第一章吊橋概述

1、第一章第一章 懸索橋結(jié)構(gòu)概述懸索橋結(jié)構(gòu)概述 一、懸索橋的歷史與發(fā)展一、懸索橋的歷史與發(fā)展 懸索橋是懸索橋是跨越能力最大跨越能力最大的橋型之一，的橋型之一，其雛形三千多年前已在我國出現(xiàn)。其雛形三千多年前已在我國出現(xiàn)。 十九世紀(jì)末，懸索橋跨徑突破十九世紀(jì)末，懸索橋跨徑突破300300米，米，當(dāng)時(shí)的遇到的問題是活載撓度過大，曾通當(dāng)時(shí)的遇到的問題是活載撓度過大，曾通過增大過增大加勁梁剛度加勁梁剛度來解決這一問題，主梁來解決這一問題，主梁高跨比用到高跨比用到1/401/40左右。左右。18881888年撓度理論誕生，年撓度理論誕生，使人們對懸索橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性有了新的使人們對懸索橋結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性有了新的

2、認(rèn)識。認(rèn)識。 1 8 8 3 1 8 8 3 年 ， 第 一 座 現(xiàn) 代 懸 索 橋 ， 美 國年 ， 第 一 座 現(xiàn) 代 懸 索 橋 ， 美 國BrooklynBrooklyn橋，主跨橋，主跨486m486m 1931 1931年，第一座突破千米的懸索橋年，第一座突破千米的懸索橋主跨主跨10061006米的美國紐約華盛頓橋米的美國紐約華盛頓橋 19371937年，主跨年，主跨12801280米的懸索橋，美國舊金米的懸索橋，美國舊金山金門大橋山金門大橋 19401940年，美國華盛頓州年，美國華盛頓州 塔科馬懸索橋風(fēng)毀塔科馬懸索橋風(fēng)毀 1966 1966年，英國年，英國SevernSevern

3、橋，首創(chuàng)流線形箱梁橋橋，首創(chuàng)流線形箱梁橋面和混凝土橋塔，主跨面和混凝土橋塔，主跨988988米的新型懸索橋米的新型懸索橋 19731973年，日本第一座現(xiàn)代懸索橋年，日本第一座現(xiàn)代懸索橋, , 主跨主跨712712米的關(guān)門大橋米的關(guān)門大橋 19881988年，日本南備贊懸索橋，主跨年，日本南備贊懸索橋，主跨11001100米，米，采用新型的預(yù)制平行鋼絲索股代替?zhèn)鹘y(tǒng)的采用新型的預(yù)制平行鋼絲索股代替?zhèn)鹘y(tǒng)的“空中空中紡纜法紡纜法”編制主纜編制主纜 進(jìn)入二十世紀(jì)后進(jìn)入二十世紀(jì)后, ,由于材料由于材料( (高強(qiáng)鋼絲高強(qiáng)鋼絲) )、施工方法、施工方法（ASAS法和法和PWSPWS法）和計(jì)算理論的發(fā)展，使懸

4、索橋進(jìn)入了法）和計(jì)算理論的發(fā)展，使懸索橋進(jìn)入了一個(gè)朝低高度主梁、高強(qiáng)度材料和大跨徑方向發(fā)展的階一個(gè)朝低高度主梁、高強(qiáng)度材料和大跨徑方向發(fā)展的階段，期間建成了主跨段，期間建成了主跨10661066米的米的George Washington George Washington 橋橋(1931(1931年年) )；主跨；主跨12801280米的金門大橋米的金門大橋(1937(1937年年) )等。這些橋等。這些橋加勁梁以桁架為主，梁的高跨比在加勁梁以桁架為主，梁的高跨比在1/1501/150左右。二戰(zhàn)后，左右。二戰(zhàn)后，懸索橋進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，歐洲各國采用了抗風(fēng)性能懸索橋進(jìn)入了新的發(fā)展時(shí)期，歐洲各國

5、采用了抗風(fēng)性能好的薄壁箱形截面加勁梁，其代表是好的薄壁箱形截面加勁梁，其代表是988988米的米的SevernSevern橋橋(1966(1966年年) )，此后這種橋型在美國、日本、挪威、丹麥等，此后這種橋型在美國、日本、挪威、丹麥等國家都得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)代懸索橋跨徑仍在不斷增大，國家都得到廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代懸索橋跨徑仍在不斷增大，我國建成的超大跨懸索橋有中國江陰長江大橋我國建成的超大跨懸索橋有中國江陰長江大橋( (主跨為主跨為13851385米米) )，丹麥大貝爾特大橋，丹麥大貝爾特大橋( (主跨主跨16241624米米) )和日本明石海和日本明石海峽橋主跨峽橋主跨19901990米。米。 我

6、國相繼建成了汕頭海灣大橋、西陵長江我國相繼建成了汕頭海灣大橋、西陵長江大橋大橋( (主跨主跨900900米米) )、廣東虎門大橋、廣東虎門大橋( (主跨主跨888888米米) )、香港青馬橋香港青馬橋( (主跨主跨13771377米米) )和江陰長江大橋（主和江陰長江大橋（主跨跨1385m1385m）。其中，主跨）。其中，主跨452452米的汕頭海灣大米的汕頭海灣大橋采用預(yù)應(yīng)力砼加勁梁，在世界同類橋中跨徑橋采用預(yù)應(yīng)力砼加勁梁，在世界同類橋中跨徑排名第一。這些橋的建成，不僅填補(bǔ)了我國現(xiàn)排名第一。這些橋的建成，不僅填補(bǔ)了我國現(xiàn)代懸索橋的空白，而且使我國跨入了掌握現(xiàn)代代懸索橋的空白，而且使我國跨入了

7、掌握現(xiàn)代大跨懸索橋設(shè)計(jì)、分析、修建技術(shù)的先進(jìn)行列。大跨懸索橋設(shè)計(jì)、分析、修建技術(shù)的先進(jìn)行列。 1997 1997年，丹麥大海帶橋年，丹麥大海帶橋, , 主跨主跨16241624米懸索橋米懸索橋 19971997年，中國香港青馬大橋年，中國香港青馬大橋, , 主跨主跨13771377米米, , 是當(dāng)時(shí)最大跨度公鐵二用懸索橋是當(dāng)時(shí)最大跨度公鐵二用懸索橋 19981998年，日本明石海峽大橋，主跨年，日本明石海峽大橋，主跨19911991米，米，是世界最大跨度懸索橋是世界最大跨度懸索橋 19991999年，中國江陰長江大橋，主跨年，中國江陰長江大橋，主跨13851385米，米，中國第一座超千米懸索橋

8、中國第一座超千米懸索橋世界大跨徑懸索橋一覽表世界大跨徑懸索橋一覽表排 名橋 名主 跨（米）國 家修建完成年代1明石海峽大橋1991日 本19982大貝爾特東橋1624丹 麥19983恒伯爾橋1410英 國19814江陰長江大橋1385中 國19995青馬大橋1377中 國19976費(fèi)雷澤諾橋1298美 國19647金門大橋1280美 國19378Hoega Kusten橋1210瑞 典19979梅克金海峽橋1158美 國195710南備贊瀨戶大橋1100日 本1988 縱觀懸索橋的發(fā)展過程，可以看到：縱觀懸索橋的發(fā)展過程，可以看到： 跨徑跨徑越來越大，越來越大，3300m3300m的懸索橋已在

9、規(guī)劃的懸索橋已在規(guī)劃中梁高與跨徑之比越來越小，從中梁高與跨徑之比越來越小，從 。主纜安全系數(shù)隨跨徑增大而降低主纜安全系數(shù)隨跨徑增大而降低, ,已接近已接近2.02.0。 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式多樣化，按錨固形式分：地錨多樣化，按錨固形式分：地錨（隧（隧道錨和重力式錨）、自錨道錨和重力式錨）、自錨按主纜形式分：平行主纜、空間主纜、單纜按主纜形式分：平行主纜、空間主纜、單纜按主塔形式分：單塔、雙塔、多塔（多跨）按主塔形式分：單塔、雙塔、多塔（多跨） 結(jié)構(gòu)整體剛度結(jié)構(gòu)整體剛度變小，使結(jié)構(gòu)非線性問題、變小，使結(jié)構(gòu)非線性問題、靜力穩(wěn)定問題、抗風(fēng)抗震問題更加突出，設(shè)計(jì)、靜力穩(wěn)定問題、抗風(fēng)抗震問題更加突出，設(shè)計(jì)、

10、施工難度加大，要精心設(shè)計(jì)施工。施工難度加大，要精心設(shè)計(jì)施工。 40040ll 世界懸索橋世界懸索橋現(xiàn)狀現(xiàn)狀 美國流派懸索橋美國流派懸索橋（出現(xiàn)較早，技術(shù)成熟）（出現(xiàn)較早，技術(shù)成熟） （1 1）主纜采用）主纜采用ASAS法架設(shè)。法架設(shè)。 （2 2）加勁梁采用非連續(xù)的鋼桁梁，適應(yīng)雙）加勁梁采用非連續(xù)的鋼桁梁，適應(yīng)雙層橋面，并在橋塔處設(shè)有伸縮縫。層橋面，并在橋塔處設(shè)有伸縮縫。 （3 3）橋塔采用鉚接或者栓接鋼結(jié)構(gòu)。）橋塔采用鉚接或者栓接鋼結(jié)構(gòu)。 （4 4）吊索采用豎直的）吊索采用豎直的4 4股騎跨式。股騎跨式。 （5 5）索夾分為左右兩半，在其上下采用水）索夾分為左右兩半，在其上下采用水平高強(qiáng)螺栓緊

11、固。平高強(qiáng)螺栓緊固。 （6 6）鞍座采用大型鑄鋼件。）鞍座采用大型鑄鋼件。 （7 7）橋面板采用）橋面板采用RCRC構(gòu)件。構(gòu)件。 AS AS法：法：通過牽引索作來回走動的編絲輪，每通過牽引索作來回走動的編絲輪，每次將兩根鋼絲從一端拉到另一端，待鋼絲達(dá)到一次將兩根鋼絲從一端拉到另一端，待鋼絲達(dá)到一定數(shù)量后（可達(dá)定數(shù)量后（可達(dá)400400500500根）編扎成一根索股。根）編扎成一根索股。鋼束股數(shù)較少，便于集中錨固，起吊設(shè)備輕便；鋼束股數(shù)較少，便于集中錨固，起吊設(shè)備輕便；架設(shè)主纜時(shí)抗風(fēng)較弱所需勞動力也較多。架設(shè)主纜時(shí)抗風(fēng)較弱所需勞動力也較多。 PSPS法：法：避免了鋼絲編成鋼絲束股的作業(yè)從而避免了

12、鋼絲編成鋼絲束股的作業(yè)從而加快主纜的施工進(jìn)度，但要求大噸位的起重運(yùn)輸加快主纜的施工進(jìn)度，但要求大噸位的起重運(yùn)輸設(shè)備和拽拉設(shè)備來搬運(yùn)鋼絲束股。目前多采用設(shè)備和拽拉設(shè)備來搬運(yùn)鋼絲束股。目前多采用6161、9191、12751275左右鋼絲，最重可達(dá)左右鋼絲，最重可達(dá)4040噸。噸。 英國流派懸索橋英國流派懸索橋（出現(xiàn)較晚）（出現(xiàn)較晚） （1 1）采用流線型扁平鋼箱梁作為加勁梁。）采用流線型扁平鋼箱梁作為加勁梁。 （2 2）早期采用鉸接斜吊索，經(jīng)塞文橋、博）早期采用鉸接斜吊索，經(jīng)塞文橋、博斯普魯斯一橋以及恒伯爾橋的實(shí)踐之后，在博斯普魯斯一橋以及恒伯爾橋的實(shí)踐之后，在博斯普魯斯二橋中改回為豎直吊索。斯

13、普魯斯二橋中改回為豎直吊索。 （3 3）橋塔采用焊接鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。）橋塔采用焊接鋼結(jié)構(gòu)或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 （4 4）索夾分為上下兩半，在其兩側(cè)采用垂）索夾分為上下兩半，在其兩側(cè)采用垂直于主纜的高強(qiáng)螺栓緊固。直于主纜的高強(qiáng)螺栓緊固。 （5 5）鋼橋面板采用瀝青混合料鋪裝。）鋼橋面板采用瀝青混合料鋪裝。 日本流派懸索橋日本流派懸索橋（1 1）用預(yù)制平行鋼絲索股架設(shè)主纜，簡稱）用預(yù)制平行鋼絲索股架設(shè)主纜，簡稱PWSPWS法。法。（2 2）加勁梁主要沿襲美國流派的鋼桁梁形式，）加勁梁主要沿襲美國流派的鋼桁梁形式，但近年來對于非雙層橋面的加勁梁也開始采用但近年來對于非雙層橋面的加勁梁也開始采用

14、流線型扁平鋼箱梁。流線型扁平鋼箱梁。（3 3）橋塔主要采用焊接鋼結(jié)構(gòu)。）橋塔主要采用焊接鋼結(jié)構(gòu)。（4 4）吊索沿襲美國流派的豎直）吊索沿襲美國流派的豎直4 4股騎跨式。股騎跨式。（5 5）鞍座采用鑄焊混合方式。）鞍座采用鑄焊混合方式。（6 6）采用鋼橋面板瀝青混合料鋪裝橋面。）采用鋼橋面板瀝青混合料鋪裝橋面。（7 7）主纜索股與錨碇內(nèi)鋼構(gòu)架用預(yù)應(yīng)力工藝錨固。）主纜索股與錨碇內(nèi)鋼構(gòu)架用預(yù)應(yīng)力工藝錨固。二、典型的懸索橋二、典型的懸索橋 美國新的舊金山海灣大橋方案美國新的舊金山海灣大橋方案19361936年建成的舊金山海灣橋位于舊金山市的東北，跨越舊年建成的舊金山海灣橋位于舊金山市的東北，跨越舊金山海灣，通往奧克蘭及伯克利。全橋以金山海灣，通往奧克蘭及伯克利。全橋以YERBA BUENAYERBA BUENA島作為分界，分為西橋與東橋。西橋?yàn)閮陕?lián)公用一個(gè)錨碇島作為分界，分為西橋與東橋。西橋?yàn)閮陕?lián)公用一個(gè)錨碇的三跨懸索橋，東橋采用鋼桁梁。的三跨懸索橋，東橋采用鋼桁梁。新舊金山海灣橋東橋方案比選新舊金山海灣橋東橋方案比選 最后選中的方案是主跨最后選中的方案是主跨38538