斜拉桥

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1 主梁的构造
主梁的作用：
1、将恒、活载分散传给拉索。梁的刚度越小，则承担的弯矩越小； 2、与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分，主梁承受的力主要是拉索的 水平分力所形成的轴压力，因而需有足够的刚度防止压屈； 3、抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结构。
主梁的型式：
1、实体梁、板式；2、箱型截面梁；3、叠合梁；4、钢桁梁
斜拉桥多数是自锚体系。只有在主跨很大边跨很小时，少 数斜拉桥才采用部分地锚体系。
图1-11 西班牙卢纳桥
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（6）矮塔/部分斜拉桥体系
按塔高分类：常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥 矮塔部分斜拉桥受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间。
图1-12 矮塔部分斜拉桥
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二 斜拉桥的构造
1 主梁的构造
2 索塔
3 拉索
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单索面箱形截面主梁
（a）法国布鲁东纳（Brotonne）桥
（b）美国日照（Sunshine Skyway）桥
单箱单室： 采用斜腹板，可以改善抗风性能，又可减小墩台的宽度，且箱形截面的抗 扭刚度也大。
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单箱三室：
30100
1.5% 1.5%
300
4900
2650
15000
2650
4900
宽达30-35m，悬臂施工时， 须将截面分成三榀，先施 工中间箱，待挂完拉索后， 再完成两侧边箱的施工， 呈品字形前进，将截面构 成整体。
12
海参崴俄罗斯岛跨海大桥（L=1104,2012）成为全世界第三座跨度超过千米的 13 斜拉桥，全球主跨最长的斜拉桥。
（ 286+560+560+560+286m ,2003年）
2003 年建成的希腊 Rion-Antirion 桥（安蒂 里奥大桥）跨越科林斯海湾，水深达65米， 岩床深 500 米， 2000 年重现期的地震最大峰 加速度1.2g，半岛以每年8-11mm速度漂离大 陆，五跨连续全漂浮斜拉桥的抗震体系 (L=560m) ，可滑动的加筋土隔震基础 (2530m钢管桩加固，3m垫层)
（c）扇形
布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布置方式的优点，在 设计中获得广泛应用。
31
（3）索距的布置
“稀索”与“密索” 密索体系优点如下： 1、索距小，主梁弯矩小（主梁上索距一般混凝土梁是4-10m，钢梁是1220m）； 2、索力较小，锚固点构造简单； 3、锚固点附近应力流变化小，补强范围小； 4、利于伸臂架设； 5、易于换索。 6、斜拉桥采用悬臂法架设时，索间距宜为5～15m。
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（1）实体梁式和板式主梁
构造简单和施工方便的优点；一般仅适用于双索面斜拉桥；
梁高较矮时，截面空气阻力小，在空气动力性能方面是合理与有效的，特 别当桥面宽度增大到整个截面近似于一块平板时。
但抗弯、抗扭能力较小，截面效率较低。跨径不大。
3060 30 100 50
1.0%
1125
1.5%
150
1125
38
（4）刚构体系
塔梁墩相互固结，形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。
优点： 既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；结构的 整体刚度比较好，主梁挠度又小。 缺点： 主梁固结处负弯矩大； 应用于双塔斜拉桥中时要求墩身具有一定的柔性； 比较适合于独塔斜拉桥。
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（5）部分地锚体系
按照斜拉索的锚固方式分类：自锚式、地锚式
放射形
竖琴形
扇形
图1-8 斜拉索立面布置方式
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（a）辐射形
布置的斜拉索沿主梁为均匀分布，而在索塔上则集中于塔顶一 点。由于其斜拉索与水平面的平均交角较大，故斜拉索的垂直分力 对主梁的支承效果也大，但塔顶上的锚固点构造复杂；
（b）竖琴形
布置中的斜拉索成平行排列，在索数少时显得比较简洁，并可简化 斜拉索与索塔的连接构造，塔上锚固点分散，对索塔的受力有利，缺 点是斜拉索的倾角较小，索的总拉力大，故钢索用量较多。
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鹿特丹的超现代伊拉斯缪斯大桥
17
长沙洪山庙大桥
18
香港昂船洲大桥,全长1614米，主跨1018米，为圆形独柱分离流线型双箱斜拉桥， 塔高298米。大桥于2003年动工，2009年竣工。
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斜拉桥：主梁、索塔和斜拉索
主梁：
一般采用混凝土结构、钢－混凝土组合结构、钢结构或钢和 混凝土混合结构；
里程碑式意义：
3
现代斜拉桥里程碑：
第一座现代化斜拉桥－瑞典Stromsund桥（斯特罗姆海峡桥），德国DEMAG 公司迪辛格设计（L=182.6m, 1955年）
4
1952年,德国莱昂哈特（Leonhardt）教授在世界上第一个设计出现代化斜拉桥 －－德国杜塞尔多夫（Dusseldorf）跨过莱因河的Theodore-Heuss桥，但该桥直到 1958年才建成。
索塔：
采用混凝土、钢－混凝土组合或钢结构；大部分采用混凝土结构；
斜拉索：
采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）制成，或其他新材料（碳纤 维）等。
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斜拉桥基本力学特点：
斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传递至索塔， 再通过索塔传至基础（地基）。 主梁在斜拉索的支承下，呈多跨弹性支承的连续梁受力，梁内弯矩大大地降低， 使主梁尺寸大幅度减小（梁高一般为跨度的1/50～1/200），减轻结构自重，增大了 桥梁的跨越能力（如图1-1）。高次超静定。
斜拉桥概论
一 总体布置 二 斜拉桥构造 三 斜拉桥施工 四 工程实例
1
一 总体布置
1 概 述
2 孔跨布局
3 索塔布置
4 拉索布置
5 结构体系
2
1 概述
斜拉桥的发展：
step1：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主，拉索更换 不方便。
step2：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩。
step3：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面， 主梁承受轴力为主，弯矩为辅。
德国Theodore-Heuss桥（1958年)
5
马拉开波桥（L=5×235m, 1962年），第一座混凝土斜拉桥
6
美国P-K桥（L=299m, 1978年），第一座密索体系混凝土斜拉桥
7
挪威Skarnsundet桥(L=530m,1992年)斯卡恩圣特桥，保持混凝土斜拉桥最大 跨径的记录。
8
24
（3）多塔多跨式
图1-4
三塔四跨式斜拉桥
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由于多塔多跨式斜拉桥(或悬索桥）的中间塔顶没有端锚索限制它 的变位，使结构柔性进一步增大，可能导致变形过大。
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3 索塔布置
（1）索塔的形式：纵向、横向；斜拉桥个性，视觉效果
(a)
( b)
(c)
(d )
( e)
(f )
单柱式
(a) ( b)
A字型
上海杨浦大桥（L=602m,1993年），当时最大跨径的“钢－混”结 （叠）合梁斜拉桥
9
法国Normandy桥(L=856m,1995年) ，当时世界最大跨径的“钢-混” 混合梁斜拉桥
10
日本多多罗桥（L=890m,1999年），当时跨径最大的斜拉桥，为混 合梁斜拉桥。
11
江苏苏通（苏州-南通）大桥 （L=1088m，2008），目前世界第二
15 0
图2-7 南京长江二桥扁平多室钢箱梁（正交异性板）
51
图2-8 岩黑岛桥主梁节段（双层钢桁梁）
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图2-9 杨浦大桥叠合梁主梁断面
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（3）不同主梁的适宜跨径
斜拉桥主梁有下列四种不同的组成方式： 1、预应力混凝土梁，称为混凝土斜拉桥，经济跨径400m以下。 2、钢－混凝土组合梁，称为组合梁斜拉桥，经济跨径400～ 600m。 3、全钢主梁，称为钢斜拉桥，经济跨径600m以上。 4、主跨为钢主梁或钢－混凝土组合梁，边跨为混凝土梁，称为混合式斜拉 桥，经济跨径600m以上。
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Millau米洛高架桥
多跨连续高墩单索面斜拉桥 (L=342m) ， 2# 墩高 245 米，加 90 米塔高，总高 343 米。 流线形带风嘴桥面，3米高风障。顶推法 施工。
204＋6×342＋204m,2004年
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K.C.鲁克桥（林同炎），岩锚索曲线梁斜拉桥，平曲线 R=458m—因故未建
3400
30 0
250
280
中腹板间距较小，有利于 单索面的传力，边腹板倾
角更小，对抗风更有利。 图2-3 长沙湘江北大桥三室箱梁截面
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双索面箱形截面主梁
2650 17 5 115 0 115 0 17 5
拉 索
1%
3 00
1% 1.5 % 1.5 %
图2-4 武汉长江二桥双箱形主梁 分离式的两个箱体各自锚固于拉索，两箱之间则以横梁和桥面板连结。双箱梁 的典型截面为倒梯形。
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图2-5
美国P—K桥三角形双箱梁（PK断面）
其纵肋可以传递轴力，且其离索很近，传力性能好，故底板可以省了。同时， 这种截面施工时需要内模。
抗风性能良好，中部无底板，可减轻结构自重。
49
13000 2500 7000
230
图2-6 挪威Skarnsunddet桥主梁
三角形截面对抗风最有利
50
2150
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（3）塔梁固结体系
塔梁固结体系的特点是将塔梁固结并支承在墩上，斜拉索变为弹性支承。 这种体系的主梁一般只在一个塔柱处设置固定支座，而其余均为纵向可以 活动的支座。
优点： 显著减小主梁中央段的轴向拉力，且在索塔和主梁中的温度内力极小。 缺点： 主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大水平位移，增大 主梁跨中挠度和边跨负弯矩； 需要设置很大吨位的支座，万吨级。