悬索桥—构造

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015-5-21,#,目录,下页,上页,悬 索 桥,目录,下页,上页,内容提要,能力要求,本章主要介绍悬索桥,的结构类型及构造,，悬索桥,的计算及施工简介,。,本章,的教学,重点悬索桥,的结构类型及构造,；,教学,难点,为悬索桥,的计算及施工。,通过本章的学习，学生应达到掌握,各,类,悬索桥,的结构类型及构造，,熟悉悬索桥,的计算及施工简介。,目 录,X.1,悬索桥的概述,X.2,悬索桥,的构造,习题与思考题,X.1,悬索桥的概述,一、悬索桥的发展史,悬索桥是跨越能力最强的桥型之一，其雏形三千多年前已在我国出现。,1883,年，第一座现代悬索桥，美国,Brooklyn,桥，主跨,486m,1931,年，第一座突破千米的悬索桥,主跨,1006,米的美国纽约华盛顿桥,1937,年，主跨,1280,米的悬索桥，美国旧金山金门大桥,1940,年，美国华盛顿州 塔科马悬索桥风毁,1940,年在华盛顿州建成主跨为,853 m,的塔科马海峡桥,( The Tacoma Narrows Bridge ),，全长,1524m,，位居世界第三。此桥的加劲梁不是钢桁梁而是下承式钢板梁，抗风稳定性差。,1940,年,11,月,7,日，刚建成四个月的塔科马桥 ，在八级大风（风速,19m/s,）作用下；经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨坠落水中,旧塔可马桥,美国,20,世纪,50,年代悬索桥发展,风洞试验,的兴起,1940,年塔科马老桥发生事故之后，美国的、世界的悬索桥建设事业的发展整整停止了,10,年之久。但以此为转机，成立了塔科马桥的事故调查委员会，经过利用,风洞进行三维模型试验,，肯定了无衰减的反复力逐渐累积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏。,1950,年按原有跨度重建,塔科马新桥,。通过塔科马新桥的设计，悬索桥的,模型风洞试验,从此在设计中成为必要的手段。,50,年代中，美国在克服了风灾挫折后重整旗豉再度致力于修建大跨度悬索桥。,1957,年又建成主跨为,1158 m,的麦基纳克湖口大桥,。,在吸取塔科马老桥的痛苦教训的同时，美国还重新检查了一些在,30,年代所建悬索桥的,抗风能力,。,塔科玛新桥,(1950,年,),在新桥的设计中，对加劲梁利用风洞试验作了反复的研究比较后，决定将加劲梁改为钢桁梁，梁的高跨比从,1/350,提高到,1/85,，宽跨比从,1/72,提高到,1/47,，并在桥面部分开有若干带状孔隙，以进一步改善抗风性能。,新塔可马桥,美国,1966,年，英国,Severn,桥，首创流线形箱梁桥面和混凝土桥塔，主跨,988,米的新型悬索桥,1973,年，日本第一座现代悬索桥,主跨,712,米的关门大桥,1988,年，日本南备赞悬索桥，主跨,1100,米，采用新型的预制平行钢丝索股代替传统的“空中纺缆法”编制主缆,改革开放后，我国相继建成了汕头海湾大桥、西陵长江大桥,(,主跨,900,米,),、广东虎门大桥,(,主跨,888,米,),、香港青马桥,(,主跨,1377,米,),和江阴长江大桥（主跨,1385m,）。,悬索桥的发展有四次高峰期：,第一次与第二次高峰在,20,世纪,40,年代,在,60,年代与,80,年代进入第二次、第三次高峰期,90,年代全球范围内又出现新的建设高峰，视为第四次高峰期,已,建世界大跨径悬索桥一览表,一、,类型（据主缆锚固型式）,（一）地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。,X.2,悬索桥的构造,（二）自,锚式：,1,、主,缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖直分力（较小）由端支点承受,。,2,、适宜,：跨度不大、软土地基、城市桥等。,二、立面布置,（一）单,跨,：适于,边跨建筑高度小、,曲线形。边,跨主缆的垂度较小对荷载,变化有利,，架设主缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移不受,限制,（二）两,跨：（单边跨）一岸建筑高度小和曲线边跨时。,1377,米青马,大。,单塔悬索桥,（三）三,跨：最,常见,（四）多,跨,：,因,中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位及加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。故中塔必须加大刚度（,4,柱立体桥塔）或者减小主缆垂跨比。,直布罗陀跨海大桥,南备赞悬索桥,刚性缆索体系悬索桥,三、组成,悬索桥是由,主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索,等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构,件,如下图所示,索塔,锚碇,缆索,吊杆,桥面系,索,塔,吊杆,缆索,锚碇,桥面系,（一）锚碇：（,用于地锚式悬索桥）,1,、锚固,主缆的结构，将主缆中的拉力传递给地基,2,、组成：锚碇架、固定,装置,、,锚块、,锚,块,基础,3,、分类,（,1,）自,锚式,锚碇,（,2,）地,锚式锚碇,重力式锚碇,隧道式锚碇（岩洞锚）,重力式锚碇,：,依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻力来抵抗。,前,锚式：就是索股锚头在锚,块前,锚固，通过锚固系统将缆力作用到锚,体，多用在,PS,法,施工中。,后锚式：即将索股直接穿过锚块，锚固于锚块后面,，,多用在,AS,法,施工中,图,a,）为现代预应力锚固系统（前锚式）,图,b,）为一般后锚式锚固系统,三角形空腹构架式重力锚,丹麦大海带桥,隧道,式锚碇（岩洞式）：,主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁与拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧,。,适用：岩石坚实完整,4,、散索鞍,（二）索塔,1,、抵抗,竖向荷载的主要承重构件,2,、分类,按索塔纵向刚性,摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，,适于小跨,。,柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，,适于大跨。,刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者,A,形，多用于多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减小加劲梁内的,应力,按索塔横向型式：,刚架式,（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。,桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时稍显困难。,混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性能,。,塔,柱,横向竖直,或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。,现代,认为,钢筋砼刚构式桥塔,是悬索桥的桥塔最佳选择,。,按材料,圬工索塔：（老、小跨简易）,钢筋砼索塔,一般采用门式刚架形式，,两个塔柱：有实心,矩形,或空心箱形,虎门大桥主塔,香港青马桥混凝土塔,钢,索塔,刚,架式,、桁架,式、混合式,乔治华盛顿桥,日本明石桥钢塔,3,、主索鞍,（三）主缆,1,、主要,承重构件,，要求弹,模,大、截面密度大、疲劳强度,高、,徐变小、,延伸率,小,2,、材料类型,（,1,）铁链索：,泸定大渡河铁索桥,（,2,）钢丝绳,适于,600,米,以下,都江堰,安澜铁索桥,（,3,）钢绞线,施工,方便,弹,模,较低，变形较大,，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较,难,适于,中小跨度,。,丹麦,小贝尔特悬索桥主缆,（,4,）平行,钢丝束,适用大跨，,400,米,以上,汕头海湾大桥主缆，目前使用最广,主,缆编制方法,AS,法（空中,绕线,法）：,通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可达,400,500,根）编扎成一根索股,。,钢,束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多,。,PS,法（,预制丝股法,）：,避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用,61,、,91,、,1275,左右钢丝，最重可达,40,吨。,（四）加劲梁,1,、承受风荷载、其它,横向水平力的主要构件,2,、加劲梁,的支承体系,3,、类型,：,钢,桁架梁,特点：,通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。,钢箱梁,钢箱梁内部构造,砼箱（板）,梁,汕头海湾桥混凝土加劲箱梁,（五）吊索,1,、将,加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力,构件,2,、吊索联结,方式,4,股骑跨式：两根两端带锚头的,钢丝绳,绕,跨在索夹顶部的嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。,不宜用平行钢丝,索,双,股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的,钢丝绳或,平行钢丝索,，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁,连接,目录,下页,上页,习题与思考题,1,、,悬索桥,由哪几个主要部分组成,？,2,、,悬索桥,设计分析理论有哪些？简述各种理论的适用情况。,3,、,悬索桥,的垂跨比是指什么？,4,、,悬索桥,加劲梁施工要注意哪些事项？,