索支撑桥第十四节2016-12-29.ppt

缆索承重桥梁悬索桥(二)_王志强，同济大学桥梁工程系，桥梁馆 405 室联系： 65987577 ：Email: 同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强2二、悬索桥结构组成、形式、布置和构造二、悬索桥结构组成、形式、布置和构造 悬索桥的组成悬索桥的组成 悬索桥的形式悬索桥的形式 悬索桥的布置和结构特性悬索桥的布置和结构特性 悬索桥的各部分构造悬索桥的各部分构造同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强31 1）主缆）主缆2 2）吊杆（索）吊杆（索）3 3）索夹）索夹4 4）加劲梁）加劲梁5 5）桥塔）桥塔5 5）锚碇（用于地锚式悬索桥）锚碇（用于地锚式悬索桥）6 6）塔顶鞍座和散索鞍座）塔顶鞍座和散索鞍座4、悬索桥各部分的构造、悬索桥各部分的构造同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强4 基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚梁、锚碇基础基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚梁、锚碇基础 基本分类：重力式锚碇、隧道式（岩锚）锚碇基本分类：重力式锚碇、隧道式（岩锚）锚碇 重力式锚碇：依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚重力式锚碇：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。

碇与地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻力来抵抗 隧道式锚碇（岩洞式）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 前锚式：主缆采用前锚式：主缆采用PSPS法施工时的缆索锚固方式，支承（定位）钢构架法施工时的缆索锚固方式，支承（定位）钢构架与传力钢构架的结合与传力钢构架的结合 后锚式：主缆采用后锚式：主缆采用ASAS法施工时的缆索锚固方式，铸钢索靴与眼杆的结法施工时的缆索锚固方式，铸钢索靴与眼杆的结合 5) 5) 锚碇（用于地锚式悬索桥锚碇（用于地锚式悬索桥）同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强5 图图a a）为现代预应力锚固系统（前锚式）为现代预应力锚固系统（前锚式） 图图b b）锚固构架锚固系统）锚固构架锚固系统同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强6AKASHI锚碇锚碇三角形空腹构架式重力锚三角形空腹构架式重力锚同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强7江阴长江大江阴长江大桥北锚桥北锚同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强8 重力式锚碇重力式锚碇（采用较多）（采用较多） 隧道式锚碇隧道式锚碇 重力式锚碇用于持力层位于地表以下重力式锚碇用于持力层位于地表以下20205050米较合理；过深可以采用米较合理；过深可以采用深基础：沉箱、沉井、桩、管柱等。

深基础：沉箱、沉井、桩、管柱等 隧道式锚碇用于基岩外露处，主缆各索股集中在一个岩洞内锚固隧道式锚碇用于基岩外露处，主缆各索股集中在一个岩洞内锚固a）岩洞锚，b）岩孔锚同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强9串联悬索桥共用锚墩串联悬索桥共用锚墩旧金山海湾桥西桥旧金山海湾桥西桥 同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强10日本日本 南北备赞大桥南北备赞大桥串联悬索桥共用锚墩串联悬索桥共用锚墩同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强116) 6) 塔顶鞍座和散索鞍座塔顶鞍座和散索鞍座索鞍（鞍座）属于支承主缆的支承件或配件 类型：塔顶主索鞍；支架副索鞍（副鞍座）：边跨靠近岸端的墩架或钢排架的顶部，改变主缆在竖平面内的倾角也可不设散索鞍座（展束锚固索鞍）：多设置在桥台上，使构成主缆的许多钢丝束股在水平向及竖直向分散开的支撑鞍座，并导引各索股入锚固部分同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强12塔顶鞍座和散索鞍座塔顶鞍座和散索鞍座同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强13主要构件：鞍槽、腹板底板和加劲肋板等（腹板传递鞍槽压力，横肋加强）布置形式：两块斜腹板，大部分鞍下应力由斜腹板直接径塔柱两侧横壁板传给桥塔、单（两）块竖腹板：大部分压力经鞍座板间接传递给塔柱顶板。

塔顶鞍槽的纵向曲率半径： 纵向圆弧半径（可为纵向非对称多段圆弧）不小于主缆直径的812倍，入口处鞍槽半径局部略小以防破坏主缆防腐鞍槽的截面形状：配合主缆钢丝索股的排列形状制造方法：全铸、铸件鞍槽焊接钢板（铸焊）、全焊塔顶主索鞍塔顶主索鞍江阴主索鞍同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强14构造形式 为调节主缆在各种条件下的长度变化，散索鞍由辊轴、摇轴支承，或者作成摆柱构件鞍槽的纵向曲率半径 入口处鞍槽形状与塔顶鞍槽相同，出口处略小，要同时满足主缆转向和散索的功能要求鞍槽的截面形状 配合主缆钢丝索股的排列形状散索鞍：散索鞍：主缆进入锚碇之前的最后一个支撑主缆的构件同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强15缆索承重桥梁悬索桥(三)_王志强，同济大学桥梁工程系，桥梁馆 405 室联系： 65987577 ：Email: 同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强16 加劲梁拼装施工 缆索施工 桥塔施工三、悬索桥的施工三、悬索桥的施工 锚碇施工 悬索桥适用于超大跨径桥梁的主要原因，除了其充分利用了材料强度外，还有其独特的施工方法 通常，悬索桥架设步骤为：塔柱及锚碇施工猫道架设主缆架设索夹及吊索安装加劲梁吊装架设等。

同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强17 桥塔施工桥塔施工同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强18塔柱节段之间的连接（水平接缝）塔柱节段之间的连接（水平接缝）波斯普鲁斯二桥波斯普鲁斯二桥明明石石海海峡峡钢钢桥桥塔塔同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强19塔柱底节与桥墩之间的连接塔柱底节与桥墩之间的连接同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强20桥塔施工桥塔施工（青马大桥混凝土桥塔）（青马大桥混凝土桥塔） 混凝土桥塔施工以就地浇筑为主（爬模、滑模） 塔柱横向构件（横梁）施工 塔柱与塔墩之间的连接同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强21 锚碇施工锚碇施工岩隧锚碇施工：岩隧锚碇施工：当河岸有坚硬岩石时，可以采用岩隧锚碇，岩隧锚可以将主缆集中在一个岩洞内锚固，也可以在岩石山开凿多个岩眼，将主缆分成多股穿过岩体在锚固室内锚固，不应采用大量爆破、开挖后及时衬砌，避免岩面风化重力式锚碇施工：重力式锚碇施工：设置在承载力比较好的地基上的重力式锚碇，一般采用明挖的扩大基础当锚碇设置在软土层中时，可以采用大型沉井或地下连续墙的形式如江阴大桥北锚碇采用了大型沉井，而日本的明石海峡大桥采用了地下连续墙同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强22 主缆施工主缆施工 悬索桥主缆施工可分为以下几个步骤：悬索桥主缆施工可分为以下几个步骤： 1）准备工程（塔顶吊机、塔顶鞍座等）准备工程（塔顶吊机、塔顶鞍座等） 2）架设导索（浮子法、自由悬挂法等）架设导索（浮子法、自由悬挂法等） 3）架设牵引索和猫道索）架设牵引索和猫道索缆缆索系索系统统施工步施工步骤图骤图同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强23直升机架设法同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强24缆缆索系索系统统施工步施工步骤图骤图4）架设猫道桥面板及横向天桥）架设猫道桥面板及横向天桥5）架设抗风索以及完成猫道，并）架设抗风索以及完成猫道，并架设主缆（纺线法、改进纺线法，架设主缆（纺线法、改进纺线法，预制平行索股法）预制平行索股法） 6）将猫道转载于主缆后拆除抗风）将猫道转载于主缆后拆除抗风索，并架设竖吊杆。

索，并架设竖吊杆抗抗风风索索同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强25AS法原理 AS法的主要缺点是架设主缆时的抗风能力较弱以及所需时间较长；主缆挤紧后空隙相对较大； AS法的主要优点是索股丝数多、股数少，从而锚固空间较小，同时运输起吊设备较轻便； 欧美国家使用较多同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强26空中纺轮和猫道空中纺轮和猫道同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强27主缆架设主缆架设 PPWS法的优点是避免了现场由钢丝编成索股作业，从而加快了主缆施工进度；但它要求有大吨位的起重运输设备和拽拉设备来搬运；跨越全桥的索股，同时在猫道上还需设置导向轮以减小索股受到的摩阻力；受起吊重量的限制，采用PPWS法时索股中的钢丝根数较少，故其股数较多，需要的锚固空间较大；PPWS法在日本得到了长足的发展，我国工程师也倾向使用该法同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强28主缆架设主缆架设同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强29紧缆、缠丝、涂装紧缆、缠丝、涂装同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强30 加劲梁拼装施工加劲梁拼装施工加劲梁的制造、组拼与运输加劲梁架设：架设顺序和架设方法同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强31箱梁和桁架梁拼装施工箱梁和桁架梁拼装施工l加劲梁架设加劲梁架设加劲桁架梁吊装加劲桁架梁吊装 加劲钢桁架架设单元分类：单根杆件、平面构架和立体节段。

同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强32箱梁拼装施工箱梁拼装施工 钢箱梁吊装钢箱梁吊装l加劲梁架设加劲梁架设 主缆是柔索结构，只有部分梁段悬吊在主缆上时挠度很大，梁段吊装到位后只能在上缘与相邻梁段连接形成铰接，下缘是可以张开闭合的；随着吊装梁段的增加，主缆的局部挠度减小，加劲梁下缘的间隙逐渐闭合，待梁段全部吊装完成或大部分完成后，可在相邻节段间永久固结连接；加劲梁的重力完全由主缆承担，加劲梁只承担梁段内的局部弯矩同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强33缆索承重桥梁悬索桥(四)_王志强，同济大学桥梁工程系，桥梁馆 405 室联系： 65987577 ：Email: 同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强34四、悬索桥的设计四、悬索桥的设计加劲梁在活载与其他荷载作用下与主缆共同受力，因此必须与主缆共同考虑，所以悬索桥设计按顺序包括以下内容，先考虑加劲梁及主缆加劲梁及主缆的设计，然后根据已决定的主缆及加劲梁体系考虑桥塔桥塔和锚碇的设计锚碇的设计，最后进行其它辅助构件的设计其它辅助构件的设计悬索桥设计包括：总体设计、加劲梁的设计、主缆的设计、主塔的设计、锚碇与鞍座等同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强35 悬索桥的总体构思 悬索桥的设计计算内容 悬索桥的设计计算程序悬索桥的总体设计悬索桥的总体设计同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强361）悬索桥的适用范围2）悬索桥与其它大跨度桥式的比较选择3） 悬索桥的美学和比例4）悬索桥总体设计的参考数据：跨度比，垂跨比，宽跨比，高跨比等 1）边跨跨径与主跨跨径的比例；2）桥下空间形式；3）加劲梁选择；4）悬索桥的锚碇选择；5）桥塔选择。

悬索桥的总体构思悬索桥的总体构思同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强37同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强38同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强39同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强40 悬索桥的设计计算悬索桥的设计计算1）作用在悬索桥上的荷载有恒载、活载、风荷载、地震力、温度变化等，设计计算时，一般把它们简化为平面问题或空间问题采用各种计算理论进行计算分析；2）关于塔，一般将其作为独立结构，在桥轴及垂直桥轴方向分别进行分析，对于柔性塔，由于塔柱的刚度不可能很大，还必须计算其屈曲临界荷载；3）对包括塔、缆索、桥台、加劲梁等整个结构组成的计算模型进行动力分析计算时，一般采用以有限位移理论为基础的空间非线性有限元程序计算；4）与斜拉桥的情况一样，悬索桥的跨度远远超出桥规所规定的适用范围因此，必须制定适用于悬索桥的设计规范以桥规中的规定为基准，对一些复杂项目如活载、挠度容许值、冲击系数、屈曲长度、抗震设计、抗风设计、荷载组合及容许应力等进行规定，以规范为基准进行计算分析和结构设计5）悬索桥在设计的不同阶段需要进行不同的计算，现将其设计步骤与其设计中所需的各项计算分述如下:同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强41悬索桥主缆和加劲梁静力设计流程图悬索桥主缆和加劲梁静力设计流程图同济大学土木工程学院桥梁工程系 王志强42主缆及加劲梁动力设主缆及加劲梁动力设计流程（续）计流程（续）。