斜張橋設(shè)計(jì)特點(diǎn)

主要須滿(mǎn)足抗風(fēng)與抗震的要求以及控制全橋的變形。為此，首先強(qiáng)調(diào)主孔的 跨、寬比不大于20，最好不大于15;其次是主梁的寬、高比要大于 8、至少要大于 7并加風(fēng)嘴(見(jiàn)懸索橋)，相應(yīng)的索距要減小到10米以下(為了配合施工往往取5~6米)。此外，用雙傾斜索面比用雙平行索面的抗風(fēng)穩(wěn)定性好，可以抵抗對(duì)主梁不利的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)。

在多塔斜張橋中，如采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，因混凝土徐變收縮，則在主梁的無(wú)索區(qū)要產(chǎn)生拉力與彎矩，須采取措施克服。在獨(dú)塔斜張橋中，因主梁可自由伸縮，不產(chǎn)生這一問(wèn)題。而在多塔斜張橋中，則宜在主梁合龍前用對(duì)頂法消減甚至于預(yù)儲(chǔ)徐變收縮量。

斜張橋的斜纜索存在一定的垂度，隨索力的大小而變化，從而影響整個(gè)結(jié)構(gòu)的受力與變形。在跨度大或索力變化幅度大時(shí)影響較大，須用精密的計(jì)算方法和電子計(jì)算機(jī)分析結(jié)構(gòu)受力。對(duì)一般情況，則可用鋼索的修正彈性模量(簡(jiǎn)單考慮纜索垂度影響的彈性模量)求解。錨固纜索用的錨具易疲勞破壞，宜選用具有高疲勞強(qiáng)度的錨具。在設(shè)計(jì)中還需考慮防止纜索銹蝕的措施。

按主梁材料分

有鋼斜張橋、混凝土斜張橋和兩者結(jié)合的結(jié)合梁斜張橋。鋼斜張橋主梁較輕，跨越能力大，施工方便，但用鋼量大，養(yǎng)護(hù)費(fèi)用高，造價(jià)偏高。混凝土斜張橋反之，且具有剛度大,抗振性能好,噪聲小等優(yōu)點(diǎn)，采用較多。用鋼筋混凝土橋面板的結(jié)合梁(見(jiàn)實(shí)腹梁橋)做斜張橋，用鋼不多，噪聲小，可減輕重量，在大跨度橋中有較大競(jìng)爭(zhēng)力。

按橋塔設(shè)置分

有多塔(含雙塔)斜張橋與獨(dú)塔斜張橋。前者用于多跨，后者用于雙跨，當(dāng)橋位處無(wú)設(shè)置高引橋的必要時(shí)，以選用獨(dú)塔斜張橋?yàn)楹茫梢詼p少工程費(fèi)用，對(duì)結(jié)構(gòu)受力與抗震均有利。

按索面形式分

有雙平行索面斜張橋(圖2a、 b)、雙傾斜索面斜張橋(圖2c、 d)與單索面斜張橋(圖2e)。雙平行索面斜張橋的纜索，在兩個(gè)鉛垂平面中布置，是最常用的一種。雙傾斜索面斜張橋，纜索布置在兩個(gè)傾斜面內(nèi)，具有良好的抗風(fēng)穩(wěn)定性，適用于大跨度。單索面斜張橋的纜索只布置在一個(gè)鉛垂直面，適用于公路橋與城市橋。單雙索面配合的斜張橋，其主跨用單索面，而邊跨用雙斜索面，使獨(dú)柱塔三面受力，非常穩(wěn)定，可減小獨(dú)柱尺寸，以利行車(chē)。

按主梁支承形式分

有剛性鉸式支承斜張橋與懸浮體系斜張橋。前者在主梁支點(diǎn)處設(shè)支座，在塔梁結(jié)合體系中,全部反力直接傳給墩臺(tái);而在塔墩結(jié)合體系中,部分反力由支座傳給墩臺(tái)，部分反力由斜索傳至塔頂，通過(guò)塔柱傳給塔墩，反力分配可由支座頂?shù)盟删o而定。后者梁在塔墩上不設(shè)支座，而是用纜索懸掛在塔上，支點(diǎn)反力通過(guò)塔柱傳給橋墩。這種體系對(duì)消減混凝土徐變和抗震都有利，并可減小主梁支點(diǎn)處的內(nèi)力，但為保證施工時(shí)穩(wěn)定性好，須加設(shè)臨時(shí)支座。

斜張橋的主要組成部分有纜索、塔柱、橋墩、橋臺(tái)、主梁和輔助墩等(圖1a)。

用以懸吊主梁，將其上荷載傳遞給塔柱與橋墩(合稱(chēng)塔墩)。索形布置主要有三種:①輻射形(圖1a)。聯(lián)邦德國(guó)、法國(guó)稱(chēng)為扇形。斜索吊點(diǎn)集中在塔頂，這種布置最省鋼索，更適用于用纜索懸吊主梁于塔上的懸浮體系。②豎琴形(圖1b)。斜索皆平行布置宛如豎琴，故名。用鋼量多，但較美觀。③折中形(圖1c)。英國(guó)、美國(guó)稱(chēng)為扇形。系輻射形與豎琴形的折中形式，用鋼量居中。

為橋墩以上支承纜索的結(jié)構(gòu)，可用鋼筋混凝土或鋼材建成。塔柱與橋 墩的連接方式有三種:①塔柱與橋墩固結(jié)。簡(jiǎn)稱(chēng)塔墩固結(jié)(圖2a、b、c)。這種結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性好，主梁支點(diǎn)反力小，施工方便，但墩底受彎矩很大。②塔柱與橋墩分開(kāi)。塔柱與主梁固結(jié)，而與橋墩分開(kāi)，簡(jiǎn)稱(chēng)塔梁固結(jié)(圖2e)，可克服墩底彎矩過(guò)大的缺點(diǎn)，但主梁中間支點(diǎn)反力很大，要求特大噸位的橋梁支座，引起構(gòu)造上的困難。③塔柱與橋墩鉸接。簡(jiǎn)稱(chēng)塔墩鉸接。也能減小墩底彎矩，但構(gòu)造與施工均麻煩，整體穩(wěn)定性也差，甚少采用。

順橋軸方向塔柱的立面形式,常用的為柱形或A字形。而橫橋方向的形式甚多,有雙柱形、門(mén)形、倒V形、菱形與獨(dú)柱形等(圖2)。

塔柱形式與索面布置有關(guān)。例如雙柱形、門(mén)形用于設(shè)置在主梁兩側(cè)的雙平行索面;倒V形、菱形用于雙傾斜索面;獨(dú)柱形則用于沿橋中線設(shè)置的單索面。

雙柱形與門(mén)形塔柱施工方便;倒V形施工麻煩,基礎(chǔ)面積大，但對(duì)抗風(fēng)穩(wěn)定性好;菱形可減小基礎(chǔ)面積;獨(dú)柱形外形輕巧，但主梁必須選用抗扭剛度大的箱形截面。

直接支承橋面并錨固斜纜索。其結(jié)構(gòu)形式主要有:①連 續(xù)梁(圖3a)。整體性好，抗風(fēng)、抗震能力強(qiáng),剛度大,行車(chē)舒適。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中要受徐變與收縮產(chǎn)生附加力的影響，但可用半懸浮體系予以大大減小。②帶掛孔的單懸臂梁(圖3b)。結(jié)構(gòu)外部是靜定的,適用于軟土地基,可以消減混凝土的徐變收縮影響,但結(jié)構(gòu)剛度差。纜索受力大于連續(xù)梁,撓度大,不利于高速行車(chē)。③T型剛構(gòu)(圖3c)。除可利用懸臂拼裝(灌筑)法施工(見(jiàn)橋梁施工)外，其優(yōu)點(diǎn)同單懸臂梁，缺點(diǎn)是墩內(nèi)彎矩大。三種結(jié)構(gòu)形式中，以采用連續(xù)梁較多。在雙跨獨(dú)塔式斜張橋中，均采用連續(xù)梁。

主梁的橫截面形式，主要有三種:①箱形截面(圖4a)。因系閉合式截面，抗扭剛度甚大，尤適用于單面索的獨(dú)柱式斜張橋。②半封閉式三角箱形截面(圖4b)。兩側(cè)具有流線型的三角形箱梁，有很好的抗風(fēng)穩(wěn)定性。③槽形截面(圖4c)。橋梁建筑高度(見(jiàn)橋梁)低，有利于爭(zhēng)取橋下凈空高度，降低引線或引橋標(biāo)高。

設(shè)于邊孔內(nèi)的橋墩,用以減小跨中撓度,提高全橋剛度，并可改善邊孔主梁的受力，當(dāng)邊孔梁底離地面不高時(shí)，宜增設(shè)輔助墩。

斜拉橋日文稱(chēng)"斜張橋"，德文稱(chēng)"斜索橋"，英文稱(chēng)"拉索橋(Cable Stayed Bridge)"。將梁用若干根斜拉索拉在塔上，便形成斜拉橋。與多孔梁橋?qū)φ掌饋?lái)看，一根斜拉索就是代替一個(gè)橋墩的(彈性)支點(diǎn)，從而增大了橋梁的跨度。 斜拉橋這種結(jié)構(gòu)型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很難計(jì)算和很難控制，所以一直沒(méi)有得到發(fā)展和廣泛應(yīng)用。直到本世紀(jì)中，由于電子計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)，解決了索力計(jì)算難的問(wèn)題，以及調(diào)整裝置的完善，解決了索力的控制問(wèn)題，使得斜拉橋成為近50年內(nèi)發(fā)展最快，應(yīng)用日廣的一種橋型。

斜拉橋，又稱(chēng)斜張橋，是將橋面用許多拉索直接拉在橋塔上 的一種橋梁，是由承壓的塔，受拉的索和承彎的梁體組合起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)體系。其可看作是拉索代替支墩的多跨彈性支承連續(xù)梁。其可使梁體內(nèi)彎矩減小，降低建筑高度，減輕了結(jié)構(gòu)重量，節(jié)省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。

橋的主要承重并非它上面的汽車(chē)或者火車(chē)，而是它本身，也即我們看的的路面。現(xiàn)在我們就分析這個(gè):

我們以一個(gè)索塔來(lái)分析。索塔兩側(cè)是對(duì)稱(chēng)的斜拉索，通過(guò)斜拉索將索塔主梁連接在一起。現(xiàn)在假設(shè)索塔兩側(cè)只有兩根斜拉索，左右對(duì)稱(chēng)各一條，這兩根斜拉索受到主梁的重力作用，對(duì)索塔產(chǎn)生兩個(gè)對(duì)稱(chēng)的沿著斜拉索方向的拉力，根據(jù)受力分析，左邊的力可以分解為水平向向左的一個(gè)力和豎直向下的一個(gè)力;同樣的右邊的力可以分解為水平向右的一個(gè)力和豎直向下的一個(gè)力;由于這兩個(gè)力是對(duì)稱(chēng)的，所以水平向左和水平向右的兩個(gè)力互相抵消了，最終主梁的重力成為對(duì)索塔的豎直向下的兩個(gè)力，這樣，力又傳給索塔下面的橋墩了。

斜拉索數(shù)量再多，道理也是一樣的。之所以要很多條，那是為了分散主梁給斜拉索的力而已。

斜拉橋作為一種拉索體系，比梁式橋的跨越能力更大，是大跨度橋梁的最主要橋型。斜拉橋是由許多直接連接到塔上的鋼纜吊起橋面，斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨(dú)柱，材料有鋼和混凝土的。斜拉索布置有單索面、平行雙索面、斜索面等。第一座現(xiàn)代斜拉橋始建于1955年的瑞典，跨徑為182米。目前世界上建成的最大跨徑的斜拉橋?yàn)榉▏?guó)的諾曼底橋，主跨徑為856米。1993年建成的上海楊浦大橋是我國(guó)目前最大的斜拉橋，主跨徑為602米斜拉橋是將梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的橋。它由梁、斜拉索和塔柱三部分組成。斜拉橋是一種自錨式體系，斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩臺(tái)上外，還支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分為鋼斜拉橋、結(jié)合梁斜拉橋和混凝土梁斜拉橋。

斜拉橋是我國(guó)大跨徑橋梁最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30余座，僅次于德國(guó)、日本，而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜拉橋的數(shù)量已居世界第一。

50年代中期，瑞典建成第一座現(xiàn)代斜拉橋，40多年來(lái)，斜拉橋的發(fā)展，具有強(qiáng)勁勢(shì)頭。我國(guó)70年代中期開(kāi)始修建混凝土斜拉橋，改革開(kāi)放后，我國(guó)修建斜拉橋的勢(shì)頭一直呈上升趨勢(shì)。

我國(guó)一直以發(fā)展混凝土斜拉橋?yàn)橹?，近幾年我?guó)開(kāi)始修建鋼與混凝土的混合式斜拉橋，如汕頭石大橋，主跨518m;武漢長(zhǎng)江第三大橋，主跨618m。鋼箱斜拉橋如南京長(zhǎng)江第二大橋南汊橋，主跨628m;武漢軍山長(zhǎng)江大橋，主跨460m。前幾年上海建成的南浦(主跨423m)和楊浦(主跨602m)大橋?yàn)殇撆c混凝土的結(jié)合梁斜拉橋。

我國(guó)斜拉橋的主梁形式:混凝土以箱式、板式、邊箱中板式;鋼梁以正交異性極鋼箱為主，也有邊箱中板式。

現(xiàn)在已建成的斜拉橋有獨(dú)塔、雙塔和三塔式。以鋼筋混凝土 塔為主。塔型有H形、倒Y形、A形、鉆石形等。

斜拉索仍以傳統(tǒng)的平行鍍鋅鋼絲、冷鑄錨頭為主。鋼絞線斜拉索目前在汕頭石大橋采用。鋼絞線用于斜拉索，無(wú)疑使施工操作簡(jiǎn)單化，但外包PE的工藝還有待研究。

斜拉橋的鋼索一般采用自錨體系。近年來(lái)，開(kāi)始出現(xiàn)自錨和部分地錨相結(jié)合的斜拉橋，如西班牙的魯納(Luna)橋，主橋440m;我國(guó)湖北鄖縣橋，主跨414m。地錨體系把懸索橋的地錨特點(diǎn)融于斜拉橋中，可以使斜拉橋的跨徑布置更能結(jié)合地形條件，靈活多樣，節(jié)省費(fèi)用。斜拉橋的施工方法:混凝土斜拉橋主要采用懸臂澆筑和預(yù)制拼裝;鋼箱和混合梁斜位橋的鋼箱采用正交異性板，工廠焊接成段，現(xiàn)場(chǎng)吊裝架設(shè)。鋼箱與鋼箱的連接，一是螺栓，二是全焊，三是栓焊結(jié)合。

一般說(shuō)，斜拉橋跨徑300~1000m是合適的，在這一跨徑范圍，斜拉橋與懸索橋相比，斜拉橋有較明顯優(yōu)勢(shì)。德國(guó)著名橋梁專(zhuān)家F.leonhardt認(rèn)為，即使跨徑1400m的斜拉橋也比同等跨徑懸索橋的高強(qiáng)鋼絲節(jié)省二分之一，其造價(jià)低30%左右。

斜拉橋發(fā)展趨勢(shì):跨徑會(huì)超過(guò)1000m;結(jié)構(gòu)類(lèi)型多樣化、輕型化;加強(qiáng)斜拉索防腐保護(hù)的研究;注意索力調(diào)整、施工觀測(cè)與控制及斜拉橋動(dòng)力問(wèn)題的研究。

懸索橋,懸索橋(吊橋)(suspensionbridge)指的是以通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸(或橋兩端)的纜索(或鋼鏈)作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在橋面和吊桿之間常設(shè)置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小活載所引起的撓度變形。

位于美國(guó)舊金山的金門(mén)大橋，是非常典型的懸索橋設(shè)計(jì)。懸索橋是橋梁的一種，懸索橋的主要承力部分是橋兩端的兩根塔架，在這兩根塔架間的懸索拉住橋的橋面。為了保障懸索橋的穩(wěn)定性，兩根塔架外的另一面也有懸索，這些懸索保障塔架本身受的力是垂直向下的。這些懸索連接到橋兩端埋在地里的錨錠中。有些懸索橋的塔架外還有兩個(gè)小一些的橋面，它們可以由小一些的懸索拉住，或由主索拉住。

懸索橋的構(gòu)造方式是19世紀(jì)初被發(fā)明的，現(xiàn)在許多橋梁使用這種結(jié)構(gòu)方式?，F(xiàn)代懸索橋，是由索橋演變而來(lái)。適用范圍以大跨度及特大跨度公路橋?yàn)橹?，是?dāng)今跨度超過(guò)1000米的唯一橋式。又名吊橋，是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構(gòu)件的橋梁。懸索橋由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成。懸索橋的主要承重構(gòu)件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強(qiáng)度高的鋼材(鋼絲、鋼絞線、鋼纜等)制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強(qiáng)度，并具有用料省、自重輕的 特點(diǎn)，因此懸索橋在各種體系橋梁中的跨越能力最大，跨徑可以達(dá)到1000米以上。1981年建成的英國(guó)恒比爾懸索橋的跨徑為1410米，是目前世界上跨徑最大的橋梁。懸索橋的主要缺點(diǎn)是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動(dòng)，需注意采取相應(yīng)的措施。

按照橋面系的剛度大小，懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設(shè)加勁梁，因而剛度較小，在車(chē)輛荷載作用下，橋面將隨懸索形狀的改變而產(chǎn)生S形的變形，對(duì)行車(chē)不利，但它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般用作臨時(shí)性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強(qiáng)，剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結(jié)構(gòu)承受豎向荷載。除以上形式外，為增強(qiáng)懸索橋剛度，還可采用雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蚝托钡鯒U式懸索橋等形式，但構(gòu)造較復(fù)雜。

橋面支承在懸索(通常稱(chēng)大攬)上的橋稱(chēng)為懸索橋。英文為SuspensionBridge，是"懸掛的橋梁"之意，故也有譯作"吊橋"的。"吊橋"的懸掛系統(tǒng)大部分情況下用"索"做成，故譯作"懸索橋"，但個(gè)別情況下，"索"也有用剛性桿或鍵桿做成的，故譯作"懸索橋"不能涵蓋這一類(lèi)用橋。和拱肋相反，懸索的截面只承受拉力。簡(jiǎn)陋的只供人、畜行走用的懸索橋常把橋面直接鋪在懸索上。通行現(xiàn)代交通工具的懸索橋則不行，為了保持橋面具有一定的平直度，是將橋面用吊索掛在懸索上。和拱橋不同的是，作為承重結(jié)構(gòu)的拱肋是剛性的，而作為承重結(jié)構(gòu)的懸索則是柔性的。為了避免在車(chē)輛駛過(guò)時(shí)，橋面隨著懸索一起變形，現(xiàn)代懸索橋一般均設(shè)有剛性梁(又稱(chēng)加勁梁)。橋面鋪在剛性梁上，剛性梁吊在懸索上。現(xiàn)代懸索橋的懸索一般均支承在兩個(gè)塔柱上。塔頂設(shè)有支承懸索的鞍形支座。承受很大拉力的懸索的端部通過(guò)錨碇固定在地基中，個(gè)別也有固定在剛性梁的端部者，稱(chēng)為自錨式懸索橋。