悬索桥—构造
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• 1、将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件 • 2、吊索联结方式
– 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳绕跨在索夹顶部的 嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝 绳或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板 （吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲 梁连接
X.1 悬索桥的概述
• 一、悬索桥的发展史
– 悬索桥是跨越能力最强的桥型之一，其雏形三 千多年前已在我国出现。 – 1883年，第一座现代悬索桥，美国Brooklyn桥， 主跨486m – 1931年，第一座突破千米的悬索桥—主跨1006 米的美国纽约华盛顿桥 – 1937年，主跨1280米的悬索桥，美国旧金山金 门大桥 – 1940年，美国华盛顿州 塔科马悬索桥风毁
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– （1）铁链索：
泸定大渡河铁索桥
– （2）钢丝绳 » 适于600米以下
都江堰安澜铁索桥
– （3）钢绞线 » 施工方便 » 弹模较低，变形较大，截面形状不易按照设计形状压 紧，防腐较难 » 适于中小跨度。
丹麦小贝尔特悬索桥主缆
– （4）平行钢丝束 » 适用大跨，400米以上
汕头海湾大桥主缆，目前使用最广
ห้องสมุดไป่ตู้
§
习题与思考题
1、悬索桥由哪几个主要部分组成？
目录
2、悬索桥设计分析理论有哪些？简述各种理论的适用情况。 3、悬索桥的垂跨比是指什么？
上页
4、悬索桥加劲梁施工要注意哪些事项？
下页
旧塔可马桥
美国
• 20世纪50年代悬索桥发展——风洞试验的兴起
1940 年塔科马老桥发生事故之后，美国的、世界的悬索桥建设事业的发 展整整停止了 10 年之久。但以此为转机，成立了塔科马桥的事故调查委 员会，经过利用风洞进行三维模型试验，肯定了无衰减的反复力逐渐累 积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏。 1950 年按原有跨度重建塔科马新桥。通过塔科马新桥的设计，悬索桥的 模型风洞试验从此在设计中成为必要的手段。 50 年代中，美国在克服了风灾挫折后重整旗豉再度致力于修建大跨度悬
– 钢筋砼索塔 » 一般采用门式刚架形式， » 两个塔柱：有实心矩形或空心箱形
虎 门 大 桥 主 塔
香港青马桥混凝土塔
– 钢索塔 » 刚架式、桁架式、混合式 乔 治 华 盛 顿 桥
日本明石桥钢塔
• 3、主索鞍
– （三）主缆
• 1、主要承重构件，要求弹模大、截面密度大、疲劳 强度高、徐变小、延伸率小 • 2、材料类型
³ ¤ Â ó Ó ¢ Ö Ð Ö Ð Ã ½ Ã ½ È ð Ã ½ È Õ ¶ ú ¶ ú ¶ ú ¶ ú ¶ ú ³ ä ¶ ú ± »
X.2 悬索桥的构造
• 一、类型（据主缆锚固型式）
– （一）地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。
– （二）自锚式：
• 1、主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承 受；竖直分力（较小）由端支点承受。 • 2、适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。
• 因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏 大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位 及加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。 故中塔必须加大刚度（4柱立体桥塔）或者减小主缆 垂跨比。
直布罗陀跨海大桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
• 三、组成
– 悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、 吊索等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构件 如下图所示
– 1940年在华盛顿州建成主跨为853 m的塔科马 海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) ，全长 1524m，位居世界第三。此桥的加劲梁不是钢 桁梁而是下承式钢板梁，抗风稳定性差。 1940 年11月7日，刚建成四个月的塔科马桥 ，在八 级大风（风速19m/s）作用下；经过剧烈扭曲 震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨 坠落水中
三角形空腹构架式重力锚
丹麦大海带桥
• 隧道式锚碇（岩洞式）：
– 主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁 与拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。 – 适用：岩石坚实完整
• 4、散索鞍
– （二）索塔
• 1、抵抗竖向荷载的主要承重构件
• 2、分类
– 按索塔纵向刚性
» 摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于 塔，适于小跨。 » 柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较 大，适于大跨。 » 刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形， 多用于多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶 位移小从而减小加劲梁内的应力
» 依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由 锚碇与地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻 力来抵抗。 » 前锚式：就是索股锚头在锚块前锚固，通过锚固系统 将缆力作用到锚体，多用在PS法施工中。
» 后锚式：即将索股直接穿过锚块，锚固于锚块后面， 多用在AS法施工中
• 图a）为现代预应力锚固系统（前锚式） • 图b）为一般后锚式锚固系统
索桥。1957年又建成主跨为1158 m的麦基纳克湖口大桥。
在吸取塔科马老桥的痛苦教训的同时，美国还重新检查了一些在 30 年代 所建悬索桥的抗风能力。
新塔可马桥
美国
– 1966年，英国Severn桥，首创流线形箱梁桥面 和混凝土桥塔，主跨988米的新型悬索桥 – 1973年，日本第一座现代悬索桥, 主跨712米的 关门大桥 – 1988年，日本南备赞悬索桥，主跨1100米，采 用新型的预制平行钢丝索股代替传统的“空中 纺缆法”编制主缆
– 主缆编制方法 – AS法（空中绕线法）：通过牵引索作来回走动的编丝轮， 每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量 后（可达400～500根）编扎成一根索股。 – 钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆 时抗风较弱所需劳动力也较多。
– PS法（预制丝股法）：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从 而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和 拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左 右钢丝，最重可达40吨。
目录
上页
悬 索 桥
下页
内容提要
本章主要介绍悬索桥的结构类型及构造，悬索桥的计算及
目录
施工简介。 本章的教学重点悬索桥的结构类型及构造； 教学难点为悬索桥的计算及施工。
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能力要求
下页
通过本章的学习，学生应达到掌握各类悬索桥的结构类型 及构造，熟悉悬索桥的计算及施工简介。
目录
• X.1 悬索桥的概述 • X.2 悬索桥的构造 • 习题与思考题
索塔 锚碇 缆索 吊杆 桥面系
缆索 锚碇
吊杆
索塔
桥面系
– （一）锚碇：（用于地锚式悬索桥）
• 1、锚固主缆的结构，将主缆中的拉力传递给地基
• 2、组成：锚碇架、固定装置、锚块、锚块基础
• 3、分类
– （1）自锚式锚碇
– （2）地锚式锚碇 » 重力式锚碇 » 隧道式锚碇（岩洞锚） – 重力式锚碇：
– 按索塔横向型式： » 刚架式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。 » 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施 工时稍显困难。 » 混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经 济性能。 » 塔柱横向竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折 柱式），后两者稳定性能好且较为经济。 » 现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。 – 按材料 » 圬工索塔：（老、小跨简易）
– （四）加劲梁
• 1、承受风荷载、其它横向水平力的主要构件
• 2、加劲梁的支承体系
• 3、类型：
– 钢桁架梁 » 特点： • 通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭 刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
– 钢箱梁
钢箱梁内部构造
– 砼箱（板）梁
汕头海湾桥混凝土加劲箱梁
– （五）吊索
– 已建世界大跨径悬索桥一览表
Å 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 à û Ç Å Ã û Ö ÷ ¼ ç ¨Ã £ ×£ © 1991 1624 1410 1385 1377 1298 1280 1210 1158 1100 ¶ ú È Õ ¹ Ò ± » Ð Þ º ¨Í ê ± É Ä ê ² ú 1998 1998 1981 1999 1997 1964 1937 1997 1957 1988
• 二、立面布置
– （一）单跨：适于边跨建筑高度小、曲线形。 边跨主缆的垂度较小对荷载变化有利，架设主 缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作 支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制
– （二）两跨：（单边跨）一岸建筑高度小和曲 线边跨时。1377米青马大。
单塔悬索桥
– （三）三跨：最常见
– （四）多跨：
– 改革开放后，我国相继建成了汕头海湾大桥、 西陵长江大桥(主跨900米)、广东虎门大桥(主跨 888米)、香港青马桥(主跨1377米)和江阴长江大 桥（主跨1385m）。 – 悬索桥的发展有四次高峰期：
• 第一次与第二次高峰在20世纪40年代 • 在60年代与80年代进入第二次、第三次高峰期 • 90年代全球范围内又出现新的建设高峰，视为第四 次高峰期
– 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳绕跨在索夹顶部的 嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝 绳或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板 （吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲 梁连接
X.1 悬索桥的概述
• 一、悬索桥的发展史
– 悬索桥是跨越能力最强的桥型之一，其雏形三 千多年前已在我国出现。 – 1883年，第一座现代悬索桥，美国Brooklyn桥， 主跨486m – 1931年，第一座突破千米的悬索桥—主跨1006 米的美国纽约华盛顿桥 – 1937年，主跨1280米的悬索桥，美国旧金山金 门大桥 – 1940年，美国华盛顿州 塔科马悬索桥风毁
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– （1）铁链索：
泸定大渡河铁索桥
– （2）钢丝绳 » 适于600米以下
都江堰安澜铁索桥
– （3）钢绞线 » 施工方便 » 弹模较低，变形较大，截面形状不易按照设计形状压 紧，防腐较难 » 适于中小跨度。
丹麦小贝尔特悬索桥主缆
– （4）平行钢丝束 » 适用大跨，400米以上
汕头海湾大桥主缆，目前使用最广
ห้องสมุดไป่ตู้
§
习题与思考题
1、悬索桥由哪几个主要部分组成？
目录
2、悬索桥设计分析理论有哪些？简述各种理论的适用情况。 3、悬索桥的垂跨比是指什么？
上页
4、悬索桥加劲梁施工要注意哪些事项？
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旧塔可马桥
美国
• 20世纪50年代悬索桥发展——风洞试验的兴起
1940 年塔科马老桥发生事故之后，美国的、世界的悬索桥建设事业的发 展整整停止了 10 年之久。但以此为转机，成立了塔科马桥的事故调查委 员会，经过利用风洞进行三维模型试验，肯定了无衰减的反复力逐渐累 积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏。 1950 年按原有跨度重建塔科马新桥。通过塔科马新桥的设计，悬索桥的 模型风洞试验从此在设计中成为必要的手段。 50 年代中，美国在克服了风灾挫折后重整旗豉再度致力于修建大跨度悬
– 钢筋砼索塔 » 一般采用门式刚架形式， » 两个塔柱：有实心矩形或空心箱形
虎 门 大 桥 主 塔
香港青马桥混凝土塔
– 钢索塔 » 刚架式、桁架式、混合式 乔 治 华 盛 顿 桥
日本明石桥钢塔
• 3、主索鞍
– （三）主缆
• 1、主要承重构件，要求弹模大、截面密度大、疲劳 强度高、徐变小、延伸率小 • 2、材料类型
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X.2 悬索桥的构造
• 一、类型（据主缆锚固型式）
– （一）地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。
– （二）自锚式：
• 1、主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承 受；竖直分力（较小）由端支点承受。 • 2、适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。
• 因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏 大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位 及加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。 故中塔必须加大刚度（4柱立体桥塔）或者减小主缆 垂跨比。
直布罗陀跨海大桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
• 三、组成
– 悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、 吊索等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构件 如下图所示
– 1940年在华盛顿州建成主跨为853 m的塔科马 海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) ，全长 1524m，位居世界第三。此桥的加劲梁不是钢 桁梁而是下承式钢板梁，抗风稳定性差。 1940 年11月7日，刚建成四个月的塔科马桥 ，在八 级大风（风速19m/s）作用下；经过剧烈扭曲 震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨 坠落水中
三角形空腹构架式重力锚
丹麦大海带桥
• 隧道式锚碇（岩洞式）：
– 主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁 与拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。 – 适用：岩石坚实完整
• 4、散索鞍
– （二）索塔
• 1、抵抗竖向荷载的主要承重构件
• 2、分类
– 按索塔纵向刚性
» 摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于 塔，适于小跨。 » 柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较 大，适于大跨。 » 刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形， 多用于多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶 位移小从而减小加劲梁内的应力
» 依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由 锚碇与地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻 力来抵抗。 » 前锚式：就是索股锚头在锚块前锚固，通过锚固系统 将缆力作用到锚体，多用在PS法施工中。
» 后锚式：即将索股直接穿过锚块，锚固于锚块后面， 多用在AS法施工中
• 图a）为现代预应力锚固系统（前锚式） • 图b）为一般后锚式锚固系统
索桥。1957年又建成主跨为1158 m的麦基纳克湖口大桥。
在吸取塔科马老桥的痛苦教训的同时，美国还重新检查了一些在 30 年代 所建悬索桥的抗风能力。
新塔可马桥
美国
– 1966年，英国Severn桥，首创流线形箱梁桥面 和混凝土桥塔，主跨988米的新型悬索桥 – 1973年，日本第一座现代悬索桥, 主跨712米的 关门大桥 – 1988年，日本南备赞悬索桥，主跨1100米，采 用新型的预制平行钢丝索股代替传统的“空中 纺缆法”编制主缆
– 主缆编制方法 – AS法（空中绕线法）：通过牵引索作来回走动的编丝轮， 每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量 后（可达400～500根）编扎成一根索股。 – 钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆 时抗风较弱所需劳动力也较多。
– PS法（预制丝股法）：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从 而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和 拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左 右钢丝，最重可达40吨。
目录
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悬 索 桥
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内容提要
本章主要介绍悬索桥的结构类型及构造，悬索桥的计算及
目录
施工简介。 本章的教学重点悬索桥的结构类型及构造； 教学难点为悬索桥的计算及施工。
上页
能力要求
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通过本章的学习，学生应达到掌握各类悬索桥的结构类型 及构造，熟悉悬索桥的计算及施工简介。
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• X.1 悬索桥的概述 • X.2 悬索桥的构造 • 习题与思考题
索塔 锚碇 缆索 吊杆 桥面系
缆索 锚碇
吊杆
索塔
桥面系
– （一）锚碇：（用于地锚式悬索桥）
• 1、锚固主缆的结构，将主缆中的拉力传递给地基
• 2、组成：锚碇架、固定装置、锚块、锚块基础
• 3、分类
– （1）自锚式锚碇
– （2）地锚式锚碇 » 重力式锚碇 » 隧道式锚碇（岩洞锚） – 重力式锚碇：
– 按索塔横向型式： » 刚架式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。 » 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施 工时稍显困难。 » 混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经 济性能。 » 塔柱横向竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折 柱式），后两者稳定性能好且较为经济。 » 现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。 – 按材料 » 圬工索塔：（老、小跨简易）
– （四）加劲梁
• 1、承受风荷载、其它横向水平力的主要构件
• 2、加劲梁的支承体系
• 3、类型：
– 钢桁架梁 » 特点： • 通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭 刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
– 钢箱梁
钢箱梁内部构造
– 砼箱（板）梁
汕头海湾桥混凝土加劲箱梁
– （五）吊索
– 已建世界大跨径悬索桥一览表
Å 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 à û Ç Å Ã û Ö ÷ ¼ ç ¨Ã £ ×£ © 1991 1624 1410 1385 1377 1298 1280 1210 1158 1100 ¶ ú È Õ ¹ Ò ± » Ð Þ º ¨Í ê ± É Ä ê ² ú 1998 1998 1981 1999 1997 1964 1937 1997 1957 1988
• 二、立面布置
– （一）单跨：适于边跨建筑高度小、曲线形。 边跨主缆的垂度较小对荷载变化有利，架设主 缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作 支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制
– （二）两跨：（单边跨）一岸建筑高度小和曲 线边跨时。1377米青马大。
单塔悬索桥
– （三）三跨：最常见
– （四）多跨：
– 改革开放后，我国相继建成了汕头海湾大桥、 西陵长江大桥(主跨900米)、广东虎门大桥(主跨 888米)、香港青马桥(主跨1377米)和江阴长江大 桥（主跨1385m）。 – 悬索桥的发展有四次高峰期：
• 第一次与第二次高峰在20世纪40年代 • 在60年代与80年代进入第二次、第三次高峰期 • 90年代全球范围内又出现新的建设高峰，视为第四 次高峰期