试谈斜拉桥的几个问题

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第22卷第2期土木工程学报1989年5月试谈斜拉桥的几个问题一2}；《～奄刿扛r喀0禾等do严国敏甜仲”(铁道部大桥局设计院)【提要】本文耐斜拉桥的经济跨度、斟索防腐，结构抗振、混告型斜拉桥、独塔双孔与=长江大轿可双塔三孔斜拉桥各种参数的比较，以及斜拉桥用于铁路等几个问题作一些简要的探讨展后还对重庆市第行性研究中的几个斟拉桥方案提出一些作者个人的初步看法。一、斜拉桥的经济跨度斜拉桥的优势之一是跨越能力大。当跨度超过250～26Om时，除了悬索桥，拱桥和钢悬臂粱桥之外，就只有斜拉桥可以适应

2、。其他桥型无论钢桥或预应力混凝土桥都已无能为力或非常勉强。日本本四连络桥中的与岛大桥，采用175+245+165m三跨连续钢桁梁，中间支点的桁高达37．5m，弦杆箱形截面的宽x高尺寸达2×1．8m，材质为HT一80(kg／mm)级高强钢。我国九江长江大桥连续钢桁粱的最大主跨为216m，由于弦杆截面和杆力较大，在材质、厚板、焊接工艺等方面遇到的难度均较突出。而在预应力混凝土桥梁方面，澳大利亚门道桥(GateWayBridge)的260m跨度在目前已经是世界纪录了。在锕悬臂粱桥方面，虽然很早就出现过500m左右的跨度纪录，但由于造型粗笨和

3、其他方面的劣势，现在基本上已让位于悬素桥和斜拉桥。根据一些桥梁专家曲估算“，如果不考虑施工实践的可能性，悬索桥和斜拉桥的最大理论跨度均可达3600m左右。但目前从施工上考虑，l000m以上的悬索桥已建成10座之多(包括最近建成的博斯普鲁斯海峡第二大桥)，而斜拉桥的跨度超过500～600m时，用现有伸臂架设方法的可能性尚不太成熟，最大跨度目前尚未突破500m。因此，目前斜拉桥和悬素桥的跨度分界无论从施工上或经济上来考虑似乎在500m左右为宜。当跨度小于250～260m时，美国林同炎氏曾对预应力混凝土斜拉桥与粱式桥进行比较后得出如图1的曲

4、线。这说明当跨度超过约620英尺(190m)时以斜拉桥为经济。日本的研究如图2所示如仅对上部结构来si曲说，斜拉桥的跨度为140～160rn时经济与否的两种可能性均存在，14Om以下时不经济，图1预应力混凝土斜拉桥与粱式桥的比较160m以上时则经济。西德斯多加特大学的Fig．1ComparisonbetweenP．C．cable—stayedbridgesandP．C．齐尔诺(Zellner)教授对预应力混凝土斜griderbridges拉桥与钢斜拉桥的比较见图3所示。当边跨维普资讯http://www.cqvip.com·9·为主跨

5、的0．4倍，并采用钢筋混凝土主塔时，主跨小手650m时以预应力混凝土斜拉桥为经济。综合以上资料，结台我国某些桥梁方案比较来看，斜拉桥的经济跨度约在200一soom2．间。托土塔一蘩熬姆奏盏；；；d士謦rM。P～st)图2预应力混凝土斜拉桥与粱式桥上部结锕斜拉桥与预应力混凝土斜拉桥的构的比较比较Fig．2ComparisonolsuperstrucFig．3ComparisonbetweenSteelturesbetweenP．C．cable—stayedcable8tayedbridgesandP．C．cablo-bridgesand

6、P．C．girderbridgess~ayedbridges20《圈酮r53二、斜拉桥的结构抗振斜拉桥的抗振，归纳起来不外乎是抗风、抗震和抗活载动力影响三方面的问题。大跨度斜拉桥常由风荷载来决定其构件的截面。但斜拉桥毕竟是柔性结构，容易因风的动力影响而发生不稳定的振动。如何通过设计计算来保证斜拉桥在使用和施工阶段不发生自潋振动和涡振，有时还不能完垒做到。这是由于人们对风的动力影响和结构的反应尚未充分认识清楚目前常由风洞试验来确定抗风性能。而这种试验又只能在假定的风力条件下对结构的节段模型来进行。即使做垒桥整体模型试验，但模拟风和模型结

7、构的行为性能仍与实际的自然风和桥梁结构有差异，其可靠度究竟如何还是一个问题在已通车的斜拉桥中，虽在设计时都做过风洞试验，但仍然不乏在施工或使用期发现风振有问题而再修改或增设抗风结构的实例[如日本的石狩河口桥及加拿大的朗斯河桥(L0rigsCreek桥)]，见图4、5。即使在新建的斜拉桥中，虽也已有风洞试验资料，但最后的抗风结构的设计和安装仍要等待结构经过一定的实际风荷载考验，井通过必要的观测和收集验证结构实有阻尼数据后才能进行(如日本的岩黑岛桥和柜石岛桥等)。在抗震方面，由于塔、索和梁的各自振动特性有很大差别，地震时斜拉桥的振动中混杂

8、有上述三部分构件的各自振动体系，非常复杂。再加上目前人们对结构的实有阻尼数据和当地的地震波束必都充分掌握，分析时只能将假定值输入计算。因此，可以认为目前对斜拉桥的地震分析和判别尚未达到完美的境界。除此之外，斜拉桥对活载动