斜拉桥与悬索桥总体布置与结构体系.ppt

1、n郑重声明：斜拉桥与悬索桥PPT为陈从春等主编大跨度桥梁配套课件，版权属于彭大文老师和陈从春老师，授权交通出版社供购买本教材的师生使用，任何人不得传播或用于商业目的。第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系n第一节第一节 概述概述 n第二节第二节 总体布置总体布置 n第三节第三节 索塔布置索塔布置 n第四节第四节 拉索布置拉索布置 n第五节第五节 主要结构体系主要结构体系 第一篇第一篇 斜拉桥与悬索桥斜拉桥与悬索桥n第一节第一节 概述概述n斜拉桥三大组成部分斜拉桥三大组成部分: 主梁主梁、索塔索塔、斜拉索斜拉索。 斜拉桥的受力体系斜拉桥的受力体系 斜拉桥中主梁的受力特点斜拉桥中主梁的受力特点 斜拉桥中塔和索的受力特点斜拉桥中塔和索的受力特点n现代斜拉桥发展三个阶段：现代斜拉桥发展三个阶段：n第一阶段：稀索布置，主梁较高，受弯为主，拉索不易更换；第一阶段：稀索布置，主梁较高，受弯为主，拉索不易更换；n第二阶段：中密索布置，主梁较矮，可更换拉索；第二阶段：中密索布置，主梁较矮，可更换拉索；n第三阶段：密索布置，梁高减小，采用梁板式开口截面。第三阶段：密索布置，梁高减小，采用梁板式

2、开口截面。 n混凝土斜拉桥混凝土斜拉桥最大跨径可达最大跨径可达700m；n钢斜拉桥钢斜拉桥最大跨径可达最大跨径可达1300m；n结合梁结合梁斜拉桥最大跨径可达斜拉桥最大跨径可达1000m。n混凝土斜拉桥经济合理跨径混凝土斜拉桥经济合理跨径200m500m。 混凝土斜拉桥荆州长江大桥混凝土斜拉桥荆州长江大桥混凝土斜拉桥荆州长江大桥混凝土斜拉桥荆州长江大桥500m500mn第二节第二节 总体布置总体布置 n主要解决索塔、跨径、拉索及主梁布置；主要解决索塔、跨径、拉索及主梁布置；n塔高与跨径间的关系等。塔高与跨径间的关系等。n 一、索塔布置一、索塔布置n根据桥位、地形、跨径需要，可选用根据桥位、地形、跨径需要，可选用独塔独塔、双塔双塔或或多塔多塔布置布置。 第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系 第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n二、跨径布置二、跨径布置n典型为典型为双塔三跨式双塔三跨式和和独塔双跨式独塔双跨式；特殊也可；特殊也可独塔单跨独塔单跨及及多塔多跨多塔多跨。 n 1双塔三跨式双塔三跨式n主孔跨径大，适用于跨越主孔跨径大，适用于跨越较大河流。较大河流。

3、n边跨相等的对称或边跨不边跨相等的对称或边跨不等的非对称。等的非对称。n边跨与主跨之比与整体刚边跨与主跨之比与整体刚度、端锚索的应力变幅有很度、端锚索的应力变幅有很大关系。大关系。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n主跨汽车作用时，会增加端锚索应力，边跨汽车荷载作用时，会减少端锚主跨汽车作用时，会增加端锚索应力，边跨汽车荷载作用时，会减少端锚索应力。索应力。n拉索的疲劳强度是边、中跨允许比值的判断标准。拉索的疲劳强度是边、中跨允许比值的判断标准。n边中跨比为边中跨比为0.5时，可对称悬臂施工至跨中合拢；时，可对称悬臂施工至跨中合拢；n一般边中跨比一般边中跨比0.5，边跨设置端锚索，使中跨有一段悬臂施工是在有后锚，边跨设置端锚索，使中跨有一段悬臂施工是在有后锚的情况下进行。的情况下进行。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n边跨小时，边跨拉索短，刚度边跨小时，边跨拉索短，刚度相对大，边跨对索塔的锚固作相对大，边跨对索塔的锚固作用大，主跨刚度相应增大。用大，

4、主跨刚度相应增大。n合理的合理的边主跨之比在边主跨之比在0.40附近，附近，钢斜拉桥的边跨比相同跨径混钢斜拉桥的边跨比相同跨径混凝土斜拉桥小。凝土斜拉桥小。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 双塔三跨式斜拉桥布置的边跨双塔三跨式斜拉桥布置的边跨/ /中跨比考虑中跨比考虑n 2独塔双跨式独塔双跨式n可以两跨相等的对称或两跨不等的非可以两跨相等的对称或两跨不等的非对称布置。对称布置。n不对称布置时，边跨与主跨比例为不对称布置时，边跨与主跨比例为0.50.8，多数接近，多数接近0.66；n两跨相等时，由于失去了边跨及辅助两跨相等时，由于失去了边跨及辅助墩对主跨变形的有效约束作用，较少采墩对主跨变形的有效约束作用，较少采用。用。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n3. 三塔四跨式和多塔多跨式三塔四跨式和多塔多跨式n斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。因为中间塔塔顶没有端锚索来斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。因为中间塔塔顶没有端锚索来限制变位。限制变位。n

5、必须采用时，必须采用时，可将中间塔做成刚性索塔（如委内瑞拉的马拉开波桥）；可将中间塔做成刚性索塔（如委内瑞拉的马拉开波桥）；第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n用长拉索将中间塔顶分别用长拉索将中间塔顶分别锚固在边塔的塔顶或塔底加锚固在边塔的塔顶或塔底加劲（如香港汀九桥）；劲（如香港汀九桥）；n 加粗尾索并在锚固尾索的梁加粗尾索并在锚固尾索的梁段上压重，增加索的刚度（如湖段上压重，增加索的刚度（如湖南洞庭湖大桥）。南洞庭湖大桥）。多塔斜拉桥中桥多塔斜拉桥中桥塔示例塔示例n4辅助墩及外边孔辅助墩及外边孔边孔设置辅助墩，根据边孔高度、通边孔设置辅助墩，根据边孔高度、通航、施工安全等具体情况而定。航、施工安全等具体情况而定。当边孔设在岸上或浅滩，在边孔设置当边孔设在岸上或浅滩，在边孔设置辅助墩，可以改善结构的受力状态。辅助墩，可以改善结构的受力状态。辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩；辅助墩受压时，减少了边孔主梁弯矩；受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠度。度。第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体

6、系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 第三节第三节 索塔布置索塔布置n一、索塔的形式一、索塔的形式n单索面和双索面斜拉桥索塔的纵、横单索面和双索面斜拉桥索塔的纵、横向布置形式：向布置形式：n索塔索塔沿桥纵向布置：沿桥纵向布置：n有独柱式、有独柱式、A字型、倒字型、倒Y型等。型等。n单柱式主塔单柱式主塔构造简单构造简单；nA型和倒型和倒Y型型顺桥向刚度大，有利于承顺桥向刚度大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A型型还可减小搁置在塔上主梁的负弯矩。还可减小搁置在塔上主梁的负弯矩。第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n 索塔索塔横桥向布置：横桥向布置：独柱型、双柱型、门型或独柱型、双柱型、门型或H型、型、A型、宝石型或倒型、宝石型或倒Y型等。型等。 斜拉桥塔形示例斜拉桥塔形示例第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系

7、n二、塔的高跨比二、塔的高跨比n索塔高度从桥面以上算起。索塔高度从桥面以上算起。n主跨径相同情况下，索塔高度低，拉索水平倾角小，拉索垂直分力对主跨径相同情况下，索塔高度低，拉索水平倾角小，拉索垂直分力对主梁支承作用就小；反之，索塔高度愈大，拉索水平倾角愈大，拉索对主主梁支承作用就小；反之，索塔高度愈大，拉索水平倾角愈大，拉索对主梁支承效果也愈大。梁支承效果也愈大。n索塔的高度应由经济比较来确定。索塔的高度应由经济比较来确定。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n双塔三跨式宜取双塔三跨式宜取0.180.25；独塔双跨式宜选用；独塔双跨式宜选用0.300.45。n单以提高塔高来取得全桥刚度是不经济的，应加强端锚索及采用地锚方单以提高塔高来取得全桥刚度是不经济的，应加强端锚索及采用地锚方式，此时，高跨比宜选用低值。式，此时，高跨比宜选用低值。n第四节第四节 拉索布置拉索布置n拉索采用拉索采用抗拉强度高抗拉强度高、抗疲劳性能好抗疲劳性能好和和弹性模量大弹性模量大的高强钢丝及钢绞线等的高强钢丝及钢绞线等制作。制作。n一、索面位置一

8、、索面位置第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 竖直双索面竖直双索面单索面单索面斜向双索面斜向双索面索面在空间可布置成索面在空间可布置成单索面单索面和和双索面；双索面；双索面又分为双索面又分为竖直双索面竖直双索面和和倾斜双索面倾斜双索面。 n单索面单索面要求主梁采用抗扭刚度较要求主梁采用抗扭刚度较大截面。大截面。n采用采用双索面双索面，扭矩可由拉索轴力，扭矩可由拉索轴力来抵抗。来抵抗。n斜向双索面斜向双索面对抵抗风力扭振有利对抵抗风力扭振有利。n倾斜双索面采用倒倾斜双索面采用倒Y型、型、A型塔。型塔。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 单索面与双索面布置的对比单索面与双索面布置的对比第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n二、索面形状二、索面形状n拉索在索面内布置拉索在索面内布置三种基本类型三种基本类型：n辐射形辐射形、竖琴形竖琴形和和扇形扇形。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置

9、与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n1. 辐射形辐射形：拉索与水平交角大，垂直分力对主梁支承效果好，与竖：拉索与水平交角大，垂直分力对主梁支承效果好，与竖琴形相比，可节省钢材琴形相比，可节省钢材1520。n拉索集中锚固在塔顶，构造复杂，局部应力集中，施工和养护困难。拉索集中锚固在塔顶，构造复杂，局部应力集中，施工和养护困难。n拉索倾角不等，锚具、垫板的制作、安装较复杂。拉索倾角不等，锚具、垫板的制作、安装较复杂。 n 2. 竖琴形：竖琴形：拉索所有倾角相同，索与塔、主梁的连接构造简单。外观简洁拉索所有倾角相同，索与塔、主梁的连接构造简单。外观简洁美观，无视觉交叉感。美观，无视觉交叉感。n缺点：拉索倾角小，用量多。缺点：拉索倾角小，用量多。n3. 扇形：扇形：兼有辐射形和竖琴形优点，获得广泛应用。但对索在塔和主梁上兼有辐射形和竖琴形优点，获得广泛应用。但对索在塔和主梁上的锚固位置、构造要求及施工工艺要求较高。的锚固位置、构造要求及施工工艺要求较高。第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 斜拉索的索形对比斜拉索的索形

10、对比拉索布置的三种拉索布置的三种基本类型基本类型n 三、索距布置三、索距布置n索距索距：索面内相邻两根拉索的间距。索面内相邻两根拉索的间距。n早期斜拉桥为早期斜拉桥为“稀索稀索”，现代斜拉桥为现代斜拉桥为“密索密索”。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 稀索向密索的发展稀索向密索的发展n密索密索优点：优点：n1）索距小，主梁弯矩小；）索距小，主梁弯矩小；n2）索力小，锚固点构造简单；）索力小，锚固点构造简单；n3）锚固点应力流变化小，补强范围小；）锚固点应力流变化小，补强范围小；n4）利于悬臂架设；）利于悬臂架设；n5）易于换索；）易于换索；n6）断面轻柔，美感度提高。）断面轻柔，美感度提高。n混凝土主梁索距宜混凝土主梁索距宜4m12m；钢主梁索距宜；钢主梁索距宜8m24m。 第一章第一章第一章第一章 总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系总体布置与结构体系 n1飘浮体系飘浮体系n漂浮体系特点漂浮体系特点：塔墩固结、塔梁分离塔墩固结、塔梁分离。n除两端支承外，其余全部用拉索悬吊，在纵向可稍作浮动的多跨弹性

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