斜拉桥

斜拉桥的变形
(a)三塔四跨式斜拉桥的变形
(b) 双塔三跨式斜拉桥的变形
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
四、辅助墩和边引跨
图4-1-6
边引跨和辅助墩
a) 设引跨 b) 设辅助墩 活载往往在边跨梁端附近区域产生很大的正弯矩，并导致 梁体转动，伸缩缝易受损，在此情况下，可以通过加长边梁以 形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决，同时，设辅助墩可以 减小拉索应力变幅，提高主跨刚度，又能缓和端支点负反力， 是大跨度斜拉桥中常用的方法。 另外，设置辅助墩也便于斜拉桥的悬臂施工，即双悬臂施 工到辅助墩处的时候就相当于单悬臂施工，其摆动小，较安全。
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第一章 总体布置
第一节
概述
重庆石门桥：位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江，全长７１６ｍ。 主桥为２００＋２３０(ｍ）单索面独塔预应力混凝土斜拉桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
鹿特丹的超现代伊拉斯缪斯大桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
长沙洪山庙大桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
海参崴俄罗斯岛跨海大桥，中跨跨度长度— —1104米，为世界纪录，牵索长——580米。 距水平面高度 ——70米。桥墩高度——324 米。主跨1104米的俄罗斯岛大桥（Russky Island Bridge）于2012年7月2日在海参崴通 车投入使用，成为全世界第三座跨度超过千 米的斜拉桥，也超越国内主跨1088米的苏通 大桥（Sutong Bridge）和香港主跨1018米的 昂船洲大桥（Stonecutters Bridge）成为全球 主跨最长的斜拉桥。
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第一章 总体布置
第一节
概述
第一座现代化斜拉桥－瑞典Stromsund桥（斯特罗姆海峡桥） （L=182.6m, 1955年）
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第一章 总体布置
第一节
概述
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。
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第一章 总体布置
第一节
概述
在斜拉桥的发展历史中，以下几座斜拉桥具有里程碑 意义： 1955年瑞典建成的第一座现代钢斜拉桥：主跨 182.6m的斯特罗姆海峡桥。 1962年委内瑞拉建成的第一座混凝土斜拉桥：主跨 5×235m的马拉开波桥。 1978年美国建成的第一座密索体系混凝土斜拉桥： 主跨299m的P-K（帕斯卡-肯尼斯克）桥。 1992年挪威建成的斯卡恩圣特桥，为主跨530m的 混凝土斜拉桥，梁高仅2.15m，至今仍保持混凝土斜 拉桥最大跨径的记录。
第二节
孔跨布局
二、独塔双跨式
由于它的主孔跨径一般比 双塔三跨式的主孔跨径小， 适用于跨越中小河流和城 市通道。
图4-1-3 独塔斜拉桥
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
独塔双跨式斜拉桥的主 跨跨径L2与边跨跨径L1之 间的比例关系一般为: L1=（0.5～0.8）L2
多数接近于:
L1=0.66L2 两跨相等时，由于失去了 边跨及端锚索对主跨变形 的约束作用，因而这种形 式较少采用。 图20 独塔斜拉桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
安徽芜湖长江大桥 L=312m,2000年
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第一章 总体布置
第一节
概述
岳阳洞庭湖大桥 L=310m,2000年
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第一章 总体布置
第一节
概述
南京长江二桥 L=628m，2001年
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第一章 总体布置
第一节
概述
深圳-香港西部通道深圳湾公路大桥 L=180m,B=37.6m,单索面钢箱梁
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
第三节
一、索塔的形式
索塔布置
索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主要结构物，因 而对于索塔的美学设计应予足够的重视。
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。
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
纵桥向
图4-1-7 索塔的纵向布置形式
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第一章 总体布置
第一节
概述
江苏苏通大桥 L=1088m
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第一章 总体布置
第一节
概述
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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第一章 总体布置
第一节
概述
徐埔大桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
重庆长江二桥：过渡孔(５３ｍ）＋主孔(１６９ｍ＋４４４ ｍ＋１６９ｍ）＋过渡孔(５３ｍ）＋南引桥(８×５０ｍ），桥 面宽度为４车道(中间设置分隔带），宽２４ｍ。

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 （图4-1-1）。
因而主梁在斜拉索的各点支承作用下，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，甚至更小），减轻了结构 自重，大幅度地增大了桥梁的跨越能力。
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第一章 总体布置
第一节
概述
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(25-30m钢管桩加固，3m垫层) 2004年建成的法国Millau高架桥（米洛高架桥） 多跨连续单索面斜拉桥(L=342m)，2#墩高245米， 加90米塔高，总高343米。流线形带风嘴桥面以减 少风荷载，3米高风障。顶推法施工，钢塔柱卧式 移动就位，中间临时墩，3-5天一节。
第一节
概述
挪威Skarnsundet桥(L=530m,1991年)斯卡恩圣特桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
法国Normandy桥(L=856m,1995年) 诺曼底
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第一章 总体布置
第一节
概述
日本多多罗桥（L=890m,1999年）
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第一章 总体布置
第一节
概述
希腊 Rion-Antirion桥安蒂里奥大桥 （ 286+560+560+560+286m ,2003年）
德国Theodore-Heuss桥（1958年) 西奥多
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第一章 总体布置
第一节
概述
马拉开波桥（L=5×235m, 1962年）
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第一章 总体布置
第一节
概述
美国P-K桥（L=299m, 1978年）
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第一章 总体布置
第一节
概述
美国日照桥的防撞设施（L=366m, 1987年）
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第一章 总体布置
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第一章 总体布置
第一节
概述
斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分成：
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； 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－ 则采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）制成。
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第一章 总体布置
第一节
概述
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
二、塔的高跨比
索塔的高度H决定着整个桥梁的刚度和经济性，
普通索 端锚索 图4-1-9 塔高和索长、倾角的相互关系
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
普通索：
图a）中,在刚性主梁拉索锚点处荷载P的作用下， 主梁下挠量δ 为 :
Pb Pb 3 tan 2 EA sin cos 3 EI
公式右边第一项为拉索引起的挠度，当 sin2α cosα 的值为最大时，拉索对主梁的支撑刚度最 大，此时拉索的角度α →55°。 公式右边第二项为塔所引起的挠度，其中EI为综 合考虑背索影响的索塔等截面当量刚度，显然tanα 越 小，即塔越矮，则塔对梁的支承刚度就越大。
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第一章 总体布置
斜拉桥
第一章 总体布置
第二章 斜拉桥的构造
第三章 斜拉桥的计算
第四章 斜拉桥的施工 第五章 实例
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第一章 总体布置
第一章
总体布置
第一节 概述 第二节 孔跨布局 第三节 索塔布置 第四节 拉索布置 第五节 主要结构体系
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第一章 总体布置
第一节
概述
第一节 概述
斜拉桥的发展大致经历了以下三个阶段： 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。 第三阶段：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。
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
三、三塔四跨式和多塔多跨式
图4-1-4
三塔四跨式斜拉桥
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由于多塔多跨式斜拉桥与悬索桥的中间塔塔顶没有 端锚索来有效地限制它的变位，因此，已经是柔性
结构的斜拉桥或悬索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。
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
图4-1-5
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第一章 总体布置
第一节
概述
1993年上海建成的杨浦大桥，主跨602m，为当 时世界最大跨径的钢－混凝土结合梁斜拉桥。 1995年法国建成的诺曼底大桥，主跨856m，为 当时世界最大跨径的主钢边混凝土混合梁斜拉桥。 1999年日本建成的多多罗大桥，主跨890m，为 主钢边混凝土混合梁斜拉桥。 2008年江苏建成的苏通大桥，主跨1088m，建成 时为世界最大跨径斜拉桥。 2012年俄罗斯建成的海参崴俄罗斯岛跨海大桥， 主跨1104m，是目前跨径最大的斜拉桥
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第一章 总体布置
第一节
概述
Millau米洛高架桥
204＋6×342＋204m,2004年
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第一章 总体布置
第一节
概述
岩锚索曲线梁斜拉桥（方案）
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第一章 总体布置
第一节
概述
上海杨浦大桥（L=602m,1993年）
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第一章 总体布置
第一节
概述
安徽铜陵长江大桥（L=432m,1995年）
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
索塔横桥方向的布置方式，可分为独柱型、双柱型、 门型或H型、A型、宝石型或倒Y型等，如图4-1-8所示。
索塔纵横向布置均呈独柱型的索塔，仅适用于单索 面斜拉桥。当需要加强横桥向抗风刚度时，则可以配合 采用图4-1-8 g或h的型式。图4-1-8 b~d一般适用于双平 面索的情况；图4-1-8 e、f和i一般适用于双斜索面的斜 拉桥上。
对于活载比重较小的公路和城市桥梁，合理的边主跨 之比为0.40～0.45,而对于活载比重大的铁路桥梁，边主 跨之比宜为0.20～0.25，同样道理，钢斜拉桥的边跨应 比相同跨径混凝土斜拉桥的跨径小。
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
0.303
图19 南京长江二桥（单位：m） 0.486
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第一章 总体布置
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第一章 总体布置
第一节
概述
图4-1-1 三跨连续梁和三跨斜拉桥的恒载内力对比
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
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第一章 总体布置
第一节
概述
斜拉索对主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于拉 紧状态时才能得到充分发挥。
因此在主梁承受荷载之前必须对斜拉索进行预张拉。预张 拉力可以给主梁一个初始支承力，以调整主梁初始内力，使主 梁受力状况更趋均匀合理，并提高斜拉索的刚度 。 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（钢 梁的稳定性问题）。
（a）为单柱式主塔，其构造简单； （b）为A字型 （c）为倒Y型，它们在顺桥向刚度 大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A 字型还可减小主梁在该点处的负弯矩。
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第一章 总体布置
第三节
索塔布置
横桥向
(a)
( b)
(c)
(d )
( e)
(f )
(d )
( e)
(f )
(g )
(h)
( i)
图4-1-8 索塔的横向布置形式
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第一章 总体布置
第一节
概述
斜拉桥属高次超静定结构，与其他体系桥梁相 比，包含着更多的设计变量，全桥总的技术经济 合理性不易简单地由结构体积小、重量轻、或者 满应力等概念准确地表示出来，这就使选定桥型
方案和寻求合理设计带来一定困难。
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
第二节
一、双塔三跨式
孔跨布局
由于它的主跨跨径较 大，一般适用于跨越 较大的河流。
图4-1-2
双塔三跨式斜拉桥
活载作用在主跨时，尾索受拉，而作用在跨中时尾索的σ 最大；活载作用在边跨时，尾索松弛。这其中就存在着△σ ， 允许 △σ≤220MPa。
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第一章 总体布置
第二节
孔跨布局
边主跨之比应小于0.5，边跨较小时，边跨主梁的刚 度较大，边跨拉索较短，刚度也就相对较大，因而此时 边跨对索塔的锚固作用就大，即边跨小则主跨的刚度就 大。