斜拉桥

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。 ❖ 抵抗横向风载与地震荷载，并将力传给下部结构。
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主梁设计需考虑：
❖ 拉索间距较大时，采用弯矩控制设计； ❖ 单索面斜拉桥，采用扭转控制设计； ❖ 双索面密索体系，主要考虑轴压力和整个桥
的纵向弯曲； ❖ 需考虑一定的安全储备。 ❖ 高跨比：对于双索面1/100~1/150;单索面
❖ 缺点：?
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❖ 扇形：斜拉索不相互平行，兼有辐射形与竖 琴形的优点，故获得广泛应用。
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索距的布置
❖ 索距的的布置分为“稀索”与“密索”。在早期的 斜拉桥中都为“稀索”，现代斜拉桥多为“密索”。
❖ 密索优点： （1）索距小，主梁弯矩小； （2）索力小，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）利于悬臂架设与换索。
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半漂浮体系
❖ 特点：塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支 承。接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连 续梁。
❖ 缺点：主梁内力在塔墩支点处产生急剧变化， 出现了负弯矩尖峰，通常须加强支承区段的 主梁截面。
❖ 在墩顶设置弹簧支撑或零号索,可与漂浮体系
媲美，且在经济与减小纵向漂移方面有一定
好处。
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❖ 独塔双跨：主孔跨径一般比双塔三跨式的小， 特别适用于跨越中小河流、谷地及作为跨线 桥。边主跨之比为（0.5～0.8），但大多数 为0.66。
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❖ 三塔四跨式和多塔多跨式：很少采用。因为 中间塔没有端锚索来有效限制它的变位。采 用增加主梁刚度和索塔刚度增加了工程量。 如必须采用多塔多跨，可将中间塔做成刚性 索塔，或用长拉索将中间塔顶分别锚固在两 个边塔的塔顶或塔底，还有一种方法是加粗 尾索并在锚固尾索的梁段上压重。
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❖ 辅助墩与边引跨：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，一般设置辅助墩加以解决。 设辅助墩也可减小拉索应力变幅，提高主跨 刚度，缓和端支点负反力。
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索塔布置
❖ 索塔：索力传至基础的关键构件。恒载作用 下，索塔应尽可能处于轴心受压状态。
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索面形状
❖ 辐射形：沿主梁均匀分布，而在索塔上集中 于塔顶一点。
❖ 优点：由于斜拉索与水平面的的平均交角较 大，故拉索的垂直分力对主梁的支承效果也 大。
❖ 缺点：?
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❖ 竖琴形：斜拉索平行排列，索少时显得比较 简洁，并可简化斜拉索与索塔的连接构造， 塔上锚固点分散，对索塔受力有利。
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主要结构体系
❖ 按塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、 半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系；
❖ 按主梁的连续方式，有连续体系与T构体系； ❖ 按斜拉索的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系
和地锚体系； ❖ 按塔的高度不同，有常规斜拉桥与矮塔部分斜拉桥
体系。
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漂浮体系
❖ 特点：塔墩固结、塔梁分离。主梁除两端有 支承外，其余部分全用拉索悬吊，属于一种 在纵向可稍作浮动的多跨弹性支承连续梁。
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箱内锚固块：
❖ 锚固块位于顶板之下和两个腹板之间，并与 它们固结在一起。
❖ 垂直分力通过锚固块左右的腹板传递。 ❖ 适用范围：两个分离式单箱梁的双索面斜拉
桥和带有中间箱室的单索面斜拉桥。
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斜隔板锚固： ❖ 锚头设在梁底外面。 ❖ 垂直分力由斜隔板两侧的腹板以剪力形式传
递。 ❖ 适用范围：两个分离式单箱梁的双索面斜拉
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❖ 阻尼减振法：作用机理是通过安装阻尼装置， 提高拉索的阻尼比从而抑制拉索的振动。可 分为安放在套筒内的内置式阻尼器与附着于 拉索之上的外置式阻尼器。
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❖ 改变拉索动力特性法：采用辅助索将若干索 相互联结起来，将长索转换成相对较短的索， 使拉索的振动基频提高，从而抑制索的振动。
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斜拉桥的施工
❖ 矩形截面宜将四角做成倒角或圆角。 ❖ 种空心截面包括H形截面，一般均在每一层拉
索锚头处增设水平隔板。
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（三）拉索
❖ 整体安装拉索：平行钢丝索配冷铸锚。 ❖ 分散安装拉索：平行钢绞线索配夹片锚。 ❖ 拉索的锚固：拉索与混凝土梁的锚固、拉索
在索塔上的锚固。
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索与梁的锚固形式
❖ 顶板锚固块：以箱梁顶板为基础，向上下两 个方向延伸加厚。拉索水平分力传至梁截面， 垂直分力由加劲肋斜杆平衡。适用：箱内具 有加劲斜杆的单索面斜拉桥。
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部分地锚体系
❖ 主跨很大，边跨很小时采用。
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矮塔部分斜拉桥体系
❖ 塔高降低能提高塔身刚度，但拉索的水平倾 角也将减小，故矮塔部分斜拉桥拉索不能提 供足够的支承刚度，要求主梁的刚度较大。 受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间。
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特点：
❖ 塔矮。常规斜拉桥塔高与跨度比为1/4~1/5,而部分 斜拉桥为1/8~1/12。
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拉索的减振
❖ 气动控制法：将拉索的光滑表面做成带有螺旋凸纹、 条形凸纹、V形凹纹或圆形凸点的非光滑表面。
❖ 优点：提高拉索表面的粗糙度，使气流经过拉索时 在表面边界层形成湍流，从而避免涡激共振的产生； 拉索表面的凹凸纹能阻碍下雨时拉索上、下缘迎风 面雨水线的形成，从而防止雨振的产生。
❖ 缺点：对塔、梁在外界激励下导致索两端的支座激 振没有减振作用；会增大拉索对风的阻力。
❖ 主梁在斜拉索的各点支承下，像多跨弹性支 承的连续梁。
❖ 同跨数的斜拉桥与连续梁桥相比，弯矩值大 大降低。
❖ 斜拉桥主梁尺寸大大降低，梁高一般为跨度 的1/50~1/200，甚至更小，从而自重显著减 轻，既节省了材料，又能大幅度地增大桥梁 的跨越能力。
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主跨排前十的斜拉桥
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孔跨布局
❖ 双塔三跨：主跨跨径较大，适用于跨越较宽 的河流及海面。边主跨之比应考虑全桥的刚 度、拉索的疲劳强度等因素。对于公路桥梁， 合理的边主跨之比为0.4~0.45，铁路桥梁宜 为0.2~0.25.
1/50~1/100,且高宽比不宜小于1/10。
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截面形式
❖ 实体梁式和板式主梁：适用于双索面斜拉桥， 结构简单，施工方便，空气动力性能合理。
❖ 箱形截面：抗弯和抗扭刚度大，能适应稀索、 密索、单索面或双索面等不同斜索布置。
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主梁据材料组合有如下方式：
❖ 预应力混凝土梁，称混凝土斜拉桥 ❖ 钢-混凝土组合梁，称组合梁斜拉桥 ❖ 钢主梁，称钢斜拉桥 ❖ 主跨为钢主梁或钢-混凝土组合梁，边跨为混
刚构体系
❖ 特点：塔、梁、墩相互固结，行成跨内具有 多点弹性支承的刚构。为消除温度应力，需 要墩具有一定的柔性，常用高墩。
❖ 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 挠度小。
❖ 缺点：主梁固结处负弯矩大，使固结处附近 截面需要加大。
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T构体系
❖ T构体系与刚构体系的区别是主梁跨中区域无 轴拉力。具体方法： （1）在中跨中央部分插入一小跨悬挂结构 （活动支座，卸力）。 （2）以剪力铰代替悬挂结构。这种剪力铰 的功能是只传弯矩、剪力，不传轴力。
凝土梁，称为混合式斜拉桥。
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（二）索塔
❖ 组成：塔柱、横梁以及其他联结构件。 ❖ 横梁一般分为承重横梁与非承重横梁。前者
为设置主梁支座的受弯横梁，以及塔柱转折 处的压杆横梁或拉杆横梁；后者为塔顶横梁 和塔柱无转折的中间横梁。
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索塔截面
❖ 实心体索塔一般适用于中小跨度，对于小跨 度可以采用等截面，对于中等跨度用空心截 面。
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混凝土索塔施工
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塔座施工
❖ 塔座的砼浇筑在承台浇筑后立即进行（一般 在承台结束后5天完成）,塔座的混凝土体积 小、标号高，砼收缩大，受承台的约束影响， 易产生收缩裂缝。
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❖ 为了抵抗由风力等引起主梁的横向水平位移， 一般在塔柱与主梁之间设置侧向限位支座。
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❖ 优点： （1）主跨满载时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值； （2）温度、收缩和徐变次内力均较小； （3）可以吸震消能。 ❖ 缺点：当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，
成桥后解除临时固结时，主梁会发生较大纵向摆动。
❖ 梁无索区较长，没有端锚索。 ❖ 边跨与主跨比值大，一般大于0.5。 ❖ 梁高较大，甚至做成变高梁。 ❖ 受力以梁为主，索为辅。 ❖ 由于梁的刚度大，活载作用下斜拉索的应力变幅较
小。
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斜拉桥的主要构造
（一）主梁
作用： ❖ 将恒、活载分散传递给拉索。梁的刚度越小，则承
担的弯矩越小。 ❖ 与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分，主梁承
桥和带有中间箱室的单索面斜拉桥。
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梁底两侧设锚固块：
❖ 设在风嘴实体之下或边腹板之下。 ❖ 适用于双索面斜拉桥。
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梁两侧设锚固块
❖ 锚块设在梁底。 ❖ 适用于双主梁或板式截面斜拉桥。
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拉索在索塔上的锚固 ❖ 在实体塔上交错锚固。在塔柱中埋置钢管，
再将斜拉索穿入和用锚头锚固在钢管上端的 锚垫板上。
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❖ 在空心塔上作非交错锚固。在箱形桥塔的壁 内配置环向预应力筋，以抵抗拉索在箱壁内 产生的拉力。
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❖ 采用钢锚固梁锚固。将钢锚固梁搁置在混凝 土塔柱内侧的牛腿上，斜索通过埋设在塔壁 中的钢管锚固在钢锚固梁两端的锚块上。
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❖ 利用钢锚箱锚固。整个钢锚箱是由各层的 钢锚箱进行上下焊接而成，然后将锚箱用 焊钉使之与混凝土塔身连结，用环形预应 力筋将锚箱夹在混凝土的塔柱内，以增加 对拉索水平荷载的抵抗力。
塔梁固结体系
❖ 特点：塔梁固结并支承在墩上。一般只在一 个塔柱处设置固定支座，其余均为纵向可以 活动的支座。
❖ 优点：主梁受力比较均匀，整体升降温引起 的温度应力比较小。
❖ 缺点：上部结构重量与活载反力都需支座传 给桥墩，这就需要设置很大吨位的支座，这 样给日后的养护、更换均带来较大的困难。
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❖ 前面所介绍的梁式桥与拱桥的施工方法大体 可归纳为有支架施工法、悬臂施工法、顶推 施工法、转体施工法。虽然这几种方法同样 可以用在斜拉桥的建造上，但是最适宜的方 法是悬臂施工法，其余三种方法一般只能用 在河水较浅或修建在旱地上的中、小跨径斜 拉桥。
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施工顺序
❖ 基础——下塔柱——中塔柱——上塔柱—— 主梁、拉索
斜拉桥
❖ 组成：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
结构或钢结构。 ❖ 索塔：大都采用混凝土结构。 ❖ 斜拉索：采用高强材料（高强钢丝或钢绞线） ❖ 荷载传递路径：斜拉索的两端分别锚固在主
梁和索塔上，将主梁的恒载与车辆荷载传递 至索塔，再通过索塔精传选 至地基。
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与连续梁的比较
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横桥向布置
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索面布置
❖ 单索面：在横桥方向只有单个支撑点，抗扭 刚度低，不利于承受偏心活载，抗风性能以 及施工稳定性差，主梁一般采用箱型截面。
❖ 适用：具有中央分隔带的桥梁，利用分隔带 布置索面。
❖ 优点：桥面有效宽度大，桥墩布置灵活，视 野宽阔。
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❖ 双索面：结构抗扭刚度大，动力抗风性能好。 因此对主梁的抗扭刚度要求小，但是为了结 构抗风要求以及悬臂施工中的安全考虑，主 梁截面的扭转刚度也不宜设置太小。