大跨度斜拉桥

大跨度斜拉桥
斜拉桥是将斜拉索梁端分别锚固在塔和梁上，形成主梁、索塔和斜拉索共同承载的结构体系。

其中主梁和索塔以受压为主，斜拉索受拉。

斜拉索的结构原理可通过与连续梁桥对比来说明。

作用为均布荷载下相同跨度斜拉桥和梁旭梁桥的主梁弯矩图对比，斜拉桥的拉索为主梁提供弹性支承，主梁受力跨度小，与同跨度梁相比弯矩分布均匀且绝对值小。

和显然，拉索布置越密集，主梁的弯矩也就越小，因此，斜拉桥是可以使用与大跨度桥梁的结构体系。

相反，连续梁桥当跨度达到一定程度以后，由于梁的弯矩过大，需要采用比较大的结构截面来确保安全，设计很不经济。

斜拉桥更重要的特征是拉索的初始张力可以按设计者的意图来进行调整，通过索力优化实现主梁弯矩分布较合理的目的。

一、大跨度斜拉桥的主要类型
斜拉桥结构体系有多种划分方法，下面根据不同分法介绍结构体系的力学特征（如图1所示）。

1、塔梁之间的结合方式
塔梁之间的结合方式对斜拉桥的受力特性有重要的影响。

根据塔梁之间结合之间结合方式的不同，斜拉桥结构体系分为漂浮体系、支撑体系、塔梁固结体系和刚构体系等多种形式。

漂浮体系是指主梁在顺桥向变形不受索塔约束，主梁水平荷载不直接传递到索塔的结构形式。

支撑体系是指塔梁之间有竖向支承、并在顺桥向有一定水平约束的结构形式，其中半漂浮体系在顺桥向无约束。

塔梁固结体系是指塔梁之间固结，但塔与墩之间用支座传递荷载的结构形式。

刚构体系是指塔、梁、墩三者之间固结的结构，这种结构体系的刚度比较大，结构变形小，索塔部位不需要设置支座，结构围护容易，施工过程中结构稳定性比较好。

a）漂浮体系
b）支撑体系
c）塔梁固结体系
d）刚构体系
二、大跨斜拉桥的构造措施及力学特点
1、拉索的锚固方式
根据拉索的锚固方式不同，斜拉桥可分为自锚式、地锚式和部分地锚式三种结构体系。

自锚式结构体系是斜拉桥中一种最普通的结构形式，全部拉索都锚固在主梁上，主梁为受压结构，当索塔两侧的拉索张力水平分量相等时或者漂浮和半漂浮结构体系，主梁的轴力自相平衡，索塔不承担主梁的水平力。

地锚式斜拉桥是将边跨拉索锚固在独立锚踮上的结构体系。

部分地锚式斜拉桥的结构受力介于自锚和地锚结构体系之间，跨中一部分主梁受拉，其余均为受压。

2、拉索的布置形式
斜拉桥根据索面数量分为单索面、双索面和多索面三中结构体系，双索面又可分为双平行索面和双斜索面。

3、索塔
在斜拉桥中，索塔是将索力传至基础的关键构件，其内力主要是索力和自重作用下产生的轴压及对应的弯矩（如图2）。

索塔的斜拉桥的一个标志性构件，是桥梁景观设计的重要元素，设计时对索塔的造型应引起足够重视。

索塔的基本形式可以按沿桥纵向和沿桥横向分别来讨论。

大多数斜拉桥采用单柱式；只有当设计要求桥塔的纵向刚度很大时，或者需要4根塔柱来分散塔架的内力时，索塔可做成倒V形与倒Y形。

倒V形索塔也可增设一道中间横梁变为A形。

a）单柱形
b）倒V形
c）倒Y形
4、斜拉索
拉索是斜拉桥的重要组成部分，起到传递主梁荷载至索塔的作用。

斜拉索主要由钢索、两端的锚具、减震装置和保护措施组成。

一根拉索可划分为两端的锚固段、过渡段和中间段三个部分。

其中锚固段用来将拉索分别固定在索塔和主梁上，分为固定端和张拉端两种；过渡段包括锚垫板、导索管和减震器、填充材料；中间段即为索体。

5、主梁
主梁是直接承受桥梁使用荷载的构件。

斜拉桥主梁根据制作材料不同有钢梁、混凝土梁、组合梁和混合梁四种形式。

分别称之钢斜拉桥、混凝土斜拉桥、组合斜拉桥和混合斜拉桥。

跨度在400m以下的双塔斜拉桥宜采用混凝土主梁；主跨600m以上的斜拉桥宜采用钢主梁或混合主梁；其他跨径的桥梁可通过多方案比选确定。

钢主梁或者组合主梁的拉索锚固间距宜设计8~16m，混凝土主梁为6~12m。