五跨悬索桥二、悬索桥基本类型
按主缆锚固形式分类 自锚式 在边跨两端将主缆直接锚固在加劲梁上，主缆的水
平拉力由加劲梁提供的轴压力自相平衡。
悬索桥发展历程及其基本结构组成
1
引言
三环路南 天府立交
二环路西 清水河大桥
2
世界著名桥梁
日本明石海峡大桥（1991m）
浙江 西堠门大桥（1650m）
丹麦 大贝尔特桥（1624m）
美国 金门大桥（1280m）
一、悬索桥发展历程
原始：藤蔓桥（云南、西藏墨脱） 古代：竹索桥、铁索桥（泸定桥） 近代：英国（建立悬索桥基本体系） 现代：美国（应用高强钢丝做主缆，
四、悬索的结构组成
（3）桥塔—支承主缆的重要构件
➢ 作用：主要分担大缆所受的竖向力。
组
刚
桁
合
构
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古代悬索桥一般只适用于人、畜通过，跨径小，桥面窄， 无加劲梁，上下波动大
泸定桥位于中国四川省西部的大渡河上，
是一座由清朝康熙帝御批建造的悬索桥。
国外现代悬索桥的发展大致可以分为两个时期：前期和 后期 前期（1801——1870）
从1801年现代悬索桥大师詹姆斯· 芬莱建雅各布涧悬索桥开始至罗勃林 的逝世、布鲁克林桥的建成。这一时期有以下典型桥例： 1810年腾普莱曼（J.Templeman)建一铁链桥，跨度74.3m。此时，美国 已建了多座铁链悬索桥。 在英国，也建了 许多铁链悬索桥，如由泰尔夫建于1820—1826年，跨 径174m的威尔士—梅莱峡悬索桥。 在法国，从1823年到1870年，共建了500多座悬索桥。其中，最具代 表性的 为1834年建成的弗赖堡桥，跨径265m，直至19世纪末，它任 为欧洲最大跨径桥梁。 里昂机械 工程师赛昆和拉梅首先用锻铁丝代替链条，在俄国跨丰塔卡 河建成第一座法国式悬索桥。1844年，俄国在彼得堡建成涅瓦河悬索 桥。 美国在向法国学习后，也开始用锻铁丝代替缆索，先后修建了跨俄亥 俄河的悬索桥、匹兹堡悬索桥等吊桥。罗伯林一家两代三口人用15年 时间，并为之付出生命和一生智慧于1883年建成的布鲁克林桥，主跨 达488m，当时号称“世界第八大奇迹”。
坦卡维尔桥
（ Tancariville Bridge ） 1959年建成 主跨：608m
本桥与过去的悬索桥相比，具有许多新特点： 采用连续加劲梁，在塔墩处不舍伸缩缝 将主缆与加劲梁在主跨跨中点固结 采用混凝土桥塔
福 斯 公 路 桥
1964年建成 跨度布置：408+1006+408（m） 钢桥塔采用有加劲肋条焊接而成，可减少用钢量 桥面采用正交异形板，可减轻恒载
欧洲建造悬索桥的历史较早。19世纪中叶以 前，英国和法国修建悬索桥的技术较为领先， 曾经修建了大量中小跨度的悬索桥。但19世 纪50年代开始，英国和法国大力发展铁路， 当时的悬索桥不适用，所以大跨度悬索桥发 展不多。直到20世纪60年代，欧洲才开始了 大跨悬索桥的建设。
欧洲最早的大跨度悬索桥是1959年法国建成 的主跨为608m的坦卡维尔桥（Tancariville Bridge）。首次采用钢箱梁与斜吊索的悬索 桥是英国在1966年建成的主跨988m的塞文桥 （Severn），开创了悬索桥建设的另一流派。
美国悬索桥的发展将近100年时间，在技术上日趋完善，为悬 索桥发展铺平了道路。许多国家修建的大跨的悬索桥基本上都 受美国悬索桥的影响，在风格上都是一致的。一般而言，其所 建悬索桥有以下特点： 决大部分为三跨地锚式； 主塔采用钢结构； 钢结构采用铆接或栓接； 桥面上、下游侧各有一竖直的索平面； 主缆都采用空中编缆法架设； 采用竖直吊索； 绝大部分加劲梁采用桁架形式； 加劲梁是非连续的，在主塔处设有伸缩缝； 采用钢筋混凝土桥面。
古代悬索桥
悬 索 桥 的 发 展
前期（1801——1870） 国外 近现代悬索桥 后期（1871年至今） 近代（1858——1949 )
国内
现代（1949至今） 悬索桥的展望
•古代悬索桥
悬索桥的历史是古老的。早期热带原始人利用森林中的藤、竹、 树茎做成悬式桥以渡小溪，使用的悬索有竖直的，斜拉的，或 者两者混合的。婆罗洲、老挝、爪哇原始藤竹桥，都是早期悬 索桥的雏形。 ﹗ 我国悬索桥发源最早，有文字记载的悬索桥雏形已有3000余年 历史， 直到今天，仍在影响着世界吊桥形式的发展。在我国四 川境内，远在公元前250年就有李冰所建的人行“笮桥”;汉宣 帝甘露四年建的百米铁索桥，比欧洲铁链悬索桥早1800多年； 建于汉代的还有云南澜沧江兰津（霁虹）桥；四川岷江上的安 澜桥，建于唐、宋代，最大跨径60m，全长330m ，宽3m ，木 板桥面，1975年仿原式将竹索改钢索，木塔墩改钢筋混凝土墩； 1631年建的贵州北盘江桥，跨径120m，宽3m，底链30根。
日本因岛桥
主跨770m 主缆采用预制 平行钢丝 三跨连续钢桁 梁
大鸣门桥
主跨876m 三跨两铰加劲 桁梁悬索桥
塞文桥
1966年建成 305+988+305（m）
塞文桥的建成是悬索桥发展中的一个突破，也 是英式悬索桥的开始。 首次采用扁平钢箱梁作为加劲梁； 斜吊索
1988年建成 主跨1090m 竖直吊索
恒比尔河桥
建成时间：1981年 跨 度：280+1410+530（m） 桥 塔：混凝土桥塔 加 劲 梁：扁平钢箱梁 吊 索：斜吊索
建成时间：1909年 跨 度： 221+448+221（m） 加 劲 梁： 钢桁梁 桥 塔： 钢塔 桥的设 计为两 层道路， 上层有 双向共4 条线道， 下层包 括双向 可转换3 线道、4 条地铁 路线、 人行道、 自行车 道。
曼 哈 顿 桥
本杰明—富兰克林桥 （Benjamin Franklin Bridge），又叫特拉华 河大桥（Delaware River Bridge）
日本的悬索桥建设在20世纪80年代 为高峰期，以本四连络桥为代表， 1983年在尾道－今治线上建成主跨 770m的因岛大桥和1985年建成的主 跨560m大岛大桥；1985年建成的主 跨876m的大鸣桥位于神户―鸣门线 上；儿岛－坂出线上，1988年建成 了主跨940m的下津井大桥，主跨 1100m的南备赞大桥和主跨990m的 北备赞大桥。日本在1998年建成了 世界最大跨度的明石海峡大桥（主 跨1991米）。从1000米到近2000米， 这是一个重大突破，是世界悬索桥 建设史上的又一座丰碑。
悬索桥的发展概况
西南交大2010级硕士 研究生
桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索桥。 英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之 意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的悬挂系统 大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索桥”。 和拱肋相反，悬索的截面只承受拉力。 简陋的只供人、畜行走用的悬索桥常把桥面直接铺 在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行，为 了保持桥面具有一定的平直度，是将桥面用吊索挂 在悬索上。 和拱桥不同的是，作为承重结构的拱肋是刚性的， 而作为承重结构的悬索则是柔性的。
美国悬索桥的发展将近100年时间，在技术上日趋完善，为悬 索桥发展铺平了道路。许多国家修建的大跨的悬索桥基本上都 受美国悬索桥的影响，在风格上都是一致的。一般而言，其所 建悬索桥有以下特点： 决大部分为三跨地锚式； 主塔采用钢结构； 钢结构采用铆接或栓接； 桥面上、下游侧各有一竖直的索平面； 主缆都采用空中编缆法架设； 采用竖直吊索； 绝大部分加劲梁采用桁架形式； 加劲梁是非连续的，在主塔处设有伸缩缝； 采用钢筋混凝土桥面。
麦基诺海峡大桥
1957年建成 549+1158+549（m） 钢桥塔 钢桁架劲梁：20.7×11.7（m）
维拉扎诺大桥
1964年建成 主跨1298m 桥梁共4根主缆，每侧各2根 多室箱型钢桥塔 钢桁架劲梁
从横跨纽约港的维拉扎诺大桥桥塔上俯视
大 贝 尔 特 桥
主跨1624m
上部结构采用流线型钢箱梁，连续箱 梁和索塔间未设竖向支座，从而提高 了桥梁通行性能同时也降低了后期养 护的工作量。箱梁在跨中与主缆相连， 为了抑制结构位移，梁端还设有油压 阻尼器。
加劲梁采用流线型扁平钢箱梁； 曾采用斜吊索，因斜吊索出现了一些疲劳等损坏，还在 探讨中； 采用混凝土桥塔； 采用连续加劲梁； 有些采用主缆与加劲梁在跨中中点固结的连接方式； 钢结构用焊接代替栓接和铆接。
建成时间：1926年 跨度：218+533+218（m） 加劲梁：钢桁梁
20世纪30年代是美国大跨度悬索桥发展 最迅速的时期。其中最有代表性的三座 桥为： 1931年建成首座跨度破千米的悬索桥— 华盛顿桥，主跨达1067m； 1936年建成旧金山—奥克兰海湾桥西桥， 由一前一后两座主跨均为705m的悬索桥 组成； 1937年建成的旧金山金门大桥，主跨 1280m，保持了最大跨度记录27年之久。
布鲁克林大桥
时间：公元1869年至1883年 建筑类型：吊桥 总长度：1825 m 主跨：488m 最大宽度：26 m 离水面距离：41 m 建筑材料：钢索、石桥墩
大桥除了具 有缆索体系 之外，还配 有若干加强 用的斜拉索, 是当时世界 上最长的桥 梁，也是全 世界第一座 斜拉式钢索 吊桥。
英国率先用锻铁铁链作为主缆修建悬索桥，后来渐渐 由锻铁丝代替。 悬索桥的设计多根据实际经验，很少根据理论，对材 料进行了一些试验研究，的出了一些理论总结：如纳维 尔在研究中考虑悬索桥的动力作用，并取得“稳定性随 桥的重量与跨长而增加”的结论；泰尔夫对金属丝做了 很多试验，认为设计容许应力不宜超过极限抗拉强度的 1/3；罗勃林对惠林桥的风毁事故详加研究，对空气动 力学获得了一定理解等。 开始采用“空中纺丝法”架设悬索桥的主缆，这对大 跨悬索桥的修建起了决定性的作用。 这一时期的很多悬索桥除了具有缆索体系之外，还配 有若干加强用的斜拉索。
不朽的结构不但取决于其建造施工的质量，同时也取决于 工程师对传统结构形式的突破创新和对新型材料性能的充 分了解和运用。早期工程师在悬索桥设计、架设上的不懈 努力为后来大跨悬索桥建设积累了丰富的经验，他们的创 新精神和光辉成就今天任然值得纪念！
后期（1871年至今） 国外悬索桥后期的可概括为自布鲁克林 桥至今。这期间，悬索桥的跨度、规模和 材料、技术，都有很大发展。美国、英国 和日本是世界上三个悬索桥大国，分别代 表了不同时期悬索桥建设上的最高水平。
一、特点
悬索桥是以悬索为主要承重结构的桥梁类型,主要由 大缆、桥塔、锚碇、加劲梁和吊索组成。 由于其主要构件大缆承受拉力, 材料利用效率最高, 更由于近代悬索桥的主缆采用高强钢丝，使其能比 其他形式的桥梁更加经济合理。因此悬索桥是目前 跨度超过1000m 时最优可选桥型之一, 并且认为在 600m以上的跨度同其它桥型相比也具有很强竞争力。 悬索桥的跨越能力大、抗震性能好、桥型美观，已 越来越成为特大跨度桥梁的首选桥型。 由于悬索桥是柔性结构，对风荷载激励非常敏感， 对悬索桥（特别是大跨悬索桥），空气动力稳定性 往往成为设计的主要控制因素。