斜拉桥发展史及现状综述

从斜拉桥看桥梁技术的发展

姓名：马哲昊

班级：1403

专业：建筑与土木工程

学号：143085213086

摘要: 介绍了国内外斜拉桥的发展历史,综述了现今斜拉桥发展的现状,并分析了斜拉桥的结构形式和布置形式及其经济效益，并简述了其中的桥梁技术，对今后斜拉桥的发展做出展望。

关键词: 斜拉桥；发展史；现状；展望

Abstract: the paper introduces the domestic and foreign in recent decades history of Cable-stayed bridge.the paper summarized the The structure of cable-stayed bridge and the Economic benefits and Introduced the technology of it.the direction of further research in the future was put forward.

Key words: Cable-stayed bridge; Review; Looking forward to

1.斜拉桥的发展

1.1 斜拉桥的历史

斜拉桥是一种古老而年轻的桥型结构。早在数百年前，斜拉桥的设想和实践就已经开始出现，例如在亚洲的老挝，爪哇都发现过用藤条和竹子架设的斜拉结构人行桥。在古代，世界各地也都出现过通行人、马等轻型荷载的斜拉结构桥梁在 18 世纪，德国人就曾提出过木质斜张桥的方案，1817 年英国架成了一座跨径为 34m 的人行木质斜张桥，该桥的桥塔采用铸铁制造，拉索则采用了钢丝。以后在欧洲的很多国家都先后出现了一些斜拉桥，如 1824 年，英国在 Nienburg 修建了一座跨径为 78m 的斜拉桥，拉索采用了铁链条和铸铁杆，后来由于承载能力不足而垮塌。1818 年，英国一座跨越特威德河的人行桥也毁于风振。现在看来，这些桥梁的垮塌主要是由于当时工业水平的限制、对斜拉桥这样高次超静定结构体系缺乏理论分析方法和技术手段以及桥梁结构构造存在缺陷。世界上第一座现代化的大跨径斜拉桥诞生于 1955 年，在第二次世界大战结束后，Dischinger 在瑞典设计建成了 Stromsund 桥。该桥主跨 182.6m，全桥采用斜拉式结构，主梁为钢板梁，中间用横梁连接，双塔式，每塔只用了两对高强钢丝拉索，梁上索距 35m 左右，梁高 3.25m 为跨径的 1/56，塔高 28m 为跨径的 1/6.5。这座桥在现代的观点来看虽然在细节上存在着一些不足，如桥面采用的分离的混凝土梁，索塔的造型缺乏美感等，但在桥梁结构上却开创了一个新的纪元，创造出了一种新的桥梁体系，且这种桥梁结构拥有着诸多优点：

①用少量拉索取代了深水桥墩，不但节省了费用、降低了施工难度，而且有效的提高了桥梁的跨越能力，利于通航和排洪。

②拉索作为主梁的中间弹性支承，使得在桥梁跨径增大的同时，主梁的梁高却可以减小，从而使主梁本身以梁以及段引桥的造价得以降低。

③拉索自锚固于主梁上，梁身能够得到免费的预压应力，在很多情况下，尤其对于中等跨径桥梁是有利的，和悬索桥相比还可以节省庞大而昂贵的地锚。

④拉索和索塔、主梁组成了多个三角形结构，稳定性高，刚度大。静、动力性能都良好。

⑤整体结构新颖，造型美观。

斜拉桥这种新桥型的的出现，以其先进的技术，经济的造价、美观的外形，很快的得到了社会的认同，并在许多国家得到了推广，从Stromsund 桥建成后的第二年起，诸多有名的斜拉桥相继诞生，且发展的速度很快，平均每年就能完一座斜拉桥的修建。早期的斜拉桥结构大多采用当时盛行的轻型钢结构正交异性桥面板，各桥不仅在形式上不尽相同，

各具特色，而且技术构思上也互有区别。在这个过程中，斜拉桥在世界各地也逐渐广泛流行起来。

1.2 国外斜拉桥的发展

从全世界的范围来看，20 世纪中期，由于结构分析技术的进步、高强材料和新施工方法的应用以及防腐技术的发展，推动了大跨径斜拉桥的发展。从 20 世纪70 年代开始，斜拉桥开始进入高速发展的阶段，直到 20 世纪 90 年代，斜拉的跨径已经进入以前悬索桥适应的特大跨径范围，建造的数量也越来越多。斜拉桥的跨径的世界记录是斜拉桥发展的重要标志。斜拉桥的跨径记录在上世纪 70 年代到 80 年代缓慢发展，从 90 年代开始跨径记录则不断被刷新（表 1.1）。

从全世界第一座建成的斜拉桥—瑞典 Stroemsund 桥

（74.7m+183.0m+74.7m）开始，欧洲国家开始出现了一系列稀索结构的钢斜拉桥。1957 年德国建成的杜塞尔多夫北桥，跨径组成为 108m+260m+108m，主梁为钢结构，高度 3.12m；钢塔高 41m，横向不设置横梁；拉索呈竖琴形布置，索距为36m。1959 年德国克隆建成的 Severin 桥，主跨 302m，首次采用“A”形主塔，结合斜索面，首次采用主梁漂浮体系，也是首座非对称、独塔双跨斜拉桥。1962 年在委内瑞拉建成了的马拉开波桥是世界上第一座混凝土斜拉桥，该桥由意大利 Morandi J 设计，主跨跨径为 235m，主梁为带挂孔的悬臂体系。20 世纪 60 年代开始，随着计算机技术的广泛应用，密索体系的斜拉桥开始出现，解决了过去稀索体系斜拉桥存在的主梁重且配筋多的缺陷。1967 年德国波恩

建成的弗瑞德里西—埃伯特桥是单索面密索体系斜拉桥，主跨 280m，该体系的优点还包括锚固点的集中力较小，易于悬臂施工，为期后修建的斜拉桥作出了典范。在密索体系出现后，主梁支撑间距缩短，主梁的高度得以降低，主梁的柔薄化成为了斜拉桥发展的新趋势。特别是对于混凝土主梁而言，梁高的减小对于恒载的降低有尤其重要的意义，例如：1985 年建成的美国 East Huntington 桥，独塔主跨 274.32m，梁板式主梁高1.52m，高跨比为 1/180。1988 年建成的美国 Dame Point 桥，双塔主跨 396.24m，主梁高 1.524m，高跨比为 1/260。1991 年建成的挪威 Skarnsundet 桥，双塔主跨 530m，主梁高2.15m，高跨比为 1/274。可以看出，斜拉桥主梁的柔薄化，使得高跨比视跨径大小、主梁材料、结构形式等在 1/150～1/300 之间变化，甚至可以更低。上世纪末，斜拉桥的发展向着大跨径和特大跨径不断进军。法国 1994 年修建的跨径为 856m 的诺曼底大桥和日本 1998 年修建的跨径为 890m 的多多罗大桥标志着斜拉桥进入了特大跨径领域。斜拉桥的复兴与辉煌也被认为是 20 世纪下半叶桥梁界最重要的事

1.3 国内斜拉桥的发展

斜拉桥在我国的发展起步较晚但发展速度很快。我国第一座斜拉桥为1975 年交通部重庆科学研究所设计和指导施工的四川云阳桥。由于尚处

“文革”时期，各方面条件受限，该桥是在一座人行吊桥的桥墩和桥塔基

础上改建而成的试验桥，桥宽仅能维持单车道 3.75m，主跨跨径 75.84m。

虽然该桥在结构和外形等方面存在一定不足，但云阳桥的成功修建为我国

斜拉桥的进一步发展提供了宝贵了的经验。1975～1985 年是我国斜拉桥

的起步阶段，在这期间，我国共修建了各式的混凝土斜拉桥 15 座，以

1980 年修建的主跨为 128m 的三台涪江桥和 1982 年建成的主跨 220m 的

山东济南黄河斜拉桥为代表。这标志着我国已基本掌握大跨度斜拉桥设计

与施工技术。1985 年后，随着国家经济建设和公路交通的发展，我国的斜

拉桥建设进入高速发展阶段。尤其在 1990 年以后，全国各地大规模修建

高速公路和改渡为桥，迎来了公路建设的第二个春天。临江、城市对跨江

河交通的迫切需求，使得跨径适用范围广、外形美观且具有现代感的斜拉

桥成为我国跨江、跨河桥型的首选。在这期间，我国斜拉桥修建数量迅速

增加。据不完全统计，我国 1986～1990 五年间造成斜拉桥 33 座，

1991～1995 五年间建成 43 座，1996～2000 五年间建成 33 座（图

1.1）。