第八章其他橋型-斜拉橋

第八章其他橋型預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋拱橋斜拉橋懸索橋2/4/20231李亞東：斜拉橋內(nèi)容概述（發(fā)展與現(xiàn)狀）總體布置構(gòu)造特點（梁、索）計算分析要點施工方法斜拉橋圖片欣賞2/4/20232李亞東：斜拉橋一、概述主要組成部分－主梁、斜拉索、索塔按（梁的）材料分類－鋼、混凝土、結(jié)合梁（疊合梁）與混合梁斜拉橋四類體系受力多次超靜定結(jié)構(gòu)從索塔上用若干斜向拉索將梁吊起，使主梁在跨內(nèi)增加了若干彈性支點，減少了梁內(nèi)彎矩，降低梁高，提高了梁的跨越能力只有在斜拉索處于拉緊狀態(tài)才能充分發(fā)揮彈性支撐作用特點梁體尺寸較小，受橋下凈空和橋面標(biāo)高的限制少抗風(fēng)穩(wěn)定性比懸索橋好計算復(fù)雜，索與梁或塔的連接構(gòu)造比較復(fù)雜施工控制等技術(shù)要求嚴(yán)格2/4/20233李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形1784年，德國Loscher設(shè)計的木斜拉橋1817年，英國的Dryburgh橋，1838重建1817年，英國的King’sMeadow橋2/4/20234李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形（續(xù)）1868年捷克的FranzJoseph橋1907年法國的Cassagne橋1925年法國的Lezardrieux橋2/4/20235李亞東：斜拉橋斜拉橋雛形（續(xù)）新加坡Cavenaph橋，1867年2/4/20236李亞東：斜拉橋斜拉橋的現(xiàn)狀發(fā)展－在20世紀(jì)50年代斜拉橋開始得到很快的發(fā)展。根據(jù)現(xiàn)有資料統(tǒng)計，全世界已建成各類斜拉橋300余座（幾乎全是公路橋），我國占1/5左右。趨勢密索取代稀索預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋的興起斜拉橋種類的多樣化技術(shù)問題抗風(fēng)設(shè)計（大跨）抗震設(shè)計斜拉索的使用壽命埃及海船上的斜拉天橋2/4/20237李亞東：斜拉橋中外斜拉橋跨度統(tǒng)計2/4/20238李亞東：斜拉橋各類斜拉橋的跨度發(fā)展2/4/20239李亞東：斜拉橋斜拉橋發(fā)展的原因和條件結(jié)構(gòu)造型新穎（直線感和柔細(xì)感）新材料的應(yīng)用（高強鋼絲，特別是斜拉索卷材）設(shè)計理論和計算技術(shù)的進(jìn)步施工技術(shù)的進(jìn)步在400～800m跨度內(nèi)具有很強競爭力（經(jīng)濟效益）

爪哇的竹斜拉橋2/4/202310李亞東：斜拉橋鋼斜拉橋跨度排名前10名橋名橋位

國家年份跨度多多羅Onomichi-Imabari日本1999890諾曼第***LeHavre法國1995856南京二橋南京中國2000628白沙洲***武漢中國2000618青州閩江**福州中國1996605楊浦**上海中國1993602徐浦**上海中國1997590Meiko-ChuoNagoya日本1997590桃夭門大橋**

舟山中國2003580石汕頭中國19985182/4/202311李亞東：斜拉橋混凝土斜拉橋跨度排名前10名橋名橋位

國家年份跨度SkarnsundetTrondheimFjord挪威1991530荊沙長江大橋湖北中國2002500鄂黃大橋湖北中國2001480大佛寺重慶中國2000450長江二橋重慶中國1996444BarriosdeLuna西班牙1983440銅陵大橋安徽中國1995432Helgeland挪威1991425鄖陽湖北中國1994414Elorn法國19944002/4/202312李亞東：斜拉橋橋例：香港昂船洲大橋設(shè)計（1018m，48億）2/4/202313李亞東：斜拉橋武漢天興洲公鐵兩用長江大橋是國內(nèi)繼武漢、南京、九江、蕪湖長江大橋之后的第五座公鐵兩用長江大橋，也是國內(nèi)最大的公鐵兩用大橋大橋設(shè)計為主跨480米雙塔雙索面斜拉橋，公路橋面以上塔高123米。正橋長4210.85米，正橋加公路引橋全長9510.85米，其中公鐵合建部分2367.8米。公路6車道、鐵路雙線，橋面全寬27米工程預(yù)計今年底動工，2006年底竣工，估算工程總投資約62億元。2/4/202314李亞東：斜拉橋江蘇南通“萬里長江第一橋”－蘇通大橋江蘇省南通市擬建世界上跨徑最大的斜拉橋位于南通農(nóng)場至蘇州(常熟)徐六涇之間，西距南京約280公里，東距長江入?？诩s100公里。大橋全長7600m，其中雙塔斜拉橋主跨1088m，通航凈高62m，按6車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，橋面設(shè)計車速100公里/小時，引橋120公里/小時，南北接線全長約32.2公里總投資在60億元左右，今年年底開工建設(shè)，約5年時間建成2/4/202315李亞東：斜拉橋二、斜拉橋的總體布置(c)多塔多跨式1、斜拉橋孔跨布置2/4/202316李亞東：斜拉橋斜拉橋孔跨布置（續(xù)）獨塔單跨式塔跨混合式2/4/202317李亞東：斜拉橋大跨斜拉橋的立面布置實例法國諾曼底橋日本多多羅橋2/4/202318李亞東：斜拉橋2、主梁的支承體系斜拉橋在塔處及墩(含輔助墩)處的支承形式對主梁的受力行為以及結(jié)構(gòu)的使用性能影響較大根據(jù)主梁支承條件不同，可分為連續(xù)梁和連續(xù)剛架等連續(xù)梁式斜拉橋：行車順暢，變形縫少，便于采用連續(xù)梁橋的各種施工方法連續(xù)剛架式便于平衡對稱施工，且抵抗中跨變位的剛度較大2/4/202319李亞東：斜拉橋3、斜拉索的布置輻射形扇形平行形混合形星形a)雙平行索面b)雙斜索面c)單平面d)曲索面索距的選擇－密索(約6~8m)，優(yōu)點：主梁中的彎矩??；錨固點的構(gòu)造簡單；伸臂施工時所需輔助支撐較少，每根斜索的截面較小，斜索制造更換較容易2/4/202320李亞東：斜拉橋4、索塔的布置↑縱向型式↑橫向型式↑橫向型式2/4/202321李亞東：斜拉橋三、斜拉橋的構(gòu)造特點主梁截面形式－與所用材料及索面的布置位置有關(guān)預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋常用截面

1、主梁截面

板式分離式雙箱閉合箱形半封閉箱形c)的改進(jìn)式c)的改進(jìn)式雙主梁形倒三角形斯卡恩圣特2/4/202322李亞東：斜拉橋鋼梁橫截面實例東營黃河大橋諾曼底大橋多多羅大橋2/4/202323李亞東：斜拉橋鋼梁橫截面（正交異性板）2/4/202324李亞東：斜拉橋結(jié)合梁橫截面實例（續(xù)）①鋼主梁②鋼橫梁③小縱梁④行車軌道梁⑤人行道挑梁⑥預(yù)制橋面板⑦現(xiàn)澆橋面板⑧斜拉索↑安那西斯橋←南浦大橋2/4/202325李亞東：斜拉橋2、斜拉索的構(gòu)造及防護

拉索的構(gòu)造平行鋼絲股束（ParallelWireStrand，PWS）－將一定根數(shù)（19，37，61，91，127，…）的鍍鋅鋼絲捆扎成股，鋼絲順直無扭轉(zhuǎn)，截面為六角形。圖a，一根平行鋼絞線索（ParallelStrandCable，PSC）－將7絲鋼絞線按平行鋼絲股束的排列方法，布置成六角形截面。圖b封閉式鋼索，中心有一些圓鋼絲，外面則由幾層楔形和Z形的異形鋼絲組成，國內(nèi)沒有工程實例，圖cabc2/4/202326李亞東：斜拉橋斜拉索的構(gòu)造及防護（續(xù)）拉索的構(gòu)造（續(xù)）平行鋼絲束（ParallelWireCable，PWC）－將一束平行的預(yù)應(yīng)力鋼絲放在聚乙烯套管內(nèi)（壓注水泥砂漿等防腐），截面不要求是六角形，使用廣泛，圖a超長節(jié)距索－80年代初期開始制造，讓PWS、PWC產(chǎn)生扭角（＜4°），這樣可以纏繞在卷筒上，便于運輸，圖b、c高強粗鋼筋索－國內(nèi)應(yīng)用較少2/4/202327李亞東：斜拉橋斜拉索的構(gòu)造及防護（續(xù)）拉索的防護－提高拉索的耐久性，增長使用壽命，減少養(yǎng)護工作鋼絲的防護－涂防銹底漆，電泳涂漆或鍍鋅，或環(huán)氧涂層

拉索的防護－柔性索套，半剛性索套和剛性索套

柔性索套：1、封閉索防護，制作麻煩，費用高；2、平行索用塑料罩套（聚乙烯材料）防護，1980年前后試用的方法，現(xiàn)已不用；3、平行索采用聚乙烯管，在管內(nèi)壓注水泥漿或樹脂等，需要壓漿設(shè)備；4、平行索熱擠PE套防護，廣泛采用；5、鋼絞線索內(nèi)用PE套管（對每股鋼絞線），外用聚乙烯硬管半剛性索套和剛性索套：套管用鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土或鋼管作成，可以增大剛度，減小撓度，但施工較復(fù)雜，索套迎風(fēng)面積大（對抗風(fēng)不利）

2/4/202328李亞東：斜拉橋環(huán)氧全涂裝無粘結(jié)筋（一根鋼絞線）2/4/202329李亞東：斜拉橋斜拉索的更換廣州海印大橋，中跨175m的三跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1988年建成，PE套管防護，1995年出現(xiàn)拉索斷落和松弛，對186根索全部更換，耗資2000萬濟南黃河大橋，中跨220m的五跨雙塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1982年建成，鋁管加水泥漿防護，鋼絲銹蝕嚴(yán)重，1995年對88根索全部更換犍為岷江大橋，中跨240m的五跨雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1990年建成，熱擠PE套管防護，鋼絲銹蝕嚴(yán)重，2000底年對全部根索予以更換，耗資1000余萬其他拉索防護加固的橋梁：上海新五橋，廣東九江大橋，紅水河鐵路橋等2/4/202330李亞東：斜拉橋爬纜索機器人功能沿索爬升功能纜索檢測功能纜索清洗功能上海交大97年試研制2/4/202331李亞東：斜拉橋3、錨具：平行鋼絲索DINA（冷鑄鐓頭）錨HiAm錨頭鋼絲鐓頭2/4/202332李亞東：斜拉橋3、錨具：平行鋼絞線索VSLSSL(SingleStrandInstallation)2000斜拉索體系2/4/202333李亞東：斜拉橋4、斜拉索與混凝土梁的錨固型式2/4/202334李亞東：斜拉橋四、斜拉橋的計算分析要點高次超靜定結(jié)構(gòu)，需采用有限元法并借助于電子計算機來進(jìn)行；柔性索視為桿單元，主梁和索塔則作為梁單元可簡化成平面結(jié)構(gòu)，用橫向分布系數(shù)來計入空間影響非線性結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)變形較大，塔及主梁中有彎矩與軸向壓力的相互影響，以及拉索自重垂度引起的索力與變形間的非線性變化）斜索的非線性影響（Ernst公式）：恒載內(nèi)力計算較為復(fù)雜按施工程序分階段進(jìn)行拉索拉力的調(diào)整與結(jié)構(gòu)恒載內(nèi)力的關(guān)系（右圖）拉索初始張拉力的確定活載內(nèi)力計算可采用一般線性結(jié)構(gòu)的分析方法。

2/4/202335李亞東：斜拉橋斜拉索拉力與主梁、索塔內(nèi)力的關(guān)系2/4/202336李亞東：斜拉橋五、斜拉橋施工方法簡介可采用適合于梁式橋施工的任一合適方法，如支架上拼裝或現(xiàn)澆，懸臂拼裝或澆筑，頂推法和平轉(zhuǎn)法由于斜拉橋梁體尺寸較小，各節(jié)段間有拉索，索塔還可以用來架設(shè)輔助鋼索，因此對各種無支架施工法更為有利各方法的適用跨度支架上拼裝或現(xiàn)澆：100m左右頂推法和平轉(zhuǎn)法：不超過200m懸臂拼裝或澆筑：可達(dá)近900m2/4/202337李亞東：斜拉橋懸臂施工懸臂施工法工序：修建索塔；吊裝或現(xiàn)澆主梁節(jié)段；安裝斜拉索并張拉；兩者交替進(jìn)行直至合龍。施工控制：在施工過程中，斜拉索的索力和主梁線形需要根據(jù)實際情況隨時進(jìn)行調(diào)整，且一般需在全橋合龍后對索力進(jìn)行最終調(diào)整。

2/4/202338李亞東：斜拉橋懸臂施工圖片2/4/202339李亞東：斜拉橋轉(zhuǎn)體施工圖片2/4/202340李亞東：斜拉橋牽索式掛籃（武漢長江二橋）2/4/202341李亞東：斜拉橋牽索式掛籃（宜賓中壩大橋）牽索式掛籃的特點效率系數(shù)2/4/202342李亞東：斜拉橋牽索掛籃施工（澳大利亞）2/4/202343李亞東：斜拉橋斜拉索施工平行鋼絲索：工廠制作，現(xiàn)場整體安裝；若索很長（重），其吊裝施工較為困難。鋼絞線索：工廠制作半成品，現(xiàn)場按長度下料安裝并最終形成索；索力控制相對繁瑣費時。

2/4/202344李亞東：斜拉橋六、斜拉橋圖片欣賞2/4/202345李亞東：斜拉橋鄂黃長江公路大橋等鄂黃長江公路大橋：主橋為55+200+480+200+55m雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力砼漂浮體系斜拉橋，2002年合龍巴東長江公路大橋：雙塔雙索面預(yù)應(yīng)力混凝土漂浮體系斜拉橋，主跨388m，2001年開工荊沙長江公路大橋：大橋共由九個橋段組成，其中北汊通航孔橋為200+500+200mPC斜拉橋，南汊通航孔橋為160+300+97mPC斜拉橋鄂黃長江公路大橋2/4/202346李亞東：斜拉橋香港汲水門大橋公鐵兩用，主跨430m，混合梁，鋼絞線，1997年2/4/202347李亞東：斜拉橋?qū)幉ㄕ袑毶酱髽蝾A(yù)應(yīng)力混凝土雙索面獨塔斜拉橋，74.7+258+185(102+83)+49.5m，4.6億1995年開工，98年9月24日懸臂施工到23＃塊時，梁體（16＃？底板）突然斷裂，主要原因：設(shè)計2000年9月修復(fù)后架通2/4/202348李亞東：斜拉橋汕頭石大橋結(jié)合梁，鋼絞線索，主跨518m，1998年2/4/202349李亞東：斜拉橋宜昌夷陵長江大橋三塔單索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，鋼絞線索主跨348m，梁段預(yù)制拼裝，2001年完工2/4/202350李亞東：斜拉橋香港TingKan橋三塔斜拉橋，主跨448m2/4/202351李亞東：斜拉橋廣東西江金馬大橋最大跨徑的砼獨塔斜拉橋主跨283＋283m

2/4/202352李亞東：斜拉橋重慶：馬桑溪大橋等馬桑溪大橋：179＋360＋179m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，VSLSSI2000鋼絞線斜拉索體系，2001年底完工大佛寺大橋：主跨450m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，2001年9月合龍重慶長江二橋：主跨444m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，1996年建成王家沱大橋：主跨530m預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，待建馬桑溪大橋2/4/202353李亞東：斜拉橋重慶石門大橋主橋為200＋230ｍ單索面獨塔預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，平行索，1988年建成通車2/4/202354李亞東：斜拉橋天津海