斜拉桥与悬索桥.doc

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1、第四篇斜拉桥与悬索桥第一章斜拉桥授课时间：2006年11月20日授课地点：试验楼试验四教学目的：1、掌握斜拉桥桥型的构造及力学特点。2、了解斜拉桥的设计简介。教学内容：1、斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。2、斜拉桥常见的孔跨布置方式和立面上的布置方式。3、斜拉桥的梁、塔、墩的结合方式。4、斜拉桥的设计简介。重点：1、斜拉桥构造特点。2、斜拉桥的梁、塔、墩的结合方式。难点：斜拉桥的梁、塔、墩的结合方式。思考题及习题：1．斜拉桥的主要受力特点是什么?2．斜拉桥主梁常采用哪些截面，各有何特点?第一章斜拉桥一、斜拉桥

2、的力学特点1、组成:主梁——混凝土、钢—混凝土组合、钢索塔——钢筋混凝土斜拉索——高强材料(高强钢丝或钢绞线)2、荷载传递路径：主梁——多跨弹性支承的连续梁。斜拉索对主梁的多点弹性支承作用，只有在拉索始终处于拉紧状态时才能得到充分发挥。因此在主梁承受荷载之前对斜拉索要进行预张拉。预张拉力——主梁一个初始支承力——调整主梁初始内力，并提高斜拉索的刚度。斜拉索水平分力对主梁预压，——增强主梁的抗裂性能，节约高强钢材的用量3、斜拉桥与悬索桥的区别：结构刚度大小主梁承受轴力——可以对主梁内力进行调整刚度可改变4、索力调整——主梁

3、受力均匀——经济、安全——工序繁琐5、拉索的防护、新型锚具的工艺和耐疲劳问题二、斜拉桥的结构构造与型式（一）孔跨布置:双塔三跨式最常见，主跨跨径较大，适用较大河流主跨作用活载时，塔向中跨侧发生水平倾斜，此时边跨刚度将显著减小塔的倾斜量，从而提高了中跨的刚度。有效办法：加粗端锚索或增加边跨辅助墩。独塔双跨式常见：主跨跨径比双塔三跨式主跨跨径要小，适用中小河流和城市道路当边跨较大时，一般需在边跨范围内布置辅助墩，以提高主跨刚度三塔四跨式和多塔多跨式非常少原因：中间塔没有端锚索来有效地限制它的变位，可将中间塔做成刚性塔(例如A

4、形塔)，或用拉索对中间塔顶加劲，或增加主梁梁高、采用矮塔部分斜拉桥体系（二）构造1、斜拉索组成：抗拉强度高、弹性模量大且抗疲劳性能好的钢平行高强钢丝束、平行钢绞线束斜拉索造价约占全桥造价的25％一30％。斜拉索防护——使用寿命立面形式：①辐射形——集于塔顶一点。索与水平面的平均交角较大——支承效果也大塔顶锚固点构造过于复杂②竖琴形索成平行排列——塔上锚固点分散，对索塔的受力有利，倾角较小钢索用量较多。③扇形布置广泛应用。横向布置方式单面索——设置在桥梁纵轴线上，不需增加桥面宽度，有最小的桥墩尺寸和最佳的视线双面索——应用

5、最广平行倾斜——良好的抗风稳定性，特大跨度斜拉索的倾角拉索倾角大，竖向分力大，主梁弹性支承作用大——相应地增加塔高和拉索用量；拉索倾角小，可降低塔高，减少材料用量大，竖向分力相应减小，对主梁弹性支承作用也相应减弱。2、主梁主梁力学体系：偏心受压构件连续体系——多非连续体——主跨中央插入小跨悬挂结构剪力铰主梁的跨高比主跨跨长与梁高的比值。密索100-200材料：钢主梁、混凝土主梁、钢与混凝土的结合梁、主跨钢梁与边跨混凝土梁的混合式主梁截面型式：板式——适用于双面密索且宽度不大的桥梁半封闭式箱型截面——较宽的双索面桥两个边主

6、梁对准索面分离设置——施工极为方便单箱多室截面——单索面布置且需要抗扭刚度大的单室箱型截面——单索面混凝土斜拉桥较典型的实例三角形箱梁截面，它的特点是三角升简支在两侧斜拉索上3、索塔(1)索塔的纵向布置独柱式、A字形、倒Y形单柱式主塔构造简单A字形、倒Y形在顺桥向刚度大，A字形还可减小主梁在该点处的负(2)索塔的横向布置独柱型、双柱型、门型或H型、A型、宝石型或倒Y形（三）斜拉桥的结构体系：飘浮体系、支承体系、塔梁固结体系、刚构体系。1.飘浮体系定义：又称悬浮体系，该体系塔墩固结、塔梁分离，主梁除两端外全部用缆索吊起而在

7、纵向可稍作浮动，是一种具有多跨弹性支承的单跨梁。特点：（1）优点是全跨满载时，塔柱处主梁无负弯矩峰值；（2）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。（3）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；（4）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系。（5）该体系缺点是：当采用悬臂旋工时，塔柱处主梁需临时固结。（6）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。2.支承体系定义：该体系塔墩固结、塔梁分

8、离，主梁在塔墩上设置竖向支承，接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连续梁，又称半飘浮体系。特点：（1）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。（2）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。3.塔梁固结体系定义：塔梁固结并支承在墩上