斜拉桥第四节new 2012-11-23 47

桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 拉索端部的锚具
冷铸锚
1) 构造与受力机理同热铸锚相似，只是在锚杯锥形腔后面增设了一块钢 丝定位板，钢丝通过锚杯再穿过定位板的孔眼后镦头就位；
2) 锚杯中的孔隙用特制的环氧混合料填充，待环氧固化后，即与锚杯中 的钢丝结合成整体（楔形体）。
同济大学桥梁工程系 王志强
从早期到现在，随着对密索体系斜拉桥受力特点及抗风性 能的不断认识，主梁截面形式有了很大变化。
混凝土主梁 钢主梁
混合梁 结合梁
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混凝土主梁横截面形式 分离双箱截面 实体双主梁截面 板式边主梁截面 整体箱形截面 板式梁截面
同济大学桥梁工程系 王志强
混凝土主梁横截面形式
17)单箱单室截面是单索面斜拉桥较典型的 截面，锚索处和索间距一半处均设置一对 预应力加劲斜杆，将索力有效地传至整个 截面、保证截面几何不变；
18)主跨530 m、桥宽仅13m的挪威 Skarnsundet桥采用了三角形双室箱梁截 面，跨度与宽度比达40.8 三角形截面有 利于抗风。
2) 钢锚箱构造复杂，一般用于 超大跨径斜拉桥，如我国的 苏通大桥，或拉索集中锚固 在塔顶时。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 汀九桥的钢锚箱
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
斜拉索与钢塔的锚固构造
鞍座支承、锚固梁、支承板以及 铰接等形式的锚固构造
14)双索面时若将中间封闭成底板将增加自重， 较少使用；
15)法国诺曼第桥边跨混凝土主梁采用封闭截面， 是为了与中跨的钢箱梁截面相接；
16)适于单索面布置、抗扭刚度大的单箱多室截 面，中间两个腹板形成窄室，拉索锚固在窄 室顶部的短横肋上。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混凝土主梁横截面形式
5) 随着密索体系概念的进步，双箱截面主 梁进一步发展为梁高更低的分离实体双 主梁；
6) 分离的实体主梁之间由桥面板及横梁连 接，拉索直接锚固在梁肋中心处，简化 了模板，悬臂浇筑施工方便；
7) 主梁纵向和横向受力明确；
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
斜拉索与钢梁的锚固构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索与混凝土塔的锚固构造
拉索在塔上交叉锚固
1) 拉索锚固区是塔与拉索的连接处，拉索 强大的集中力、孔洞削弱及局部受力， 应力集中现象普遍存在；
2) 塔壁上直接锚固——塔柱横壁上埋设 钢管，拉索穿过钢管锚固在塔壁内侧 齿块上，拉索水平分力通过布置在塔 壁内的横向预应力钢束（筋）平衡；
3) 塔柱横桥向尺寸和索力均较小且为单 索索面时，只需在塔柱纵向板壁上设 置预应力筋；
4) 塔柱横向尺寸较大时，需在塔柱纵、横板壁上均设预应力筋； 5) 塔柱横向尺寸较大且为横排的双索面时，除在塔柱纵、横板壁上都
平行钢绞线索：将7丝钢绞线平行排列，布置成六角形截面 钢绞线
半平行钢绞线索， 标准强度不低于1860MPa 封闭式钢缆
单根钢缆
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 拉索种类与构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 拉索种类与构造
2) 对于实心塔柱，拉索较多地采用交叉锚 固构造形式；
3) 拉索交叉通过塔柱轴线后交叉锚固在塔 壁上，按构造要求将锚具设在锯齿凹槽 或凸槽形牛腿上。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索在塔柱上对称锚固
1) 大跨径斜拉桥常采用空心塔柱，拉索 对称锚固在塔柱的内壁上；
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索端部的锚具
热铸锚
1) 将一个内壁为锥形的钢套筒 （锚杯）套在钢束上，然后把 钢束端部的钢丝散开，再往锚 杯内灌人熔融的低熔点合金， 合金凝固后锚杯内便形成一个 楔形塞子；
2) 钢束受拉后，这一塞子在锚杯中越楔越紧，外界拉力通过锚杯传给钢束； 3) 热铸锚张拉端的锚杯有插销或内螺纹，以便和张拉设备相连； 4) 锚杯出口部分填充环氧树脂，防止金属之间的磨损腐蚀。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索种类与构造
平行钢筋索：高强钢筋平行布置组成，标准强度不低于1470MPa 施工操作过程繁杂，索中钢筋都有接头，目前很少使用
钢丝索
平行钢丝股索PWS 平行钢丝索PWC 半平行钢丝索
采用镀锌高强钢丝，其标准强度不低于 1600MPa，常采用5或 7镀锌钢丝制造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
一、拉索的种类、构造及防护
拉索种类与构造
每一根拉索都包括钢索和锚具两大部分。钢索承受拉力，设置在钢 索两端的锚具用来传递拉力。钢索作为斜拉索的主体主要有如下几种形 式：平行钢筋索、钢丝索（平行钢丝股索Parallel-Wire-Strand、平行 钢丝索PWC、半平行钢丝索）、钢绞线索（平行钢绞线索、半平行钢绞 线索）、封闭式钢缆、单股钢绞缆。
结 飘浮体系 构 半飘浮体系 体 塔梁固结 系 刚构体系
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 主梁的立面布置
主梁的边跨和主跨比 主梁端部处理 主梁高度沿跨长的变化
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
主梁的横截面布置-截面形式
重庆长江二桥
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混凝土主梁横截面形式
8) 随着梁高的进一步降低，主梁底与横梁平 齐，形成（带肋）板式边主梁；
9) 主梁截面带有风嘴尖角，以适应大跨径斜 拉桥的抗风要求；
10)横梁间距一般取拉索距离的一半； 11)桥宽与跨径较小时，梁高进一步降低成为
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
三、主梁构造特点
主梁的立面和横截面布置 主要尺寸拟定 混凝土主梁中钢筋（束）的布置 钢—混凝土结合梁的构造特点
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
主梁的立面布置
结构体系和布置
主梁的边跨和主跨比 主梁端部处理 主梁高度沿跨长的变化
索安装的难度，受到越来越多重视；
4) 但是，受结构变形影响，每根钢绞线的张拉力均不相同，如何在保证
总索力准确的同时使每根钢绞线的最终应力均匀是施工的关键。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索的防护
高强度钢材在长期高应力及应力变化状态下工作，防腐是提高其使 用寿命的关键拉索防护分为钢丝防护和拉索防护两个方面。
板式截面，主梁高度仅50cm左右； 12)采用平板后，施工模板极为简单，成本大
大降低。
同济大学桥梁工程系 王志强
Helgeland Bridge
Evripos Bridge
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混凝土主梁横截面形式
13)整体箱形截面具有很大的抗弯及抗扭刚度， 适用于单索面和双索面斜拉桥；
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 拉索端部的锚具
夹片式群锚
1) 由后张法预应力体系演变来的拉索锚具，但抗疲劳性能要求高；
2) 钢绞线进入群锚的锚板前，先穿过连接钢筒，钢筒的尾端与锚垫板连
接，在拉索张拉完毕后注入水泥浆（钢绞线不可更换）或油脂（钢绞
线可更换）；
3) 夹片式群锚的优点是可以逐根钢绞线单独张拉，从而降低了超长斜拉
3) 钢锚固梁使拉索锚固区塔柱受力明 确，主要由钢锚梁承担局部荷载。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
利用钢锚箱对称锚固
1) 钢锚箱对称锚固——塔柱内 壁锚固区埋设带锚梁的钢箱， 拉索锚固在锚梁上，钢箱承 担拉索产生的局部拉应力， 塔柱承担钢锚箱传来的整体 压力或偏心压力；
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
二、拉索锚固构造
拉索与主梁的锚固构造
在混凝土箱梁顶板设置锚固构造（锚固块）
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
在箱梁内锚固构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
在梁体两侧和梁底设锚固
缆索承重桥梁—斜拉桥（四）
_____________________________ 王志强，同济大学桥梁工程系，桥梁馆 404 室 联系电话：65983115-2404：Email: wangzhiq@tongji.edu.cn
1
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
斜拉桥的构造
一、拉索的种类、构造及防护 二、拉索锚固构造 三、主梁构造特点 四、索塔的构造和截面尺寸
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造 拉索端部的锚具
墩头锚
1) 镦头锚——钢丝穿过多孔锚板后末端镦粗，镦粗后的钢丝头将钢丝 拉力传递到锚板（端锚）上；
2) 锚板有外螺纹用于安装螺母，张拉端锚板连接带有内螺纹的套筒以 便与张拉设备连接。
同济大学桥梁工程系 王志强
同济大学桥梁工程系 王志强
பைடு நூலகம்
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
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
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
单索面钢主梁横截面形式
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混凝土主梁横截面形式
1) 分离双箱截面为早期斜拉桥的截面形式，带有常规 箱梁桥的痕迹，模板比较简单；
2) 随着对密索体系受力特性的认识，主梁高度大大降 低，箱体逐渐减小，发展为倒梯形箱；
3) 外侧斜腹板、内侧竖腹板的倒梯形箱形截面形式有 利于抗风稳定；
4) 桥面较宽时发展为分离三角形边箱形式，通过横梁 及桥面板联系在一起，横截面外侧做成风嘴状以减 少迎风阻力，端部加厚以锚固拉索，截面接近流线 形，抗风稳定性好。
1、钢丝的防护 钢材本身应不含有腐
蚀成份，并有足够的抗拉 强度和良好的耐候性能结 构，保护措施有：镀锌、 镀防锈油脂和涂防锈底漆 等。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索的防护
2、拉索的防护（涂料、卷带、套管和塑料缠绕等）
1）拉索外面用多层玻璃纤维缠绕并加涂沥青或环氧树脂形成玻璃钢外壳防护 2）拉索外套钢套管，管内压注水泥浆，管内拉索用玻璃纤维缠绕，加涂沥青， 钢套管外涂防锈漆； 3）拉索套在高密度聚乙烯套管内，管内再压注水泥浆填满空隙； 4）拉索套在PE管内，除在管内压注水泥浆外，管外再缠绕环氧树脂玻璃纤维 形成玻璃钢外壳保护； 5）在拉索外面热挤压高密度聚乙烯套管； 6）在热挤压高密度聚乙烯套管前，对拉索表面进行铝粉或锌进行金属喷涂， 或先用聚酯带缠包后进行热挤压PE套管。
Parallel Wire Cable
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索端部的锚具
锚具的主要构造为：锚杯、锚圈、锚垫块、填充固化料、防漏板及夹片等，为 便于穿索、张拉，在锚具的尾部须设置张拉连接器及引出杆连接等附属构造。
热铸锚 墩头锚 冷铸锚 夹片式群锚
同济大学桥梁工程系 王志强
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
混合梁
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
主要尺寸拟定
主梁高度h：h=1/50~1/200
主梁宽度B: 主梁宽与主跨的比值宜大于1/30，与主梁高 的比宜大于8
设置预应力筋外，还可在中间增设隔板并布置预应力筋。
同济大学桥梁工程系 王志强
桥梁工程（下）
斜拉桥主梁、索塔及锚固构造
拉索在塔柱上对称锚固
1) 钢锚梁对称锚固——将钢锚固梁支 承于塔内壁的牛腿凸块上，拉索穿 过塔壁锚固在钢锚固梁两端的锚块 上；
2) 钢锚固梁承担拉索的水平分力和局 部弯矩，拉索的垂直分力由钢锚固 梁通过牛腿传给塔柱；