斜拉
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oll
developing
for the
recent
years,and will
promising application prospects.
Keywords:circular steel tube with tapered end;varying cross-section;experimental investigation
120.斜拉一悬索协作体系桥特点及适用场合
李天飞1
张哲1 石 磊1
许福友1
余报楚2
(1.大连理工大学土木水利学院,辽宁大连116024;
2大连水产学院土木工程系,辽宁大连116023)
摘要:斜拉一悬索协作体系桥由斜拉桥和悬索桥结合衍生而成,吸收了两者的优点,具有 超大跨越能力,对该桥型特点及工程适用场合作了总结。收集了世界各地35座斜拉一悬吊协 作体系桥设计方案和实桥资料,对其地域分布、发展历程、跨径、工程应用情况进行了分析。结 果表明:对于斜拉—悬吊协作体系桥,我国提出的设计方案最多,而美国建造实桥最多,主跨超 500m的方案约占2/3,主跨超过1000m的超大跨径设计方案约占一半,近年来发展迅速,应用前 景广阔。 关键词:斜拉—悬吊协作体系桥;已建桥梁;设计方案;适用性
type
of combined bridge possesses the ability of spanning
ultra—long
suInrrla—
distance,and its characteristics and appropriate occasions for
engineering
application
3斜拉一悬索协作体系桥汇总
为r较全面了解斜拉一悬吊协作体系 桥发展历程、地区分布、跨径、实桥建设和设 计方案对比情『兄,本文共收集到国内外从 】9世纪IfI期至今,共35座斜拉悬索协作 体系桥实桥和设计方案,列于表1.主要包
罔1
Fig.1
乌江大桥 WuJ iang Bridge
含桥铝、圜家、跨径和设汁或竣上时问。由 于条件所限.有些已建桥梁和设汁方案可能 未被统计仵内。
32
33
从此以后.斜拉~悬索协作体系桥受到我国 桥梁设汁_丁.作者的特别推崇,lj年左有的时 间在不|亩:】地区十多个设计方案如雨后春笋般 出现,而且多数都是大跨度方案,该桥型也似 乎重新焕发生机。
2007
34
大桥改造 大连庄河 建设大桥
Chicago North
中国 美国 AVCnUc桥
1j11110土15
跨径(n1) E跨246公铁两用
/
时间
18j1
所有35座斜拉一悬索协作体系桥(包 括设训4方案)分布在15个国家,主要在亚 洲、欧洲和北美洲,分别有18、12和5座。 在我国有15个设汁方案.接近半数,/fi过到 日前也仪有鸟汀大桥已经顺利竣工验收通 车。在美国有4座斜拉悬索协作体系桥, 其中3座都是19世纪建造的,至今已经100 多年历史.还有l座Chicago
直布罗陀 海峡桥
Beauhamois
西班牙 摩洛哥
1 987
5000
5000T
1 991
12
2000()j蘸)
13
桥加固
Trancarville
4
加拿人 法围
54.18一l 76.78十5
4.48
1 988
1991
桥加固
1j
100
1500—400
600—
1991
1zmil桥 汕头海湾大桥 Salazar桥加固 贵州南盘江桥 台湾高屏溪桥 广东琼州海峡桥 广东伶仃洋西拼 广东伶仃洋东桥 乌江大桥 香港昂船洲桥 B.aIi海峡桥 上海市崇明
斜拉一悬吊协作体系具有很多优点,但也
有其幽有的缺点:(1)施T工艺及机具更 多、巫复杂;(2)体系受力及外形存在间断 性;(3)施T过程斜拉和悬索部分线形控制 和协调更困难。很难讲斜拉桥、悬索桥和 斜拉悬吊协作体系桥,哪种桥型更好,不 同桥型各有千秋,要根据具体地形、经济和 施工条件、跨度、景观和抗风抗震要求等多 种冈素进行综合比选。
are
engineering
application
status
analyzed.The results reveal that the largest number of design
bridge
are
projects of cable-stayed-suspension
proposed
in
our
country,while it is in America for
Suitable situation and engineering application of cable。‘stayed・‘suspension bridges
Li TianFeil,Zhang Zhel,Shi Leil,Xu Fu Youl,Yu Bao Chu2’ (1.School of Civil&Hydraulic Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China; 2.school of civil engineering,Dalian fisheries college,Dalian 116024,China) Abstract:Combined Cable-stayed Suspension Bridg absorbs the superiorities of cable-stayed bridge and suspension bridge.This
2007
35
全长128
2007
——673——
第一篇基本理论 碇.H斜拉Ⅸ为混凝十梁,悬吊区为钢梁.人 幅度降低造价,无疑它是大跨度桥梁中有力 的竞争方案。卡t:if占在不久的将来,住我国桥 梁T作者的共同努力下,必将会成功建造数 座有相当影响力的斜拉一悬吊协作体系
20
500—1000一120()一
1996
1000+500(方案)
21
中国 中国 中国 中国 印尼 中国
2'10+1()(Jf)+2401A案J
31
1 997 1997 1 997
22 23 2
4
9十1 400—31 9(^嚷) 66+288-r
66
300—1000—300(方案) 主跨2300(方案J 680—2300—680(方案】 主跨1652(方案) 263+800十263(方案)
130+40f)+1
30
l㈣7
1998
25
26
200 J 2003
2005
越江通道桥
27
浙江两堠门大桥 大连湾跨海大桥 大连金州
中国 中国 中国
28
29
2006
海湾大拼
30 31
(初步设计) 中国 中国 中国 中国 (方案) (方案) 305・]700・305(方案)
28—6j十28
/
江苏润扬大桥 黄浦江大挢 鄂东长江大桥 大连圣岛
are
rize&For cable-stayed—suspension bridges,thirty five practical throughout the world
are
structures
and design projects
collected,and the region distribution,time development history,spans,
2斜拉一悬索协作体系桥特点
斜拉~悬吊协作体系桥是在传统的斜 拉桥和悬索桥基础上发展起米的一种相对 较新的具有超大跨越能力的组合结构桥 型。之所以出现斜托一悬吊协作体系桥, 是因为该体系融合了斜拉桥和悬索桥各自 的一些优点。协作体系优点包括:(t)桥塔 高度可以比斜拉桥更低,施工难度更低,风 振和地震响应更小;(2)悬臂施工长度及斜 拉索长度【叮以l;t糸;I-拉桥更短,稳定性更好; (3)主梁压力町以比斜拉桥更/j、,设计选型 更加自由,跨径更大;(4)锚碇可以比悬索 桥更小,降低施工难度和风险;对于自锚式 斜拉悬索协作体系桥还可以取消庞大 的)锚碇。(5)扭转频率比悬索桥更高,抗 风稳定性因此也更好;(6)跨中活载和温度 挠度比恳索桥小;(7)由于斜拉部分强度和 刚度的加强作用,跨径也Ⅱ,以比悬索桥更 大;(8)_[作面更多,施工周期更短。尽管
Ⅷ言
目前已经建成的大跨度斜拉桥,有主跨
为856m的法国诺曼底大桥和主跨为890m
基金项目:国家交通部西部建设基金(200631882350)。 作者简介:李天飞(197l一),男,吉林榆树人,工学博士。
笛翕主毳喜;淼鬻慧詈磊喜
船洲大桥和主跨为1088m的苏通大桥。然 而随着跨度的增大,诸多问题也随之凸显: 一671—
2
3 4
1867
1873 1883 190 4 1 938
主跨122
286—186+286
37。163,37
Brooklyn桥 BonhoITtlme桥 汉堡易北河桥 科隆一梅尔
6百度文库
主跨753(方案) 91‘315—9】(方案’ 350十800一35fJ(方案)
7
949
海姆桥
8 】968
贝尔特桥
9
丹麦
4.2发展历程 从1854年在美国尼砸加拉瀑布附近建 成的第一座公铁两用斜拉悬索协作体系桥 至今已有150年的历史。该桥型诞生后的半 个¨j=纪内.住美国、英同和俄国建成r j座该 类型桥梁,其lfI最为著名的j与属由罗勃林主 持设计的主跨为。186m的Brooklyn桥,见图 3。在20 f_|_c纪大部分时期内斜拉一悬索协作 体系桥主要限于方案设计。一直没有付诸于 实际T程应用。直到20世纪8()年代末90 年代初,在加拿大、法国和葡萄牙各有一座桥 在加同时成功采用_r斜拉一悬索协作体系。
——672
l
20.斜拉一悬索协作体系桥特点及适用场合
国内外斜拉一悬索协作体系桥梁表1
Summary of Cable—-Stayed—-Suspension Bridges Tab.I 编号
1
4斜拉一悬索协作体系桥统计分析
4.1地区分布
桥名 尼亚加拉瀑布枥 Ohio桥
Albem Bridge
国家 美国 美剧 英国 美国 俄国 德国 德国
the completed practical bridges The
percentage
of design projects with main spans exceed 500m is
around 2/3 and exceed 1000m is 50%.It has been rapidly
take
(1)主梁压力过大;(2)悬臂施j二静力和动力 稳定性;(3)超长拉索振动;(4)超高桥塔稳 定性。悬索桥比斜拉桥具有更强的跨越能 力,可以解决斜拉桥主梁压力问题,在很大 程度上避免J,拉索振动问题,桥塔高度也得 以大大降低。不过也面临另外一些问题: (1)施工状态抗风稳定性尽管0斜拉桥 关注方面有所不同,但仍然存在风致振动稳 定性问题;(2)成桥状态的抗风稳定性比相 同跨径的斜拉桥大幅降低;(3)需要修建巨 大的锚碇,尤其当锚碇设置在深水区时,施 _T.难度及费用剧增;(4)与同等跨度的斜拉 桥相比,其造价一般偏高。当传统斜拉桥和 悬索桥都无法较好地满足设计要求和限制 条件时,斜拉一悬吊协作体系应运而生。该 桥型锥形由Dischinger于1938年提出,最 初在美国得到发展,设计大师罗勃林为此做 了奠基性工作。后来加拿大、法国和葡萄牙 等国原有桥梁加【直|,采用了斜拉一悬吊协作 体系方案。2()世纪90年代.我国桥梁上作 者提出了多个斜拉悬吊协作体系桥设计 方案,真可谓得到了蓬勃发展。蒙云教 授1=4和肖汝诚教授…’为此做r f‘分有 意义的探索和尝试,将其用T二实际工程建 设.并多次提出协作体系设汁方案。随后义 有众多文献i…对其进行J,多方而的研 究。图1为1 997年在我国成功建成的主跨 为288m的乌江大桥:
400十1
500
4
400(方案)
1978
North
Messina
10
Strail桥
ll
意大利
主跨3300(方案) 2625。2625—2625(方案)
2000
f
1976
Avenuell纠桥于2007年竣工投入使用,见图 2。另外,在英同、俄罗斯、法国、葡萄牙、加 拿大也各建有1座斜拉悬索协作体系桥。
上耳其
2000
600(方案j
199】
16
中国 葡萄牙 中国 中国 中国
主跨62()(方案)
483--10l 4一,t83
图2
1992
Chicago Avenue桥 Chicago Avenue Bridge
】7
18
19
公铁两_I=fj 90—2们一90(方案)
2500
Fig.2
1 993 】993
920・250(方案)
developing
for the
recent
years,and will
promising application prospects.
Keywords:circular steel tube with tapered end;varying cross-section;experimental investigation
120.斜拉一悬索协作体系桥特点及适用场合
李天飞1
张哲1 石 磊1
许福友1
余报楚2
(1.大连理工大学土木水利学院,辽宁大连116024;
2大连水产学院土木工程系,辽宁大连116023)
摘要:斜拉一悬索协作体系桥由斜拉桥和悬索桥结合衍生而成,吸收了两者的优点,具有 超大跨越能力,对该桥型特点及工程适用场合作了总结。收集了世界各地35座斜拉一悬吊协 作体系桥设计方案和实桥资料,对其地域分布、发展历程、跨径、工程应用情况进行了分析。结 果表明:对于斜拉—悬吊协作体系桥,我国提出的设计方案最多,而美国建造实桥最多,主跨超 500m的方案约占2/3,主跨超过1000m的超大跨径设计方案约占一半,近年来发展迅速,应用前 景广阔。 关键词:斜拉—悬吊协作体系桥;已建桥梁;设计方案;适用性
type
of combined bridge possesses the ability of spanning
ultra—long
suInrrla—
distance,and its characteristics and appropriate occasions for
engineering
application
3斜拉一悬索协作体系桥汇总
为r较全面了解斜拉一悬吊协作体系 桥发展历程、地区分布、跨径、实桥建设和设 计方案对比情『兄,本文共收集到国内外从 】9世纪IfI期至今,共35座斜拉悬索协作 体系桥实桥和设计方案,列于表1.主要包
罔1
Fig.1
乌江大桥 WuJ iang Bridge
含桥铝、圜家、跨径和设汁或竣上时问。由 于条件所限.有些已建桥梁和设汁方案可能 未被统计仵内。
32
33
从此以后.斜拉~悬索协作体系桥受到我国 桥梁设汁_丁.作者的特别推崇,lj年左有的时 间在不|亩:】地区十多个设计方案如雨后春笋般 出现,而且多数都是大跨度方案,该桥型也似 乎重新焕发生机。
2007
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大桥改造 大连庄河 建设大桥
Chicago North
中国 美国 AVCnUc桥
1j11110土15
跨径(n1) E跨246公铁两用
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时间
18j1
所有35座斜拉一悬索协作体系桥(包 括设训4方案)分布在15个国家,主要在亚 洲、欧洲和北美洲,分别有18、12和5座。 在我国有15个设汁方案.接近半数,/fi过到 日前也仪有鸟汀大桥已经顺利竣工验收通 车。在美国有4座斜拉悬索协作体系桥, 其中3座都是19世纪建造的,至今已经100 多年历史.还有l座Chicago
直布罗陀 海峡桥
Beauhamois
西班牙 摩洛哥
1 987
5000
5000T
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2000()j蘸)
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桥加固
Trancarville
4
加拿人 法围
54.18一l 76.78十5
4.48
1 988
1991
桥加固
1j
100
1500—400
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1991
1zmil桥 汕头海湾大桥 Salazar桥加固 贵州南盘江桥 台湾高屏溪桥 广东琼州海峡桥 广东伶仃洋西拼 广东伶仃洋东桥 乌江大桥 香港昂船洲桥 B.aIi海峡桥 上海市崇明
斜拉一悬吊协作体系具有很多优点,但也
有其幽有的缺点:(1)施T工艺及机具更 多、巫复杂;(2)体系受力及外形存在间断 性;(3)施T过程斜拉和悬索部分线形控制 和协调更困难。很难讲斜拉桥、悬索桥和 斜拉悬吊协作体系桥,哪种桥型更好,不 同桥型各有千秋,要根据具体地形、经济和 施工条件、跨度、景观和抗风抗震要求等多 种冈素进行综合比选。
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country,while it is in America for
Suitable situation and engineering application of cable。‘stayed・‘suspension bridges
Li TianFeil,Zhang Zhel,Shi Leil,Xu Fu Youl,Yu Bao Chu2’ (1.School of Civil&Hydraulic Engineering,Dalian University of Technology,Dalian 116024,China; 2.school of civil engineering,Dalian fisheries college,Dalian 116024,China) Abstract:Combined Cable-stayed Suspension Bridg absorbs the superiorities of cable-stayed bridge and suspension bridge.This
2007
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全长128
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第一篇基本理论 碇.H斜拉Ⅸ为混凝十梁,悬吊区为钢梁.人 幅度降低造价,无疑它是大跨度桥梁中有力 的竞争方案。卡t:if占在不久的将来,住我国桥 梁T作者的共同努力下,必将会成功建造数 座有相当影响力的斜拉一悬吊协作体系
20
500—1000一120()一
1996
1000+500(方案)
21
中国 中国 中国 中国 印尼 中国
2'10+1()(Jf)+2401A案J
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1 997 1997 1 997
22 23 2
4
9十1 400—31 9(^嚷) 66+288-r
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300—1000—300(方案) 主跨2300(方案J 680—2300—680(方案】 主跨1652(方案) 263+800十263(方案)
130+40f)+1
30
l㈣7
1998
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200 J 2003
2005
越江通道桥
27
浙江两堠门大桥 大连湾跨海大桥 大连金州
中国 中国 中国
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2006
海湾大拼
30 31
(初步设计) 中国 中国 中国 中国 (方案) (方案) 305・]700・305(方案)
28—6j十28
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江苏润扬大桥 黄浦江大挢 鄂东长江大桥 大连圣岛
are
rize&For cable-stayed—suspension bridges,thirty five practical throughout the world
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and design projects
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2斜拉一悬索协作体系桥特点
斜拉~悬吊协作体系桥是在传统的斜 拉桥和悬索桥基础上发展起米的一种相对 较新的具有超大跨越能力的组合结构桥 型。之所以出现斜托一悬吊协作体系桥, 是因为该体系融合了斜拉桥和悬索桥各自 的一些优点。协作体系优点包括:(t)桥塔 高度可以比斜拉桥更低,施工难度更低,风 振和地震响应更小;(2)悬臂施工长度及斜 拉索长度【叮以l;t糸;I-拉桥更短,稳定性更好; (3)主梁压力町以比斜拉桥更/j、,设计选型 更加自由,跨径更大;(4)锚碇可以比悬索 桥更小,降低施工难度和风险;对于自锚式 斜拉悬索协作体系桥还可以取消庞大 的)锚碇。(5)扭转频率比悬索桥更高,抗 风稳定性因此也更好;(6)跨中活载和温度 挠度比恳索桥小;(7)由于斜拉部分强度和 刚度的加强作用,跨径也Ⅱ,以比悬索桥更 大;(8)_[作面更多,施工周期更短。尽管
Ⅷ言
目前已经建成的大跨度斜拉桥,有主跨
为856m的法国诺曼底大桥和主跨为890m
基金项目:国家交通部西部建设基金(200631882350)。 作者简介:李天飞(197l一),男,吉林榆树人,工学博士。
笛翕主毳喜;淼鬻慧詈磊喜
船洲大桥和主跨为1088m的苏通大桥。然 而随着跨度的增大,诸多问题也随之凸显: 一671—
2
3 4
1867
1873 1883 190 4 1 938
主跨122
286—186+286
37。163,37
Brooklyn桥 BonhoITtlme桥 汉堡易北河桥 科隆一梅尔
6百度文库
主跨753(方案) 91‘315—9】(方案’ 350十800一35fJ(方案)
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海姆桥
8 】968
贝尔特桥
9
丹麦
4.2发展历程 从1854年在美国尼砸加拉瀑布附近建 成的第一座公铁两用斜拉悬索协作体系桥 至今已有150年的历史。该桥型诞生后的半 个¨j=纪内.住美国、英同和俄国建成r j座该 类型桥梁,其lfI最为著名的j与属由罗勃林主 持设计的主跨为。186m的Brooklyn桥,见图 3。在20 f_|_c纪大部分时期内斜拉一悬索协作 体系桥主要限于方案设计。一直没有付诸于 实际T程应用。直到20世纪8()年代末90 年代初,在加拿大、法国和葡萄牙各有一座桥 在加同时成功采用_r斜拉一悬索协作体系。
——672
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20.斜拉一悬索协作体系桥特点及适用场合
国内外斜拉一悬索协作体系桥梁表1
Summary of Cable—-Stayed—-Suspension Bridges Tab.I 编号
1
4斜拉一悬索协作体系桥统计分析
4.1地区分布
桥名 尼亚加拉瀑布枥 Ohio桥
Albem Bridge
国家 美国 美剧 英国 美国 俄国 德国 德国
the completed practical bridges The
percentage
of design projects with main spans exceed 500m is
around 2/3 and exceed 1000m is 50%.It has been rapidly
take
(1)主梁压力过大;(2)悬臂施j二静力和动力 稳定性;(3)超长拉索振动;(4)超高桥塔稳 定性。悬索桥比斜拉桥具有更强的跨越能 力,可以解决斜拉桥主梁压力问题,在很大 程度上避免J,拉索振动问题,桥塔高度也得 以大大降低。不过也面临另外一些问题: (1)施工状态抗风稳定性尽管0斜拉桥 关注方面有所不同,但仍然存在风致振动稳 定性问题;(2)成桥状态的抗风稳定性比相 同跨径的斜拉桥大幅降低;(3)需要修建巨 大的锚碇,尤其当锚碇设置在深水区时,施 _T.难度及费用剧增;(4)与同等跨度的斜拉 桥相比,其造价一般偏高。当传统斜拉桥和 悬索桥都无法较好地满足设计要求和限制 条件时,斜拉一悬吊协作体系应运而生。该 桥型锥形由Dischinger于1938年提出,最 初在美国得到发展,设计大师罗勃林为此做 了奠基性工作。后来加拿大、法国和葡萄牙 等国原有桥梁加【直|,采用了斜拉一悬吊协作 体系方案。2()世纪90年代.我国桥梁上作 者提出了多个斜拉悬吊协作体系桥设计 方案,真可谓得到了蓬勃发展。蒙云教 授1=4和肖汝诚教授…’为此做r f‘分有 意义的探索和尝试,将其用T二实际工程建 设.并多次提出协作体系设汁方案。随后义 有众多文献i…对其进行J,多方而的研 究。图1为1 997年在我国成功建成的主跨 为288m的乌江大桥:
400十1
500
4
400(方案)
1978
North
Messina
10
Strail桥
ll
意大利
主跨3300(方案) 2625。2625—2625(方案)
2000
f
1976
Avenuell纠桥于2007年竣工投入使用,见图 2。另外,在英同、俄罗斯、法国、葡萄牙、加 拿大也各建有1座斜拉悬索协作体系桥。
上耳其
2000
600(方案j
199】
16
中国 葡萄牙 中国 中国 中国
主跨62()(方案)
483--10l 4一,t83
图2
1992
Chicago Avenue桥 Chicago Avenue Bridge
】7
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公铁两_I=fj 90—2们一90(方案)
2500
Fig.2
1 993 】993
920・250(方案)