第十二章 斜拉桥简介.ppt

桥梁工程概论主讲人：杨果岳主讲人：杨果岳主讲人：杨果岳主讲人：杨果岳桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第十章第十章 斜拉桥简介斜拉桥简介•第一节第一节 概述概述•第二节第二节 孔跨布局孔跨布局•第三节第三节 索塔布置索塔布置•第四节第四节 拉索布置拉索布置•第五节第五节 主要结构体系主要结构体系•第六节第六节 斜拉桥构造斜拉桥构造桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第一节第一节 概述概述•是指用锚在塔上的若干斜索吊住梁跨结构的是指用锚在塔上的若干斜索吊住梁跨结构的桥，也叫斜张桥主要由桥，也叫斜张桥主要由主梁主梁、、索塔索塔和和斜拉斜拉索索三大部分组成三大部分组成•索塔大都采用混凝土结构，主梁一般采用混索塔大都采用混凝土结构，主梁一般采用混凝土结构、钢凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构，斜混凝土组合结构或钢结构，斜拉索则采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）拉索则采用高强材料（高强钢丝或钢绞线）z制成桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•斜拉桥斜拉桥荷载传递途径荷载传递途径：斜拉索的两端分别锚固：斜拉索的两端分别锚固在主梁和斜塔上，将主梁的恒载和车辆荷载传在主梁和斜塔上，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。

递至索塔，再通过索塔传至地基•力学特性力学特性：主梁在斜拉索的多点支承下，像多：主梁在斜拉索的多点支承下，像多跨弹性支撑的连续梁一样，使弯矩值得以大大跨弹性支撑的连续梁一样，使弯矩值得以大大地降低，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而地降低，这不但可以使主梁尺寸大大减小，而且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材料，且由于结构自重显著减轻，既节省了结构材料，又能大幅度地增大桥梁的跨越能力又能大幅度地增大桥梁的跨越能力•在主梁承受荷载之前需要对斜拉索进行预张拉在主梁承受荷载之前需要对斜拉索进行预张拉桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•斜拉桥属于斜拉桥属于高次超静定高次超静定结构，包含较多的设计结构，包含较多的设计变量，桥型方案和寻求合理设计较为困难变量，桥型方案和寻求合理设计较为困难•现代斜拉桥的发展：现代斜拉桥的发展： 第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受弯为主，拉索更换不方便；为主，拉索更换不方便； 第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承受较大轴力和弯矩；较大轴力和弯矩； 第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用第三阶段：密索布置，主梁更矮，并广泛采用梁板式开口断面。

梁板式开口断面 桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024 稀索布置稀索布置 密索布置密索布置桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第二节第二节 孔跨布局孔跨布局一、双塔三跨式一、双塔三跨式l主跨跨径大，一般适用于跨越较大的河流主跨跨径大，一般适用于跨越较大的河流l跨径分割比跨径分割比：边跨与主跨合理而均衡比为：边跨与主跨合理而均衡比为1 1：：2 2：：1 1•主跨经济性跨径：主跨经济性跨径：400m400m～～500m500m超长斜拉桥超长斜拉桥1000m1000m•边边主主跨跨之之比比与与斜斜拉拉桥桥的的整整体体刚刚度度、、端端锚锚索索的的应应力力变变幅幅有着很大的关系有着很大的关系桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024二、独塔双跨式二、独塔双跨式二、独塔双跨式二、独塔双跨式l主孔跨径一般比双塔三跨式跨径小，适用于跨越中小主孔跨径一般比双塔三跨式跨径小，适用于跨越中小河流和城市河道河流和城市河道l边主跨之比为（边主跨之比为（0.5～～0.8），但大多数为），但大多数为0.66边跨大，边跨大，考虑拉索应力疲劳，中间设桥墩改善。

考虑拉索应力疲劳，中间设桥墩改善桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024三、三塔四跨式和多塔多跨式三、三塔四跨式和多塔多跨式三、三塔四跨式和多塔多跨式三、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采用增加主梁刚度和索塔刚度增加了工程量桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024四、辅助墩和边引跨四、辅助墩和边引跨四、辅助墩和边引跨四、辅助墩和边引跨边引跨边引跨辅助墩辅助墩活载作用时，往往边活载作用时，往往边跨梁段附近区域产生跨梁段附近区域产生很大的正弯矩，并导很大的正弯矩，并导致梁体转动解决这致梁体转动解决这个问题，常用：个问题，常用：l边引跨：边引跨：形成负弯矩形成负弯矩l辅助墩：辅助墩：减小拉索应减小拉索应力变幅，缓和端支点力变幅，缓和端支点负反力桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第三节第三节第三节第三节 索塔布置索塔布置索塔布置索塔布置一、索塔的形式一、索塔的形式l美学观点美学观点l适合拉索布置适合拉索布置l传力简单，恒载作用下，传力简单，恒载作用下，索塔尽可能处于轴心受压索塔尽可能处于轴心受压状态。

状态桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024二、塔的高跨比二、塔的高跨比l索塔的高度决定着整个桥梁的刚度和经济性索塔的高度决定着整个桥梁的刚度和经济性l索对梁的支承刚度主要取决于索力的竖向分力索对梁的支承刚度主要取决于索力的竖向分力V 和拉索的线刚度和拉索的线刚度EA/ll拉索锚点处荷载拉索锚点处荷载P作用下，作用下， 主梁下挠量：主梁下挠量：普通索：塔高与索长、倾普通索：塔高与索长、倾角的关系角的关系 值最大，拉索的支值最大，拉索的支承刚度最大，承刚度最大， α 为为55°最大最大；；tanα越小，塔的支承刚度越越小，塔的支承刚度越大桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024端锚索：塔高与索长、倾端锚索：塔高与索长、倾角的关系角的关系对于端锚索，当中跨布载时，水平力对于端锚索，当中跨布载时，水平力F作用下，塔顶水作用下，塔顶水平位移为：平位移为：α为为35°时，时，ΔΔ最小，端锚索最小，端锚索提供的支承刚度最大提供的支承刚度最大拉索轴力拉索轴力N与倾角与倾角α有关，有关，经推导，经推导， α取值取值45 °。

综合考虑综合考虑索和塔的共同影响索和塔的共同影响，，对于每座斜拉桥存在一个对于每座斜拉桥存在一个最最佳高度佳高度H，使得索和塔对主，使得索和塔对主梁的支承刚度达到最大梁的支承刚度达到最大桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第四节第四节第四节第四节 拉索布置拉索布置拉索布置拉索布置1.1.索面位置索面位置桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•单索面单索面 拉索对抗扭不起作用，所以主梁应采用抗扭刚度较大拉索对抗扭不起作用，所以主梁应采用抗扭刚度较大的截面优点：优点：桥面视野开阔桥面视野开阔•双索面双索面 扭矩可用拉索的轴力来抵抗，主梁可用较小抗扭刚度扭矩可用拉索的轴力来抵抗，主梁可用较小抗扭刚度的截面•斜向双索面斜向双索面 对于桥面梁体抗风力扭振特别有利对于桥面梁体抗风力扭振特别有利桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20242.2.2.2.索面形状索面形状索面形状索面形状•辐射形辐射形 斜拉索沿主梁均匀分布，而集中于塔顶一点。

斜拉索沿主梁均匀分布，而集中于塔顶一点 优点：优点：斜拉索与水平面交角大，故斜拉索的垂直分力对主斜拉索与水平面交角大，故斜拉索的垂直分力对主梁的支承效果也大梁的支承效果也大 缺点：缺点：但塔顶锚固点构造过于复杂但塔顶锚固点构造过于复杂桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•竖琴形竖琴形 斜拉索成平行排列斜拉索成平行排列 优点：优点：可简化与塔的连接构造，塔上锚固点分散，对可简化与塔的连接构造，塔上锚固点分散，对索塔的受力有利索塔的受力有利 缺点缺点：倾角小，索的总拉力大时，钢索用量多倾角小，索的总拉力大时，钢索用量多 桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•扇形扇形 斜拉索不互相平行，兼有上述两种布置方式的优点斜拉索不互相平行，兼有上述两种布置方式的优点故广泛采用故广泛采用桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20243.3.3.3.索距的布置索距的布置索距的布置索距的布置•早期为稀索：超静定次数少早期为稀索：超静定次数少•现代斜拉桥多为密索：超静定次数高，必须利用计算现代斜拉桥多为密索：超静定次数高，必须利用计算机计算。

机计算 密索有如下优点：密索有如下优点：（（1）索距小，主梁弯矩小；）索距小，主梁弯矩小；（（2）索力较小，锚固构造简单；）索力较小，锚固构造简单；（（3）锚固点附近应力流变化小，补强范围小；）锚固点附近应力流变化小，补强范围小；（（4）利于悬臂架设；）利于悬臂架设；（（5) 易于换索易于换索桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第五节第五节第五节第五节 主要结构体系主要结构体系主要结构体系主要结构体系•按索塔、梁、墩相互结合方式，可分为：按索塔、梁、墩相互结合方式，可分为： 漂浮体系漂浮体系、、半漂浮体系半漂浮体系、、塔梁固结体系塔梁固结体系和和刚构体系刚构体系•按主梁的连续方式，可分为：按主梁的连续方式，可分为： 连续体系连续体系和和T构体系构体系•按斜拉索的锚固方式，可分为：按斜拉索的锚固方式，可分为： 自锚体系自锚体系、、部分地锚体系部分地锚体系和和地锚体系地锚体系•按塔的高度，可分为：按塔的高度，可分为： 常规斜拉桥常规斜拉桥和和矮塔部分斜拉桥矮塔部分斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024一、漂浮体系一、漂浮体系一、漂浮体系一、漂浮体系•漂浮体系结构特点：漂浮体系结构特点：塔墩固结塔墩固结，，塔梁分离塔梁分离，，主梁悬浮主梁悬浮主梁除两端有支承外，其余全部由拉索悬吊，属于主梁除两端有支承外，其余全部由拉索悬吊，属于一种在纵向可稍作浮动的多跨弹性支承连续梁。

塔一种在纵向可稍作浮动的多跨弹性支承连续梁塔柱和主梁之间设置柱和主梁之间设置侧向限位支座侧向限位支座桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024斜拉索不能给梁提供有效的横向支承，为了抵抗风力引斜拉索不能给梁提供有效的横向支承，为了抵抗风力引起的主梁横向位移，故设之起的主梁横向位移，故设之桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024该体系优点：该体系优点：该体系优点：该体系优点：（（1 1）全跨满载时，塔柱处主梁无负弯矩峰值；）全跨满载时，塔柱处主梁无负弯矩峰值；（（2 2）主梁可以随塔柱的缩短而下降，所以温度、收缩和）主梁可以随塔柱的缩短而下降，所以温度、收缩和徐变内力均较小徐变内力均较小3 3）密索体系主梁各截面的变形和内力变化较平缓，受）密索体系主梁各截面的变形和内力变化较平缓，受力较均匀；力较均匀；（（4 4）地震时允许全梁纵向摆荡，成为长周期运动，从而）地震时允许全梁纵向摆荡，成为长周期运动，从而抗震消能，因此地震烈度较高地区可考虑选择这类体抗震消能，因此地震烈度较高地区可考虑选择这类体系桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024该体系缺点：该体系缺点：该体系缺点：该体系缺点：（（1 1）当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结。

当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结2 2）斜拉索不能对梁提供有效的横向支承，为抵抗由于）斜拉索不能对梁提供有效的横向支承，为抵抗由于风力等所引起的横向摆动，必须增加一定的横向约束风力等所引起的横向摆动，必须增加一定的横向约束桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024二、半漂浮体系二、半漂浮体系二、半漂浮体系二、半漂浮体系•该体系该体系塔墩固结塔墩固结、、塔梁分离塔梁分离，主梁在塔墩上，主梁在塔墩上设置竖向设置竖向支承支承，接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连续梁接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连续梁 桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024特点：特点：特点：特点：（（1 1）这种体系的主梁内力在塔墩支点处产生急剧变化，）这种体系的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出现了负弯矩尖峰，通常须加强支承区段的主梁截面2 2）支承体系的主梁一般均设置活动支座，在横桥方向）支承体系的主梁一般均设置活动支座，在横桥方向亦须在桥台和塔墩处设置侧向水平约束亦须在桥台和塔墩处设置侧向水平约束桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024三、塔梁固结体系三、塔梁固结体系三、塔梁固结体系三、塔梁固结体系•塔梁固结并支承在墩上塔梁固结并支承在墩上，斜拉索为弹性支承，相当于，斜拉索为弹性支承，相当于梁顶面用斜索加强的一根连续梁，主梁的内力与挠曲梁顶面用斜索加强的一根连续梁，主梁的内力与挠曲直接与主梁和索塔的弯曲刚度有关。

直接与主梁和索塔的弯曲刚度有关•支座布置：只在一个塔柱处设置固定支座，其余皆为支座布置：只在一个塔柱处设置固定支座，其余皆为纵向可以活动支座纵向可以活动支座桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024特点：特点：特点：特点：•优点：优点：减小了塔墩弯矩和主梁中央段的轴向拉力减小了塔墩弯矩和主梁中央段的轴向拉力•缺点缺点（（1 1））中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，显著增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩；柱倾斜，显著增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩； （（2 2）上部结构重力和活载反力都需由支座传给）上部结构重力和活载反力都需由支座传给桥墩，这就需要设置很大吨位的支座在大跨径斜拉桥墩，这就需要设置很大吨位的支座在大跨径斜拉桥中，这种结构体系可能要设置上万吨级的支座，支桥中，这种结构体系可能要设置上万吨级的支座，支座的设计制造及日后的养护，更换均较困难座的设计制造及日后的养护，更换均较困难桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024四、刚构体系四、刚构体系四、刚构体系四、刚构体系•梁、塔、墩互为固结梁、塔、墩互为固结，形成跨度内具有多点弹性支承，形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。

的刚构 桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024特点：特点：特点：特点：优点：优点：（（1 1）既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；）既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；（（2 2）结构的整体刚度比较好；主梁挠度小结构的整体刚度比较好；主梁挠度小缺点缺点: : (1)(1)刚度的增大是由梁、塔、墩固结处能抵抗很大的负刚度的增大是由梁、塔、墩固结处能抵抗很大的负弯矩换取来的，因此这种体系的固结处附近区段内主弯矩换取来的，因此这种体系的固结处附近区段内主梁的截面必须加大梁的截面必须加大 (2(2）为消除温度应力，需要墩身具有一定柔性，故常）为消除温度应力，需要墩身具有一定柔性，故常用于高墩用于高墩桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024五、五、五、五、T T T T构体系构体系构体系构体系•T T构体系与刚构体系的区别是构体系与刚构体系的区别是主梁跨中区域无轴拉力主梁跨中区域无轴拉力具体方法：具体方法：①①在中跨中央部分插入一小跨悬挂结构（活动支座，在中跨中央部分插入一小跨悬挂结构（活动支座，卸力）②②以剪力铰代替悬挂结构。

以剪力铰代替悬挂结构桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024六、部分地锚体系六、部分地锚体系六、部分地锚体系六、部分地锚体系主跨很大，边跨很小时采用主跨很大，边跨很小时采用桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024七、矮塔部分斜拉桥体系七、矮塔部分斜拉桥体系七、矮塔部分斜拉桥体系七、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，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梁的刚度较大受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024特点：特点：特点：特点：（（1 1）塔较矮；）塔较矮；（（2 2）梁的无索区较长，没有端锚索；）梁的无索区较长，没有端锚索；（（3 3）边主跨之比较大；）边主跨之比较大；（（4 4）梁高较大；）梁高较大；（（5 5）受力以梁为主，索为辅；）受力以梁为主，索为辅；（（6 6）活载作用下斜拉索的应力变幅较小。

活载作用下斜拉索的应力变幅较小桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024第六节第六节 斜拉桥构造斜拉桥构造一一主梁构造主梁构造 主梁的主要作用：主梁的主要作用：（（1 1）将作用分散传给拉索将作用分散传给拉索2 2）主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的轴压）主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的轴压力3)3)抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结抵抗横向风载和地震荷载，并把这些力传给下部结构桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024主梁设计时的控制因素：主梁设计时的控制因素：（（1）拉索间距较大时，采用弯矩控制设计；）拉索间距较大时，采用弯矩控制设计；（（2）单索面斜拉桥，采用扭转控制设计；）单索面斜拉桥，采用扭转控制设计；（（3）双索面密索体系，主要考虑轴压力和整个）双索面密索体系，主要考虑轴压力和整个桥的纵向弯曲桥的纵向弯曲u主梁设计时，需考虑一定的安全储备主梁设计时，需考虑一定的安全储备桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•按截面形式：按截面形式：1.1.实体梁式和板式主梁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，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。

空气动力性能合理2.2.箱形截面箱形截面 抗弯和抗扭刚度大，能适应稀索、密索、单索抗弯和抗扭刚度大，能适应稀索、密索、单索面或双索面等不同斜索布置面或双索面等不同斜索布置l具体见表具体见表4-2-14-2-1桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024主梁的主要组合方式（材料决定）：主梁的主要组合方式（材料决定）：（（1）预应力混凝土梁，称混凝土斜拉桥）预应力混凝土梁，称混凝土斜拉桥（（2）钢）钢-混凝土组合梁，称组合梁斜拉桥混凝土组合梁，称组合梁斜拉桥 (3) 钢主梁，称钢斜拉桥钢主梁，称钢斜拉桥（（4）主跨为钢主梁或钢）主跨为钢主梁或钢-混凝土组合梁，边跨混凝土组合梁，边跨为混凝土梁，称为混合式斜拉桥为混凝土梁，称为混合式斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024各种材料主梁的经济跨径：各种材料主梁的经济跨径：各种材料主梁的经济跨径：各种材料主梁的经济跨径：•研究认为：研究认为： 跨径跨径200200~ 400m ,400m ,采用混凝土主梁；采用混凝土主梁； 400400~ 600m 600m ，采用钢，采用钢- -混凝土组合梁；混凝土组合梁； 大于大于600m600m，， 采用钢主梁。

采用钢主梁 400400、、600m600m临界区域，综合考虑，做经济比较临界区域，综合考虑，做经济比较主跨和边跨主梁的设计理念区别：主跨和边跨主梁的设计理念区别：l主跨必须有良好的动力特性，自重较轻；主跨必须有良好的动力特性，自重较轻；l边跨应具有克服上提力的功能：边跨应具有克服上提力的功能：自重、刚度自重、刚度或或设辅助设辅助墩墩解决桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024二、索塔二、索塔二、索塔二、索塔索塔的组成：索塔的组成：索塔的组成：索塔的组成：桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024混凝土索塔的构造混凝土索塔的构造混凝土索塔的构造混凝土索塔的构造中小跨度中小跨度中等跨度中等跨度l多边形截面索塔比矩形截面的对抗风有利多边形截面索塔比矩形截面的对抗风有利桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024各种空心截面包括各种空心截面包括H形截面，一般均在每一层拉索形截面，一般均在每一层拉索锚头处增设水平隔板锚头处增设水平隔板①①有利于将索力传递到塔柱全截面上；有利于将索力传递到塔柱全截面上；②②在施工阶段和养护时可作为工作平台。

在施工阶段和养护时可作为工作平台桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024三、拉索三、拉索三、拉索三、拉索•拉索构造分为拉索构造分为整体安装整体安装的拉索和的拉索和分散安装分散安装的拉索 整体安装：整体安装：平行钢丝索配冷铸锚平行钢丝索配冷铸锚 分散安装：分散安装：平行钢绞线索配夹片锚平行钢绞线索配夹片锚1.1.平行钢丝索配冷铸锚平行钢丝索配冷铸锚冷铸锚冷铸锚拉索的构造拉索的构造桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024l采采用用镀镀锌锌高高强强钢钢丝丝，，其其标标准准强强度度不不低低于于1600MPa1600MPa，，常常采采用用 5 5或或  7 7镀锌钢丝制造镀锌钢丝制造l由于是在常温下浇铸填料，故称为由于是在常温下浇铸填料，故称为““冷铸锚冷铸锚””l冷冷铸铸锚锚的的锚锚固固力力由由锚锚筒筒的的圆圆锥锥体体和和筒筒内内填填料料的的横横向向挤挤压力承受，正常情况下墩头不受力，作为安全储备压力承受，正常情况下墩头不受力，作为安全储备•由于其要求由于其要求整体制作、整体运输整体制作、整体运输和和整体安装整体安装，使它的，使它的使用受到限制。

使用受到限制桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20242.2.2.2.平行钢绞线配夹片锚平行钢绞线配夹片锚平行钢绞线配夹片锚平行钢绞线配夹片锚桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024•平行钢丝索中的钢丝换成等截面的钢绞线即成平行钢丝索中的钢丝换成等截面的钢绞线即成为平行钢绞线索；钢索线在索中平行排列，故为平行钢绞线索；钢索线在索中平行排列，故称为平行钢绞线索称为平行钢绞线索•采用夹片锚的原因采用夹片锚的原因：现场施工中难以将：现场施工中难以将 15mm15mm的钢铰线镦头和保证其质量的钢铰线镦头和保证其质量•钢绞线的逐根张拉中，须使最终斜索中的各根钢绞线的逐根张拉中，须使最终斜索中的各根钢绞线拉力相等此张拉工艺称为钢绞线拉力相等此张拉工艺称为““等值张拉等值张拉法法””桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024拉索的锚固拉索的锚固拉索的锚固拉索的锚固1.1.斜拉索与混凝土梁的锚固斜拉索与混凝土梁的锚固①①顶板锚固块顶板锚固块l 以箱梁顶板为基础，以箱梁顶板为基础，向上、下两个方向延向上、下两个方向延伸加厚而成。

伸加厚而成l 拉索水平力传至梁拉索水平力传至梁截面，垂直分力由加截面，垂直分力由加劲斜杆平衡劲斜杆平衡l适用范围：箱内具有适用范围：箱内具有加劲斜杆的加劲斜杆的单索面斜单索面斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024②②箱内锚固块箱内锚固块l 锚固块位于顶板之下和两个腹板之间，并与它们固结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l垂直分力通过锚固块左右的腹板传递垂直分力通过锚固块左右的腹板传递l适用范围：两个分离式单箱梁的双索面斜拉桥和带有适用范围：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中间箱室的单索面斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024③③斜隔板锚固斜隔板锚固l 锚头设在梁底外面，也锚头设在梁底外面，也可埋入斜隔板预留的凹槽可埋入斜隔板预留的凹槽内l 垂直分力由斜隔板两侧垂直分力由斜隔板两侧的腹板以剪力方式传递的腹板以剪力方式传递l适用范围：两个分离式单箱梁的适用范围：两个分离式单箱梁的双索面斜拉桥和带有中间箱室的单双索面斜拉桥和带有中间箱室的单索面斜拉桥索面斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024④④梁底两侧设锚固块梁底两侧设锚固块⑤⑤粱两侧设锚固块粱两侧设锚固块l锚块设在梁底锚块设在梁底l适用于双主梁或适用于双主梁或 板式截面斜拉桥板式截面斜拉桥l 设在风嘴实体之设在风嘴实体之下或边腹板之下。

下或边腹板之下l 适用于双索面斜适用于双索面斜拉桥桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20242.2.2.2.拉索在索塔上的锚固拉索在索塔上的锚固拉索在索塔上的锚固拉索在索塔上的锚固（（1 1）在实体塔上交错锚固）在实体塔上交错锚固 在塔柱中埋置钢管，再将斜拉在塔柱中埋置钢管，再将斜拉索穿入和用锚头锚固在钢管上索穿入和用锚头锚固在钢管上端的锚垫板上端的锚垫板上2 2）在空心塔上作非交错锚固）在空心塔上作非交错锚固 构造与实体塔锚固相同，但构造与实体塔锚固相同，但需在箱形桥塔的壁内配置环向需在箱形桥塔的壁内配置环向预应力筋，以抵抗拉索在箱壁预应力筋，以抵抗拉索在箱壁内产生的拉力内产生的拉力桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024（（（（3 3 3 3）采用钢锚固梁锚固）采用钢锚固梁锚固）采用钢锚固梁锚固）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过埋设在塔壁中的钢管锚固在钢锚固梁两端的锚块上塔两侧相等塔两侧相等塔两侧不相等塔两侧不相等桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024（（（（4 4 4 4）利用钢锚箱锚固）利用钢锚箱锚固）利用钢锚箱锚固）利用钢锚箱锚固•整个钢锚箱是由各层的钢整个钢锚箱是由各层的钢锚箱进行上下焊接而成，锚箱进行上下焊接而成，然后将锚箱用焊钉使之与然后将锚箱用焊钉使之与混凝土塔身连结，用环形混凝土塔身连结，用环形预应力筋将锚箱夹在混凝预应力筋将锚箱夹在混凝土的塔柱内，以增加对拉土的塔柱内，以增加对拉索水平荷载的抵抗力。

索水平荷载的抵抗力桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024拉索的应力拉索的应力拉索的应力拉索的应力•拉索的应力控制需要考虑三个因素：拉索的应力控制需要考虑三个因素：有效弹性模量有效弹性模量、、破断强度破断强度和和疲劳•斜索的应力过低，则斜索的垂度大，索的有效模量就斜索的应力过低，则斜索的垂度大，索的有效模量就小小，这是斜拉索必须采用高强度钢材的直接原因所，这是斜拉索必须采用高强度钢材的直接原因所以控制拉索的最小应力十分必要以控制拉索的最小应力十分必要•当拉索的荷载超过破断荷载的当拉索的荷载超过破断荷载的50%时，钢的非弹性应时，钢的非弹性应变将快速增加，所以对于一般的荷载组合，其最大值变将快速增加，所以对于一般的荷载组合，其最大值只能到它破断强度的只能到它破断强度的40%•抗疲劳问题：抗疲劳问题：拉索在规定的应力变幅下，承受拉索在规定的应力变幅下，承受200万次万次荷载循环后的强度不小于原来强度的荷载循环后的强度不小于原来强度的95%桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024拉索的减振拉索的减振拉索的减振拉索的减振1.1.气动控制法气动控制法•将拉索的光滑表面做成带有螺旋凸纹、条形凸纹、将拉索的光滑表面做成带有螺旋凸纹、条形凸纹、V V形凹纹或圆形凸点的非光滑表面。

形凹纹或圆形凸点的非光滑表面•优点：优点：①①提高拉索表面的粗糙度，使气流经过拉索时在表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；面边界层形成湍流，从而避免涡激共振的产生；②②拉索表面的凹凸纹能阻碍下雨时拉索上、下缘迎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风面雨水线的形成，从而防止雨振的产生l缺点：缺点：①①对塔、梁在外界激励下导致索两端的支座激振没对塔、梁在外界激励下导致索两端的支座激振没有减振作用；有减振作用；②②会增大拉索对风的阻力会增大拉索对风的阻力 桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20242.2.阻尼减振法阻尼减振法通过安装阻尼装置，提高拉索通过安装阻尼装置，提高拉索的阻尼比从而抑制拉索的振动的阻尼比从而抑制拉索的振动根据与拉索的关系，可分为内根据与拉索的关系，可分为内置式和外置式置式和外置式内置式内置式外置式外置式桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/20243.3.改变拉索动力特性法改变拉索动力特性法 采用联结器（索夹）或辅助索将若干根索相互联结采用联结器（索夹）或辅助索将若干根索相互联结起来，辅助索可以采用直径比主要索小得多的索。

起来，辅助索可以采用直径比主要索小得多的索 作用机理：作用机理： 通过联结，将长索转换成为相对较短的短通过联结，将长索转换成为相对较短的短索，使拉索的振动基频提高，从而抑制索的振动索，使拉索的振动基频提高，从而抑制索的振动 作用：作用：对防止低频振动十分有效，同时降低了雨振和单对防止低频振动十分有效，同时降低了雨振和单根索振动发生的几率根索振动发生的几率 局限性：局限性：对以高阶形式出现的涡激振动抑制不明显；对以高阶形式出现的涡激振动抑制不明显； 辅助索易疲劳断裂辅助索易疲劳断裂桥梁工程桥梁工程桥梁工程桥梁工程9/7/20249/7/2024。