第5篇第2章斜拉橋

第5篇第2章斜拉橋第一頁，共36頁。本章主要介紹斜拉橋，包含斜拉橋的結構特點、體系類型、總體布置、基本構造等內(nèi)容。本章雖是本課程的介紹性章節(jié)，但應注重知識點的深入理解！

2.1斜拉橋的組成與特點

2.2斜拉橋的結構體系

2.3

斜拉橋的總體布置

2.4斜拉橋的基本構造

2.5

斜拉橋的設計簡介

2.6斜拉橋的施工簡介

2.7

斜拉橋的實例介紹本章內(nèi)容BRIDGEENGRG

PARTII第二頁，共36頁。組成：斜拉橋是由梁、塔、和斜索組成的組合體系橋梁；是一種橋面體系以加勁梁受壓（密索）或受彎（稀索）為主，支承體系以斜拉索受拉及橋塔受壓為主的橋梁。2.1斜拉橋的組成與特點1、斜拉橋的組成傳力途徑：受拉的斜索將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過塔柱基礎傳至地基。第三頁，共36頁。2.1斜拉橋的組成與特點2、斜拉橋的受力特點受力特點：受拉的斜索將主梁多點吊起，并將主梁的恒載和車輛等其它荷載傳至塔柱，再通過塔柱基礎傳至地基；跨度較大的主梁就像一條多點彈性支承（吊起）的連續(xù)梁一樣→使主梁內(nèi)彎矩大大減小→

梁體高度降低，減輕了結構自重節(jié)省了材料→同時受到斜拉索水平分力預壓應力作用，主梁截面的基本受力特征是偏心受壓構件→跨徑↑

；豎向荷載→主梁以受彎為主，塔以受壓為主，斜拉索承受拉力梁、塔和索的材料性能能得到較充分的發(fā)揮；古已有之，但受設計理論與計算方法所限，直到本世紀計算機的出現(xiàn)，才使得斜拉橋成為近50年內(nèi)發(fā)展最快，應用日廣的一種橋型。第四頁，共36頁。2.1斜拉橋的組成與特點2、斜拉橋的受力特點剛度構成：材料剛度、應力剛度、幾何剛度；相互加強；與懸索橋相比，抗風穩(wěn)定性明顯改善，不需要巨大的錨錠結構；與梁式橋相比，主梁結構的內(nèi)力分布更均勻合理；適應性強：地區(qū)+跨徑，實用跨徑為150～1000m，目前我國蘇通長江大橋跨徑為1088m，為世界第一大跨徑。不足之處：設計計算復雜、拉索連接構造復雜、施工控制要求嚴格。瓶頸：索塔過高；拉索垂度；主梁懸臂。第五頁，共36頁。斜拉橋雛形：3、斜拉橋的發(fā)展：2.1斜拉橋的組成與特點老撾的竹斜拉橋爪哇的竹斜拉橋第六頁，共36頁。斜拉橋的失敗：18世紀下半葉至19世紀初3、斜拉橋的發(fā)展：2.1斜拉橋的組成與特點紐倫堡薩爾河橋（德國，1824）泰晤士河Albert橋（英國，1873）失敗原因：橋梁結構力學理論缺乏拉索材料的強度不足薩爾河橋在建成第二年，就在一次約有6萬人舉行的火炬游行人群群集橋上時突然坍塌，釀成50人喪生的嚴重慘劇。因此在相當長的一段時間內(nèi)斜拉橋就銷聲匿跡。第七頁，共36頁。斜拉橋的復興：二次世界大戰(zhàn)后復興條件：近代橋梁力學理論、計算機技術、材料強度、施工技術迅速發(fā)展。斜拉橋的發(fā)展階段：第一階段：稀索布置；主梁為彈性支承連續(xù)梁；主梁較高，主梁以受彎為主，拉索更換不方便；第二階段：中密索布置；主梁既是彈性支承連續(xù)梁，又承受較大軸力；主梁較矮；第三階段：密索布置；主梁主要承受強大的軸力，同時是受彎構件；主梁更矮，并廣泛采用梁板式開口斷面。3、斜拉橋的發(fā)展：2.1斜拉橋的組成與特點第八頁，共36頁。電子計算技術及有限元結構分析的發(fā)展，為計算高次超靜定結構奠定了基礎；試驗技術的提高加深了對大跨徑結構受力性能的理解；高強度鋼絲的出現(xiàn)，為提高斜拉索的疲勞、增強結構的剛度等提供了有利條件；預應力技術的進步保證了斜拉索的良好錨固性能；高噸位新型橡膠支座的研制成功，解決了大噸位支座制造的困難。3、斜拉橋的發(fā)展：迅速發(fā)展的原因2.1斜拉橋的組成與特點第九頁，共36頁。橋面系：混凝土橋面為主要形式，兼有疊合梁橋面及鋼橋面形式；采用懸浮式或半懸浮式主梁；主塔：混凝土主塔，采用Y型或鉆石型，且塔身為空心斷面，從而使其造型簡潔；斜拉索：發(fā)展鋼鉸線索及大噸位張拉體系，提高斜拉索的阻尼，降低其振動；結構分析：由線性、靜力、不計初始內(nèi)力的平面分析發(fā)展到非線性、動力、考慮初始內(nèi)力的空間的結構分析。3、斜拉橋的發(fā)展：發(fā)展趨勢2.1斜拉橋的組成與特點第十頁，共36頁。2.2斜拉橋的結構體系按拉索間距分：疏索體系中密索體系密索體系其它：常規(guī)斜拉橋多塔斜拉橋部分斜拉橋/矮塔斜拉橋無背索斜拉橋扭背索斜拉橋協(xié)作體系斜拉橋帶輔助墩的斜拉橋帶吊索的斜拉橋斜拉－懸吊混合體系橋索網(wǎng)體系橋按橋跨布置分：雙塔三跨

獨塔雙跨

獨塔單跨

多塔多跨

按錨固形式分：自錨式地錨式

部分地錨式按主梁結構體系分：漂浮體系半漂浮體系塔梁固結體系剛構體系第十一頁，共36頁。2.3

斜拉橋的總體布置總體布置應考慮的結構特性：橋型結構體系選擇：跨徑布置：索面布置：梁體布置：橋塔布置：第十二頁，共36頁。2.4

斜拉橋的基本構造斜拉橋的基本構造：

斜拉橋總體布置

斜拉橋主梁結構體系

斜拉橋主梁截面構造

斜拉橋塔架類型

斜拉橋拉索結構形式

斜拉橋拉索截面形式

斜拉橋拉索錨具

斜拉橋拉索橋面錨固

斜拉橋拉索橋塔錨固第十三頁，共36頁。2.5

斜拉橋的設計簡介斜拉橋結構分析穩(wěn)定性分析靜力分析動力分析整體分析局部分析抗風分析抗震分析第十四頁，共36頁。2.5

斜拉橋的設計簡介分析方法一般簡化為平面結構，采用桿系有限元計算直接采用空間桿系有限元方法考慮因素幾何非線性中小跨度索的垂度效應P－效應大跨度：大變形理論收縮、徐變、溫度等引起的變形和內(nèi)力重分布錨下局部應力計算：先進行整體分析，然后按圣維南假定,取出局部進行局部應力分析施工過程計算非常重要材料非線性第十五頁，共36頁。2.5

斜拉橋的設計簡介第十六頁，共36頁。2.5

斜拉橋的設計簡介斜拉橋拉索減振：氣動控制法阻尼減振法改變拉索動力特性法斜拉橋內(nèi)力計算基本要素：施工中可能出現(xiàn)的各種工況非線性因素：幾何、材料混凝土收縮徐變溫度影響活載內(nèi)力計算調(diào)索與全理索力優(yōu)化構件計算：塔、梁、索等第十七頁，共36頁。2.6

斜拉橋的施工簡介斜拉橋的施工簡介：橋塔施工：滿布工作平臺及模板法大型模板構件法滑模∕爬模施工法主梁施工：懸臂施工法支架法、頂推法、平轉法斜拉索施工：掛索張拉施工階段拉索張力確定：倒拆法、正裝優(yōu)化法、經(jīng)驗正裝法斜拉橋施工監(jiān)控：注：施工動畫

斜拉橋基本施工工序斜拉橋主塔滑模施工工藝斜拉橋掛藍形式斜拉橋邊跨梁架設斜拉橋加勁梁斜拉索架設第十八頁，共36頁。2.7

斜拉橋的實例介紹造型獨特的人行橋美國新加坡日本西班牙第十九頁，共36頁。2.7

斜拉橋的實例介紹馬來西亞SeriWawasan橋設計在建橋梁，設計汲取了海船的特點；混凝土前傾獨塔，單跨，由后面曲線鋼拉桿及空間索平衡。第二十頁，共36頁。2.7

斜拉橋的實例介紹Ruck-A-Chucky橋設計林同炎國際公司設計無塔斜拉橋第二十一頁，共36頁。2.7

斜拉橋的實例介紹斜拉橋的實例介紹：

橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）爬纜索機器人第二十二頁，共36頁。1）斜拉橋—蘇通長江大橋蘇通大橋位于江蘇省東部的南通市和蘇州（常熟）市之間，西距江陰長江公路大橋82公里，東距長江入海108公里，是交通部規(guī)劃的黑龍江嘉蔭至福建南平國家重點干線公路跨越長江的重要通道，也是江蘇省公路主骨架的重要組成部分；工程總投資約64.5億元；蘇通大橋工程起于通啟高速公路的小海樞紐互通，向南經(jīng)張芝山鎮(zhèn)至竹行鎮(zhèn)跨省道S325公路，經(jīng)南通農(nóng)場接大橋北岸引橋、跨江主橋、專用航道橋和南岸引橋，向西南方向跨通港公路，經(jīng)吳市西、陸家市西，終于蘇嘉杭高速公路董浜樞紐互通。路線全長32.4公里，主要由北岸接線工程、跨江大橋工程和南岸接線工程三部分組成。橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十三頁，共36頁。1）斜拉橋—蘇通長江大橋跨江大橋工程：總長8206米，其中主橋采用100+100+300+1088+300+100+100=2088m的雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋：斜拉橋主孔跨度1088米，列世界第一；主塔高度306米,列世界第一；斜拉索的長度580米,列世界第一；群樁基礎平面尺寸113.75m*48.1m，列世界第一。專用航道橋采用140+268+140=548m的T型剛構梁橋，為同類橋梁工程世界第二；南北引橋采用30、50、75m預應力混凝土連續(xù)梁橋；是繼潤揚大橋后，我國由建橋大國到建橋強國轉變標志。橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十四頁，共36頁。1）斜拉橋—蘇通長江大橋蘇通長江公路大橋工程介紹：蘇通長江公路大橋工程動畫演示：蘇通長江公路大橋上部結構施工：蘇通長江公路大橋主橋基礎介紹：蘇通長江公路大橋施工模擬：橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十五頁，共36頁。2）斜拉橋施工—武漢天興洲公鐵兩用長江大橋施工正橋全長4657m，寬27m；南汊是主跨達504m雙塔雙索面斜拉橋，上層為公路，下層為鐵路，橋上鐵路四線并行，寬16.8m，列車設計時速200km/h；北汊采用預應力混凝土連續(xù)梁橋，公鐵引橋并行布置；創(chuàng)造四項“第一”：橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十六頁，共36頁。2）斜拉橋施工—武漢天興洲公鐵兩用長江大橋施工創(chuàng)造四項“第一”：正橋世界跨度最大：主跨504m，居當今世界公鐵兩用斜拉橋跨度中第一，實現(xiàn)了中國公鐵兩用斜拉橋主跨從300m級到500m級的飛躍；結構荷載世界最重：是世界上第一座按四線鐵路修建的大跨度公鐵兩用斜拉橋，可以同時承載兩萬噸的荷載，為目前全球載荷最大的公鐵兩用橋；運營時速國內(nèi)最高：是中國第一座能夠滿足高速鐵路運營的大跨度斜拉橋，列車設計時速達200km/h，汽車為80km/h；環(huán)保措施國內(nèi)最強：是中國國內(nèi)首例設置聲音明洞隔離設施的鐵路工程，環(huán)保投資高達1.5億人民幣。鐵路橋的城區(qū)部分全部采用無縫線路，設置聲音屏障、實行減震、降噪、綠化、電磁輻射防護等綜合治理措施。橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十七頁，共36頁。3）杭州灣跨海大橋杭州灣跨海大橋是國道主干線－同三線跨越杭州灣的便捷通道。大橋北起嘉興市海鹽鄭家埭，跨越寬闊的杭州灣海域后止于寧波市慈溪水路灣，全長36km，其中橋長35.7公里，大橋建成后將縮短寧波至上海間的陸路距離120余公里；大橋總投資預計超過160億人民幣，其中大橋36公里，118億；北岸連接線29.1公里，17億；南岸連接線55.3公里，34億；大橋的結構為雙塔鋼筋混凝土斜拉橋，雙向6車道，設計時速100公里，設計使用壽命100年，建設期限5年；橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十八頁，共36頁。3）杭州灣跨海大橋大橋設南、北兩個航道，其中北航道橋為主跨448米的鉆石型雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標準為3.5萬噸級輪船；南航道橋為主跨318米的A型單塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，通航標準為3.0萬噸級輪船；其余引橋采用30米至80米不等的預應力混凝土連續(xù)箱梁結構。非通航孔分北、中、南引橋3大塊，其中海上部分橋梁長32公里；杭州灣跨海大橋在設計中還首次引入了景觀設計的概念；杭州灣跨海大橋所獨有的海中平臺堪稱國內(nèi)首創(chuàng)；這座海上“長虹”將是我國第一座“數(shù)字化大橋”；橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第二十九頁，共36頁。3）杭州灣跨海大橋

工程特點：1）橋最長、工程量最大是本工程的最大亮點；2）建設條件之復雜是本工程的一大難點；3）橋景結合是本工程的一大閃光點；4）科技含量之高是本工程的一大特色；5）民營資本比例之高是本工程的一大創(chuàng)舉。建成后，寧波杭州灣大橋將成為世界上最長、工程量最大的世界第一跨海大橋。

杭州灣跨海大橋方案介紹橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第三十頁，共36頁。4）新橋型—洪都－英雄大橋（施工動畫）大橋工程是南昌市三環(huán)十一射路網(wǎng)骨架中一環(huán)線上重要環(huán)節(jié)，是聯(lián)接昌南、昌北城的一條快速通道。線路總長約9.5km。其中南橋為主跨85+195+85m單纜單索雙塔獨柱自錨式懸索橋，北橋為主跨109+188+88m的獨柱斜塔空間扭面背索斜拉橋。設計行車速度為60km/h，主橋橋面紅線控制寬度70m，有效寬度35.5m，雙向8車道?？偼顿Y為17.6億元，于2006年9月30日正式開工，

2009年2月28日竣工通車。橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）第三十一頁，共36頁。5）崇明越江通道工程

連接上海市與崇明島的越江工程，橋梁方案中包括主跨為2300m的懸索橋和主跨為600m的斜拉橋。橋梁賞析—斜拉橋（現(xiàn)代篇）崇明越江通道工程效果圖第三十二頁，共36頁。6）舟山大陸連島工程（舟山大陸連島工程施工介紹）起自舟山本島的國道329線鴨蛋山的環(huán)島公路，經(jīng)舟山群島中的里釣島、富翅島、冊子島、金塘島至寧波鎮(zhèn)海區(qū)，與寧波饒城高速公路和杭州灣大橋相連接的跨海大橋；舟山大陸連島工程跨4座島嶼，翻9個涵谷，穿2