国内外大跨径桥梁建设之悬索桥

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1、国内外大跨径桥梁建设之悬索桥悬索桥是一种古老的桥型，起源于中国，革新于英国，发展于美国，广泛应用于日本。它因具有跨度大、美观、架设方便等特点而得到广泛的应用。随着高强钢丝和优质材料的出现，架设工艺的改进以及计算理论和手段的不断完善，悬索桥正朝长、大方向发展，并因其在大跨度方面具有较大的优势而成为现代大跨径桥梁家族中的重要成员。　　从1816年，英国建成了第一座具有现代意义的悬索桥——跨径为124m、以钢丝做主索的人行吊桥起，工程界开始重视对悬索桥的理论研究。1823年纳维尔发表了加劲梁悬索桥理论，认识到竖向挠度随着恒载的增加而减少。到1

2、9世纪末，悬索桥的跨度达到200~300m。1883年列特和1886年列维分别发表了弹性理论，这使悬索桥的跨径达到了500m以上。1888年米兰提出了挠度理论，利用该理论分析的第一座桥是曼哈顿（Manhattan）大桥（主跨径为448m）。到1931年，挠度理论使悬索桥的跨度增大了一倍，且突破了l000m，这就是跨越哈得孙河的乔治•华盛顿（George•Washington)大桥（主跨1067m）和旧金山金门（GoldenGate）大桥（主跨1280m）。悬索桥的发展至今已有近200年的历史，它是大跨径（尤其是1000m以上的特大跨径）

3、桥梁的主要形式之一，其优美的造型和宏伟的规模，常被人们称为“桥梁皇后”。1966年英国塞文（Severn）桥的加劲梁首先采用流线型扁平钢箱梁，增大了桥梁抗风性能和抗扭刚度，且用钢量少、维护方便。1970年丹麦小贝尔特（SmallBelt）桥的钢箱梁首先采用箱内空气干燥装置，增强了防腐性能。跨径为世界第一的明石海峡大桥悬索桥的抗震设计成功地经受了1995年日本神户大地震考验。我国虽然很早就开始修建悬索桥，但是其跨径和规模远不能同国外现代悬索桥相比。　　我国悬索桥发源甚早，已有3000余年历史。其发展大致可分为古代悬索桥、近代悬索桥和现代悬

4、索桥三个时期。　　古代悬索桥：在我国四川境内，远在公元前250年就有李冰所建的人行“笮桥”。汉宣帝甘露四年建成长百米的铁索桥，它比英国在1741年修建的铁链悬索桥要早1800年。古代悬索桥只适用于人畜通过，跨长小于130m,面窄无加劲梁，上下波动较大。　　近代悬索桥：1858一1949年修建的悬索桥归为近代悬索桥。近代悬索桥与古代悬索桥相比，其进步之处首先是按力学理论进行静力分析计算，其次以钢索代替铁链，设高塔和加劲梁，改缆顶面上承为缆底面下承，提高了载重量和稳定性，可供汽车等车辆通行。我国近代第一座公路悬索桥是湖南能滩桥。　　现代悬索

5、桥：自1949年至今，我国建成悬索桥约为50座，跨径也大幅度地提高。20世纪50年代所建的悬索桥，基本上为通行汽一10级单车道桥，有加劲式和柔式两种形式。20世纪60年代我国悬索桥修建较多，不少桥跨径超过150m，最大的为186m。20世纪90年代以前，我国相继建成60多座悬索桥，但跨径小、桥面窄、荷载标准低。直至1997年建成通车的香港青马大桥（主跨达到1377m）才使我国悬索桥的跨径超过了l000m，随后1999年9月建成通车的堪称“中国第一、世界第四”的江阴长江公路大桥（主跨达到1385m)和2005年4月建成通车的润扬长江公路大

6、桥南汉桥（主跨达到1490m，建成后位居“中国第一、世界第三”）的跨径也超过了1000m，在世界上已经建成的主跨超过了1000m的18座特大跨径钢箱梁悬索桥中占得3席［2,5］。这些桥梁的建成大大缩小了我国与国外悬索桥梁建设水平的差距。　　表1-2和图1-2为国内外著名的特大跨径悬索桥［2,3,6］。　　　　　　1．2加劲梁常用结构形式　　作用在缆索支承桥梁上的绝大部分外荷载是由加劲梁和与其相结合的桥面板所承受。这是因为全部车辆荷载均作用于桥面板上，而大多数情况下加劲梁的恒载和承风面积均比缆索体系的大。因此加劲梁必须能够承受和传递局部荷

7、载，并在将整个荷载传递给主墩的过程中，对缆索体系起着决定性的辅助作用[1]。　　1.2.1斜拉桥常用加劲梁结构　　由于受拉索的支承作用，加劲梁的受力性能不仅取决于自身的结构体系，同时与塔的刚度、梁塔的连接方式、索的刚度和索形等密切相关，所以加劲梁在设计时一般都要综合考虑梁、塔、索三者之间的关系。加劲梁的截面形式应该根据跨径、索距、桥宽等不同需要，综合考虑结构的力学要求、抗风稳定性、施工方法等选用[7]。斜拉桥常用的加劲梁结构形式通常有下列四种类型：　　1.钢梁　　钢梁的主要优点是跨越能力大，施工速度快，质量可靠程度高。但是钢加劲梁价格较

8、昂贵，后期养护工作量大，抗风稳定性较差。图1-3为SanFrancisco一OaklandBayBridge东跨斜拉桥的钢加劲梁截面形式。　　　　斜拉桥常用的钢梁形式为钢箱梁。表1-3为我国主跨500m以上