斜拉桥构造概述(84页)

斜拉桥构造
一、斜拉桥的特点
斜拉桥是由主梁、塔柱和斜拉索三部 分组成的一种组合体系结构。利用由塔柱 伸出的斜拉索为钢筋混凝土主梁的弹性支 承，以代替中间支墩，借以降低主梁的截 面弯矩，减轻自重，显著得增大了跨越能 力。同时，斜拉索拉力的水平分力对主梁 起着轴向预应力作用，可以增强主梁的抗 裂性能，节减了主梁高强钢材的用量。
倒Y形（济南黄河桥）
图中的 (a)为单柱形，(b)为双柱形，(c)为门形， (d)为H形，(f)为斜腿门式，(h)为A形，(i)为倒V形， (j)为倒Y形；(k)为宝石式 。
3.索距的布置 索距的布置，可以分为“稀索”与“密
索”。现代斜拉桥则多为“密索” 密索优点如下： (1)索距小，主梁弯矩小； (2)索力较小，锚因点构造简单； (3)锚固点附近应力流变化小，补强范围小； (4)便于伸臂架设； (5)易于换索。
稀索
密索（法国诺曼底大桥）
（三）梁体布置
1.连续体系 在斜拉桥的全长范围内，梁体布置成连续的形
式，如图：
连续的梁体（湖北荆州长江大桥）
在某些场合下，由于结构受力的需要， 还可将梁体的连续延伸至斜拉桥以外部分， 即斜拉桥的梁体还与其边跨或主跨以外部 分的引桥跨或其他跨的梁体相连。
梁体连续的延伸（日本 Ayunose Bridge）
斜拉与连续混合（招宝山桥）
2.非连续体系
一是在斜拉桥主跨中央部分插入一小跨简支 结构。二是以“剪力铰”代替简支结构，这种剪 力铰的功能是只传轴力、剪力，不传弯矩。
所示。由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的主孔 跨径小，适用于跨越中小河流和城市通道。
独塔双跨式斜拉桥的主跨跨径L2与边跨跨 径L1之间的比例关系一般为L1＝（0.5—0.8） L2，但多数接近于L1＝0.66L2 。
国内资料统计为：
重庆石门桥(混凝土)：L2＝230m，L1＝ 200m，L1＝0 .87L2；
斜拉桥充分利用斜拉索的刚性，巧妙地将索
与梁结合起来。因此，斜拉桥这一桥式属于梁式 桥与悬索桥之间的大跨度桥梁，它可有效的用于 100—600m之间的跨度。
根据以上特点，预应力混凝土斜拉桥 具有下列显著的优越性：
1．跨越能力大； 2．具有良好的结构刚度和抗风稳定性； 3．依靠斜拉索的应力调整，能设计的很经 济；
单索面（钱江三桥）
从力学角度来看，采用单索面时，拉索对抗扭不起 作用。因此，主梁应采用抗扭刚度较大的截面。采用双索 面时，作用于桥梁上的扭矩可由拉索的轴力来抵抗，主梁 可采用较小抗扭刚度的截面。至于斜向双索面，它对桥面 梁体抵抗风力扭振特别有利。
斜向双索面（海口世纪大桥）
2.索面形状
索面形状主要有3种基本类型，即放射 形、扇形和竖琴形。
广西红水河铁路桥(混凝土)：L2＝96m，L1＝ 48m，L1＝0.5L2。
解决较大应力幅产生疲劳问题的办法：使边
跨伸出一悬臂端(端支点内移)，由此对端支点产 生预压，减小端支点上抬倾向，以减小端锚索的 应力幅。如下图所示的武汉长江二桥就是这样做 的。
2. 独塔双跨式 这也是一种常见的斜拉桥孔跨布置方式，如下图
从其力学特性分析，与传统的梁式桥 比较，斜拉桥除斜拉索的水平分力所产生 的轴向力影响外，大体上具有弹性支承连 续梁的性能；和悬索桥相比，作用在斜拉 桥主梁上的荷载通常是由锚固点直接传给 斜拉索的；预应力混凝土斜拉桥更能充分 发挥材料的性能；斜拉桥中，因斜拉索被 张拉成直线形状，不发生大的位移，故斜 拉桥整体刚度要比悬索桥大的多。
广东南海西樵桥(混凝土)：L2＝125m，L1 ＝110m，L1＝0.88L2；
武汉汉水月湖桥(混凝土)：L2＝232m，L1 ＝138m，L1＝0.59L2 ；
重庆石门嘉陵江桥
武汉汉水月湖桥
3. 三塔四跨式和多塔多跨式 斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式，
因为中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位。 因此，柔性结构的斜拉桥或悬索桥采用多塔多跨 式将使结构柔性进一步增大，随之而来的是变形 过大。
三塔四跨式（洞庭湖大桥）
在必须采用多塔多跨式斜拉桥时，可 将中间做成刚性索塔，或用拉索对中间塔 顶加劲，如香港汀九大桥。
三塔四跨式（香港汀九大桥）
多塔多跨式（Millau Viaduct）
（二）斜索布置
1.索面布置 索面布置一般有3种类型，即单索面、
竖向双索面和斜向双索面。
单索面
双索面
斜向双索面
4．结构轻巧，适应性强； 5．利用斜拉索，发挥无支架施工的优越性。
二、斜拉桥的总体布置
（一）孔跨布置 1. 双塔三跨式 这是一种最常见的斜拉桥孔跨布置方式。由于它 的主跨跨径较大，一般可适用于跨越较大的河流。 如下图所示。
主跨跨径L2与边跨跨径L1之间的比例关系根 据统计资料为：
钢斜拉桥：L1＝(0.40-0.45)L2；
3. 主梁的跨高比
主梁的跨高比是指主跨L2与梁高H的比值。现代密 索式斜拉桥主梁的跨高比一般在100—150之间。至于铁 路、公铁两用斜拉桥。特别是主梁为钢桁架梁的，其主梁 的跨高比不足30，如下图的芜湖长江大桥。
（四）索塔布置 1.塔架的形式
单索面斜拉桥和双索面斜拉桥索塔塔架的纵 向布置形式如图所示：
其他斜拉桥：L1＝(0.33—0.50)L2；
一般接近于L1＝0.4L2 。
国内统计资料显示：
上海杨浦大桥(钢)：L2＝602m，L1＝243m， L1＝0.40L2；
武汉长江二桥(混凝土)：L2＝400m，L1＝ l80m，L1＝0.45L2；
山东东营黄河大桥(钢)：L2＝288m，L1＝ 136．5m，L1＝0.47L2；
放射形
竖琴形
扇形
PASC形（海印桥）
根据力学观点，以放射形较优。原因是：(1) 斜索与水平面的平均交角较大，斜索垂直分力对 梁的支承效果较大，而对主梁产生的轴力较小； (2)因斜索的水平分力在塔顶基本平衡，塔的弯矩 较小。但放射形的斜索集中汇交于塔顶，塔顶构 造细节较为复杂。反之，竖琴形由于所有斜索的 倾角相同，锚固点结构可以单一化，塔上锚固点 的间距大，对索塔的受力有利。扇形布置则介于 两者之间，它的斜索垂直分力小于放射形但大于 竖琴形，而水平分力大于放射形小于竖琴形。塔 上锚固点的间距也同样介于放射形和竖琴形之间。