现代斜拉桥.doc

第五章 现代斜拉桥长沙市洪山桥是长沙市北二环线上的一座特大桥，跨浏阳河，是环线建设的关键工程之一因为该桥地理位置十分重要，业主从提高省会长沙城市品位的要求出发，拟将该桥建成为长沙市的标志性景观建筑物，因而选择了类似于西班牙的阿拉米罗（Alamillo）桥----无背索斜塔桥该桥为单跨斜拉桥，桥塔后倾，通过拉索与主梁的连接获得平衡（如图一所示）该种桥设计大胆、造型特殊、结构新颖浏阳河大桥主桥为竖琴式单边索斜塔单索面斜拉桥，主桥计算跨径206m（超过西班牙阿拉米罗桥跨径200m，位居世界第一），辅助孔30.305m主梁采用矩形钢箱梁，高4.4m，宽7.0m，主梁两侧设置13.0m的钢挑梁，上铺混凝土桥面板，为钢---混叠合结构，索塔为混凝土箱形空心索塔，塔高（桥面以上）129.84m一、 概述古老的斜拉桥远在几百年前就已出现过在19世纪曾在欧洲风行一时但鉴于当时科学技术还较为落后，又缺乏计算机，以致对这种高次超静定结构无法精确计算，从而导致建成的桥梁多次发生塌桥事故致使斜拉桥的发展停滞不前进入二十世纪后，电子计算机的诞生和发展，材料科学的进步，使人们重新认识到斜拉桥的优越性1955年在瑞典建成了第一座现代斜拉桥—stromsund桥，主跨为182.6m。

如图所示，斜拉桥结构它由斜索、塔柱和主梁三部分组成从图上可知：1 悬挂的斜拉索相当于给主梁增加了弹性约束；2 悬挂的斜拉索又可看作为在主梁外，具有大偏心距的预应力束斜拉桥的优点：1 主梁增加了中间斜索支承，显著减小梁的弯矩，与其它大跨径桥梁比较，混凝土和钢材用量较节省；2 斜拉索的水平分力，增加了梁的预压力，提高了混凝土的抗裂性能3 斜拉索的拉力可以调整，从而可使主梁的内力分布均匀合理4 结构轻巧、适用性强5 建筑高度小主梁高度一般为跨径的1/40～1/100二、 构造类型（一） 斜索 斜拉索是主要承受拉力的构件，宜采用抗拉强度高，疲劳强度好，弹性模量大的钢材我国目前采用较多的斜拉索为平行高强钢丝束、平行钢绞线、低合金钢筋等据统计，斜拉索造价约占全桥造价的25%～30% 斜索布置有四种形式，即：辐射式、竖琴式、扇式、星式1） 辐射式 这种布索的拉索倾角大（平均约45），拉索效率高，钢索用量省但因拉索集中锚固于塔上，塔柱受力不利、锚固困难2） 竖琴式 这种布索的拉索倾角一致，拉索与塔和梁的锚固点分散，塔柱受力较有利，外形简洁美观但受塔高的制约，拉索倾角小，拉索效率低，钢索用量大。

3） 扇式 这种布索介于辐射式与竖琴式之间，兼有上述两种的大部分优点4） 星式 这种布索将拉索分散锚固在塔柱上，而将拉索另一端集中锚固在边跨梁端与桥台或桥墩上这样将显著减小跨中挠度，也可避免在边跨产生很大的负弯矩因这种布索倾角小，拉索在梁端锚固困难，故目前较少采用 斜拉索布置还可分为稀索体系和密索体系两种因密索布置可减小弯矩，目前比较多的采用拉索间距一般为6～8m密索体系的优点：（1） 索间距较短，主梁中的弯矩小；（2） 每索的拉力较小，锚固点的构造简单；（3） 锚固点附近的应力流变化较小，补强范围也小；（4） 伸臂施工时所需辅助支撑较少；（5） 斜索更换容易；（6） 景观优美按索在空间内的布置形式，可分为3类：单索面、竖向双索面和斜向双索面 单面索竖向双面索斜向双面索（二） 塔柱 塔柱是主要承受压力的构件通常除了承受轴压力外，还要承受荷载和由其他作用（制动力、温度、混凝土收缩徐变等）产生的不平衡弯矩 从桥梁的纵向（立面）来看，塔柱主要有独柱型、A型和倒Y型三种，如图所示 从桥梁横向上看，塔柱又有：独柱式、双柱式、门式、斜腿门式、倒V式、宝石式和倒Y式等多种。

桥面以上塔柱高度与主梁跨径之比H/l，对三跨斜拉桥宜取0.16～0.22此外，斜拉桥按塔柱的数量划分有：独塔斜拉桥、双塔斜拉桥和多塔斜拉桥之分独塔斜拉桥双塔斜拉桥多塔斜拉桥从塔的造型上看，又有：Batman桥（三） 主梁混凝土斜拉桥主梁的截面形式如图所示图中（a）为板式结构最简单，抗风性能好，适用于桥面跨度不大的双索面斜拉桥图中（b）为分离双箱双室结构，适用于双索面斜拉桥其优点是用悬臂法分段拼装主梁后再安装桥面肋板，施工极为方便图中（c）和（e）为封闭箱形截面，其抗扭刚度大，适用于单索面斜拉桥图中（d）为半封闭箱形截面，截面具有较好的抗风性能适用于桥面跨度较大双索面斜拉桥图中（f）为中央带设人行道，两边为行车道的假单索面斜拉桥三、 斜拉桥的结构体系斜拉桥按斜索、塔柱和主梁相互结合的方式可划分为四种结构体系，即：悬浮体系、支承体系、塔梁固结体系和刚构体系1 悬浮体系该体系又称飘浮体系，它将主梁除两端外全部用缆索吊起而在纵向可稍作浮动的一种具有弹性支承的单跨梁2 支承体系该体系的主梁在塔墩上设有支点，接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连续梁3 塔梁固结体系该体系的塔柱直接与主梁固结，相当于梁顶面用拉索加强的一根连续梁。

4 刚构体系该体系的塔柱、主梁和柱墩相互固结，形成了在跨度内具有弹性支承的刚构。