斜拉桥

平行双索面类型对主梁截面抗扭有利，主梁可采用较小抗扭刚度的
截面并且具有较好的抗风稳定性，
斜向双索面对桥面梁体抵抗风力扭振十分有利，尤其适合于特大跨 径的桥梁，倾斜的双索面应采用倒Y型、A型或双子型索塔。若跨径 过小，考虑视野问题，不宜采用。
1.2.3拉索布置
2、拉索立面布置
索面形状主要有（a）辐射形、（b）竖琴形和（c）扇形三种类型
气动控制法
气动控制法是将光滑的拉索做成具有螺旋凸纹、条形凸纹、圆形凹点、
条纹凹纹等形式，通过提高拉索表面的粗糙度，有效地减小风振的影响。
日本多多罗大桥拉索上的圆形凹点
1.3.3拉索的构造
磁流变减震法
磁流变减振法是用磁流变阻尼器取代油阻尼器，来实现斜拉桥的“风 雨振”问题。
多多罗大桥的制振缆索
2650 17 5 115 0 115 0 17 5
拉 索
1%
3 00
1% 1.5 % 1.5 %
武汉长江二桥双箱形主梁
半封闭式箱形截面
其两侧为三角形封闭箱，端部加厚以便锚固拉索，外缘做成风嘴状， 以减少迎风阻力。由于中间无底板，自重变得较轻，其适用于双索面斜 拉桥。
美国P—K桥三角形双箱梁
封闭式箱形截面
图(a)表示三跨连续梁及 其典型的恒载弯矩图， 而图(b)为三跨斜拉桥及 其恒载内力图。从图中 可以看出，由于斜拉索 的支承作用，使主梁恒 载弯矩显著减小。此外
，斜拉索轴力产生的水
平分力对主梁施加了预 压力，从而可以增强主 梁的抗裂性能．节约主
梁中预应力钢材的用量
1.1 概述
斜拉桥属于高次超静定结构，包含较多的设计变量，桥型方案和寻求 密索布置：日本，1999年5月1日建成通车,其主跨长达 合理设计较为困难。 890米, 主梁为P.C.与钢箱梁混合结构
1、 独塔双跨式斜拉桥
独塔双跨式斜拉桥是较为常见的布置方式，其主孔跨径较小，适用于跨
越中小河流与城市通道，如图19.1所示。
独塔双跨式斜拉 桥
双塔三跨式斜拉桥
2、双塔三跨式斜拉桥
双塔三跨式是斜拉桥最基本的布置方式，其主孔跨径大，适用于跨越
较大的河流，如图19.2所示
1.2.1 跨距布置与分孔
3、多塔多跨式斜拉桥
1.2.2 索塔布置
纵向布置形式
A字型
从顺桥向，索塔的布置形式主要有单柱式、倒Y型、A字型等几种，如图 19．4所示。单柱式主塔构造相对较为简单，而A字型与倒Y型在顺桥向刚 度大，能有效抵抗较大的负弯矩，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉 力
1.2.2 索塔布置
横向布置形式
从横桥向，索塔的布置方式主
1.2.3拉索布置
3、索距的布置
斜拉桥的索距为斜拉索在主梁上锚固点之间的间距。索距布置分为“稀 索”和“密索”两种形式，现代斜拉桥多采用“密索”形式。 密索有如下优点： （1）索距小，主梁弯矩小； （2）索力较小，锚固构造简单； （3）锚固点附近应力流变化小，补强范围小；
（4）利于悬臂架设；
（5) 易于换索
斜拉索受拉。
索塔大都采用混凝土结构，主梁一般采用混凝土结构、钢-混凝 土组合结构或钢结构，斜拉索则采用高强材料（高强钢丝或钢 绞线）制成。
99098765
未张拉的拉索
索 塔
主梁
斜拉桥中荷载传递路径是：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，再通过索塔传至地基。
α为35°时，Δ最小，端锚索提供的支承刚度最大 综合考虑索和塔的共同影响，对于 每座斜拉桥存在一个最佳高度H， 使得索和塔对主梁的支承刚度达到 最大。
1.2.3拉索布置
1、索面布置
索面布置主要有单索面、平行双索面、空间斜向双索面等类型，如图 19．6所示。
1.2.3拉索布置
单索面类型兼具美学与结构的优势，但拉索不起抗扭的作用，主梁 要采用抗扭刚度较大的截面。这种体系不适合太宽的桥
斜拉桥的主梁截面形式有:梁式、板式、肋板式、箱形、半封闭形截面 等。
1、板式
板式截面的主梁一般适用于双面密索体系的混凝土窄桥，尤其是对于 斜索锚固在实体边主梁的情况。其具有构造简单，建筑高度小，抗风性 能好，施工方便的优点，如图19．8所示。当板厚较大时，可采用空心 板式断面。
荆州长江公路大桥主梁
要有柱型(单或双)、门型或H型、
A型、倒Y型及菱型等，如图 19．5所示。柱型塔构造简单， 但承受横向水平力的能力低。较 单柱型而言，门型塔抵抗横向水 平荷载的能力较强。A型和倒Y 型主塔具有较大的横向刚度，但 其构造及受力复杂，施工难度较 大。
1.2.2 索塔布置
塔的高跨比
拉索与主塔对整个斜拉桥结构的刚度、经济性都存在影响，一般塔高与
斜 拉 桥
stayed- cable
环境与土木工程学院土木八班-李晓雪
1.1 概述 1.2 总体布置
目 录
1.3 斜拉桥的构造 1.4 斜拉桥的计算
1.5 斜拉桥的施工
1.6 实例
1.1 概述
斜拉桥是将斜拉索两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，
多塔多跨斜拉桥是另一种布置方式，它具有十分广阔的应用前景，如图
多塔多跨式斜拉桥
19.3所示。由于多塔多跨式斜拉桥中间塔塔顶没有端锚索来有效地限制它
的变位，因此，已经是柔性结构的斜拉桥采用多塔多跨式将使结构柔性进 一步增大，可能导致变形过大。
1.2.2 索塔布置
索塔设计必须适合于拉索的布置，传力应简单明确，在恒载 作用下，索塔应尽可能处于轴心受压状态。所塔的布置形式 有可从纵向和横向两方面考虑
稀索布置
现代斜拉桥的发展： 第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主，拉索更换不方 便； 第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩；
密索布置
第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面。
1.2 总体布置
1.2.1 跨距布置与分孔
目 录
1.2.2 索塔布置 1.2.3 拉索布置
、2）主塔的构造（组成，截面形式，锚固方式）、3）拉索的构造（锚 具与类型，锚固与减震方式）
1.3.1主梁的构造
主梁的作用有三个方面：
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

1.3.2主塔的构造
1、塔的组成
索塔构件组成
主塔主要由两部分组成：塔柱和塔柱间的横梁或其他构造。
塔柱是索塔的重要构件。塔柱根据其适用情况可分
外单塔柱和双塔柱。单塔柱用于单索面斜拉桥，主
梁截面采用箱型，当塔柱断面不大时，可以采用圆 形、矩形等。 塔柱间的横梁或其他连接构件，如图19．10所示 。塔柱之间的横梁分为承重梁与非承重梁两种，前 者为设置于主梁支座的受弯横梁及塔柱转折处的压 杆(或拉杆)横梁，后者为塔顶横梁和塔柱无转折的 中问横梁。
竖琴形
1.2.3拉索布置
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。斜拉索的垂直分力对主梁的支承效果大，塔顶上的锚固点构
造复杂。
竖琴形布置的斜拉索成平行排列，外形美观，相较于辐射形拉索与 主梁的夹角较小，提供的竖向支承力小，拉索的用钢量大。
扇形布置的斜拉索相互不平行，它结合了上面两种布置方式的优点， 且克服了二者的缺点，是一种较理想的索形，设计中被广泛应用。
1.3.2主塔的构造
2、主塔的截面形式
凝土塔的截面形式主要如下：实心体截面、H形截面和箱形截面形式等 等
H形截面对抗风 最为不利
倒角或圆角利于抗风。
1.3.2主塔的构造
2、索塔的锚固方式
对于实心体截面和H形截面形式的索塔而言，由于锚固是对面张拉、交叉进行的，
水平力互相抵消，塔内不存在张拉力。
对于箱形截面形式的空心索塔而言，采用布置预应力筋与钢横梁的方式来承担 拉索较大的水平拉力。预应力筋的布置方式主要有两种如图19．14所示和图 19．15所示。钢横梁的方式是采用布置钢横梁来承担拉索的水平拉力，如图 19．16所示。
2、平行钢绞线索配夹片锚
1.3.3拉索的构造
2、拉索与混凝土梁的锚固
箱内具有加劲斜杆的单索面斜拉桥。
双索面分离双箱或单索面整体箱。
双索面分离双箱或单索面整体箱。
适用于双索面斜拉索
1.3.3拉索的构造
拉索在索塔上的锚固
实体塔交错 锚固塔内设钢 管
预应力空心塔 点非交错锚固， 设环向预应力筋
中跨之比H／L中≈1／4--1／7比较合适，同时这也是最恰当的景观角度。
另外，要保证足够的梁下空间，以使得梁下的净空与塔柱、主跨维持一 种平衡的美感，避免不协调的状况发生。具体计算时考虑索对梁的支承
刚度分两种情况：1）普通索；2）端锚索
1.2.2 索塔布置
普通索
拉索锚点处荷载P作用下， 主梁 下挠量：
其箱梁中心对准斜拉索平面，两个箱梁用于承重和锚固拉索，箱梁顶设 置桥面系。具有较好的抗弯和抗扭刚度，既可用于单索面的斜拉桥，也
可用于双索面的斜拉桥。
三角形箱形截面
种形式对于抗风最有利。既适用于单索面的斜拉桥，也适用于双索面 的斜拉桥。
13000 2500 7000
230
挪威Skarnsunddet桥主梁
1.3.3拉索的构造
拉索的构造基本上分为整体安装的拉索和分散安装的拉索两大类。前 者的代表为平行钢丝索配冷铸锚，将平行钢丝索中的钢丝换成等截面 的钢绞线即成为钢绞线索。后者的代表为平行钢绞线索配夹片锚具。 常用的拉索还有封闭式钢缆
封闭式钢缆
1.3.3拉索的构造
1、平行钢丝索配冷铸锚
1.3.3拉索的构造
1.2.4 主梁布置
主梁是斜拉桥直接承受荷载的重要构件，由于密索体系的发展使主梁
变得更为轻薄纤细。主梁纵断面线型通常采用水平直线，对于桥跨较
大或需要保证桥下净空时，也可采用纵向竖曲线，这样可以避免跨径 较大造成拉索的下垂感，从而影响整个桥型的美观，并保持极强的跨
越感。
1.3 斜拉桥的构造
斜拉桥的构造主要从三个方面考虑：1）主梁的构造（截面形式，梁高）
2150
15
0
梁高的确定
混凝土斜拉桥的截面尺寸直接影响结构的抗弯和抗扭刚度，同时，其 梁高对截面的内力的影响也极大，并与拉索间距大小直接相关。 主梁的高跨比： 稀索：1／40—1／70
密索：1／70—1／200
双索面：1/100—1/150 单索面：1/50—1/100高宽比不宜小于1/10。（若高宽比过小其 抗扭性 能不能保证）
2、箱型截面
混凝土箱形截面主梁，是现代斜拉桥中经常采用的截面形式，它具有良 好的抗弯与抗扭刚度，能适应稀索、密索、单索面、双索面等不同的布 置情况。主要有分离式单室双箱截面、半封闭式箱形截面、封闭式箱形 截面、三角形箱形截面，分别如图abcd所示
分离式单室双箱截面
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。施工较为方便，但全截面的抗扭刚度较差。
Pb Pb3 tan 2 EA sin cos 3EI
sin 2 cos
值最大，拉索的支承刚度最大， α 为55°最大；tanα越小，塔的 支承刚度越大。
1.2.2 索塔布置
端锚索
F H 中跨布载时，水平力F作用下，塔顶水平位移为： EA sin cos 2
1.5斜拉桥的计算
1.5.1 斜拉桥计算的主要特点
目 录
1.5.2 斜拉索的垂度效应计算
1.5.3 索力的初拟和调整
1.5.4 非线性问题的计算
1.5.1 斜拉桥计算的主要特点
斜拉桥是由塔(压弯)、梁(压弯)、拉索(拉)三种基本构件组成的桥跨结构 支承(或固结)在桥墩上的缆索承重结构，是典型的组合结构体系。其计
钢扁担锚固 牛腿只受竖向力
钢锚箱 锚固
1.3.3拉索的构造
3、拉索的减震
减震措施主要由三种：

1）阻尼减震法 2）气动控制法 3）磁流变减震法
1.3.3拉索的构造
阻尼减震法
阻尼减振法是在拉索上设置阻尼支点，阻尼支点可以采用高阻尼黏弹 性材料或黏性剪切型阻尼器来实现。
内置式阻尼器
1.3.3拉索的构造
1.2.4 主梁布置
1.2.1 跨距布置与分孔
斜拉桥的跨径布置与分孔，除了考虑桥位处的地形、地质、水文条件、
通航要求以及技术条件，还要考虑桥跨变化的韵律感与连续性。一般
而言，斜拉桥跨径在300—1000m之间是较为合适的。常见的布置形 式有：独塔双跨式、双塔三跨式、多塔多跨式
1.2.1 跨距布置与分孔