第五章实例
第一节铜陵长江公路大桥
一、概况
铜陵长江公路大桥是国家“八五”重点建设项目，位于安徽省铜陵市西南约10km的羊山矶下游600m 处，上游距九江大桥约230km，下游距南京长江大桥220km，是连接徐州－合肥－铜陵－黄山的南北公路咽喉，全桥总长2592m，于1995年建成通车。
二、主要技术标准
荷载等级：汽车－超20级，挂车－120 人群荷载3.5kN/m2；
桥面宽度：2.5m（人行道）＋15m（行车道）＋2.5m（人行道），总宽20m；
洪水频率：300年一遇，设计水位15.362m；
最高通航水位：14.262m；
通航净空：下行航道通航净宽不小于210m，上行航道通航净宽不小于182 m，高24m。
图4-5-1 铜陵长江公路大桥总体布置
三、设计要点
１、结构体系
采用半漂浮体系，塔墩固结，各墩都设盆式支座。孔跨布置为80m＋90m＋190m＋432m＋190m＋90m ＋80m的7孔一联、总长为1152m的双塔双索面PC斜拉桥，如图4-5-1所示，连续长度在国内罕见。
2、主梁
铜陵大桥主梁采用轻型肋板截面（图4-5-2），边实心梁高2m，顶宽1.5m，底宽1.7m，全宽23m，板厚0.32m。高跨比为1/194。梁上索距8m，每8m节段设一横梁。
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3、6号墩由于悬臂施工每侧28m 的需要，根部肋板式截面梁高度增大至3.5m 。河侧悬臂28m 处，高度降至标准节段的2m ；岸侧悬臂28m 处，高度降至2.5m ，并带底板，以便与2、7号墩悬臂施工的箱梁连接。
图4-5-2 肋板式主梁横断面（cm ）
3、索塔
如图4-5-3所示，采用H 形塔，总高153.03m ，桥面以上塔高105.5m ，高跨比0.244。下塔柱横桥向底宽20.4m ，逐步向上放宽，至中、下塔柱交界的下横梁处（放置梁处）最宽，为33m 。中塔柱向上略收窄，至上横梁处宽26m ，垂直至塔顶。顺桥向下塔柱底宽13m ，逐步缩小至7m ，直至塔顶。
塔截面呈八角形，在下塔柱中部以下为四室箱截面，外壁厚1m ，内壁厚0.5m 。下塔柱中部以上均为单室箱截面，外壁厚1m 。
索塔采用了环向预应力束来平衡斜拉索力产生的弯矩和轴力，为了方便施工，塔柱内设劲性骨架。
图4-5-3 塔身构造（cm ）
4、主塔基础
如图4-5-4所示，采用灌注桩与钢围堰相结合的组合基础。
钢围堰直径31m，井壁厚1.5m（内浇注水下混凝土）。围堰高，4号主墩围54.6m，5号主墩为49.6m，其上部15.8m在塔柱完成后切除。围堰沉至岩面后封底，封底厚8m。围堰既作为围水结构，又作为桩的施工平台。
每墩有19根直径2.8m钻孔灌注桩，其护筒直径3.1m，承台圆形，厚4m。
图4-5-4 主塔基础（cm）
第二节杭州钱塘江三大桥
荷载等级：汽车超20级，挂车－120，人群3.5kN/m2；
设计水位：百年一遇最高设计水位8.47m，最低水位0.8m；
通航净空：5级航道，通航净宽不小于70m，净高不小于10m；
桥面宽度：29.5米。其中：行车道2×11.05m，中央分隔带3.2m，人行道(含护栏)2×2.1m。
三、设计要点
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1
如图
＝976m
2
底板厚18cm
3、索塔
采用“1”字形塔，桥面以上塔高80m，横桥向宽度为3m，顺桥向塔底宽度为8m，塔顶宽度为5.6m，塔柱均采用空心矩形截面，塔上索距为4.66m，拉索直接锚固于塔壁上，锚固壁厚1.0~1.53m，如图4-5-7
4、基础
钱江三桥主桥共13个桥墩，152根桩，两个主墩各为16根直径2.5m的钻孔灌注桩，桩尖嵌岩, 如图4-5-8所示。
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一、概况
武汉白沙洲大桥位于武汉长江大桥上游8.6km 处，是武汉市境内的第三座大桥。大桥全长3586.38m ，其中主桥长2458m ，引桥长1128.38m ，工程于1997年3月动工，2000年8月竣工通车。
图4-5-9 白沙洲大桥主桥立面布置（cm ）
二、主要技术标准
设计行车速度：80km/h ；
荷载等级：汽车超20级，挂车－120；
桥面宽度：净宽26.5 m ，双向六车道。
三、设计要点
1、结构体系
如图4-5-9所示，采用漂浮体系，跨径布置为50m+180m+618m+180m+50m 的双塔双索面钢箱梁与预应力混凝土箱梁组合型斜拉桥。
2、主梁
主梁截面采用双边箱梁形式，如图4-5-10所示，梁高3.0m ，全宽30.2m 。主孔（618m
）及两边孔各
143m的范围内为钢箱，两头接预应力混凝土箱梁（各87m），以满足与中跨主梁的重量平衡，避免出现支座拉力，并提高斜拉桥的整体刚度。
图4-5-10 主梁横断面
3、索塔
采用钻石形塔，总高174.75m，下横梁宽6.5m，高6m，上横梁宽5.8m，高5m。塔柱均采用空心矩形断面，下塔柱横向宽度自下而上由6.5m，变化至4m，中、上塔柱横向宽度为4m，塔柱纵向尺寸从塔根之上横梁范围由7m过渡到6m，上横梁以上均为6m，拉索直接锚固于塔壁上，锚固壁壁厚1.2m，上塔柱拉索锚固区配有预应力筋。
4、主塔基础
如图4-5-11所示，主塔基础形式为高桩承台结构，采用钢管桩支承平台和有底钢吊箱围堰施工方案。每墩各有φ1.55m钻孔灌注桩40根，成行列式排列，共有5行8列，承台平面尺寸为32.4×20.4m，厚5.0m，封底混凝土以下桩长79.0m，封底混凝土厚2.0m。
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图4-5-11 主塔基础（cm）
第四节南京长江二桥南汊桥
一、概况
南京长江二桥位于南京长江大桥下游11km处，桥址处江段被八卦洲分隔成南北汊，南汊为长江主航
设计行车速度：100km/h；
荷载等级：汽车超20级，挂车－120；
桥面宽度：净宽32 m，其中行车道宽度6×3.75m，中央分隔带宽1.5m，左侧路缘带宽2×0.5m，紧急停车带宽2×3.0m，外测护栏带宽2×0.5m。
设计风速：桥位20m高处百年一遇10min平均最大风速32.6/s。
地震烈度：7度，按实测地震动参数计算地震力。
通航净空：主航道通航净高为设计最高通航水位以上24m，净宽不小于380m（双向通航）。
船舶撞击力：采用5000t海轮的撞击力，顺水流方向为27000kN, 横水流方向为13500kN。
三、设计要点
1、结构体系
如图4-5-12所示，采用半漂浮体系，主桥为58.5+246.5+628+246.5+58.5=1238m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥。
2、主梁
主梁为扁平流线型钢箱梁，如图4-5-13所示，梁高3.5m，全宽38.2m。顶板宽33.6m，底板宽34.588m，顶、底板厚14~20mm，用U形肋加劲，腹板厚30mm，横隔板厚10mm，每3750mm设一道。采用16Mnq 钢。
梁上索距15m（辅助跨索距12m），最大块件吊装重274t。钢箱梁为全焊结构。
图4-5-13 主梁构造（cm）
3、索塔
如图4-5-14所示，采用双子形塔，承台以上总高190.55m，塔的横向通过三道横梁将两塔肢连为一体。塔柱均采用空心矩形断面，下塔柱在最高通航水位船撞线以下为单箱六室截面，外壁厚度1m，船撞线以上为单箱单室截面，壁厚亦为1m。中塔柱为单箱单室截面，壁厚短边1.0m，长边0.8m。上塔柱拉索锚固区配有预应力筋。
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图4-5-14 索塔构造（cm）
4、主塔基础
如图4-5-15所示，主塔基础为由承台、钻孔灌注桩、封底混凝土及钢围堰组成并共同受力的大型深水复合基础。每个塔基各有21根直径3m的钻孔桩，北塔基础桩长102m，南塔基础桩长83m，钢围堰封底
混凝土厚8m，承台厚度6m。
图4-5-15 索塔基础构造（cm）
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第五节日本多多罗大桥
一、概况
多多罗大桥位于日本本州－四国联络线的西线－尾道今治线的中央部位，如图4-5-16所示，是联结生口岛（广岛县）和大三岛（爱媛县）的一座特大桥梁，跨越西濑海的多多罗崎1000多米的海峡，桥下净空26m，最大水深50m，大桥于1999年建成通车。
图4-5-19 钢箱梁与PC梁的联结（mm）
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图4-5-17 索塔构造（m）
斜拉桥结构体系 一、结构体系的分类 1、按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系。 2、按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等。 3、按照斜拉桥的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系。 4、按照塔的高度不同，有常规斜拉桥和矮塔斜拉桥体系。 二、结构体系介绍 1、漂浮体系：漂浮体系的特点是塔墩固结、塔梁分离。主梁除两端有支承外，其余全部用拉索悬吊，属于一种在纵向可稍作浮动的多跨柔性支承类型梁。一般在塔柱和主梁之间设置一种用来限制侧向变位的板式活聚四氟乙烯盘式橡胶支座，简称侧向限位支座。 漂浮体系的优点：主跨满载时，塔柱处的主梁截面无负弯矩峰值；由于主梁可以随塔柱的缩短而下降，所以温度、收缩和徐变内力均较小。密索体系中主梁各截面的变形和内力的变化较平缓，受力较均匀；地震时允许全梁纵向摆荡，成为长周期运动，从而吸震消能。目前，大跨斜拉桥多采用此种体系。 漂浮体系的缺点：当采用悬臂施工时，塔柱处主梁需临时固结，以抵抗施工过程中的不平衡弯矩纵向剪力。由于施工不可能做到完全对称，成桥后解除临时固结时，主梁会发生纵向摆动。 2、半漂浮体系：半漂浮体系的特点是塔墩固结，主梁在塔墩上设置竖向支承，成为具有多点弹性支承的三跨连续梁。可以是一个固定支座，三个活动支座；也可以是四个活动支座，一般均设活动支座，以避免由于不对称约束而导致不均衡温度变化。水平位移将由斜拉索制约。 3、塔梁固结体系：塔梁固结体系的特点是将塔梁固结并支承在墩上，斜拉索变为弹性支承。主梁的内力与挠度直接同主梁与索塔的弯曲刚度比值有关。这种体系的主梁一般只在一个塔柱处设置固定支座，而其余均为纵向乐意活动的支座。 塔梁固结体系的优点是显著减少主梁中央段承受的轴向拉力，索塔和主梁的温度内力极小。缺点是中孔满载时，主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜，使塔顶产生较大的水平位移，从而显著地增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩。 4、刚构体系：刚构体系的特点是塔梁墩相互固结，形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。 种体系的优点是既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求；结构的整体刚度比较好，主梁挠度又小。缺点是主梁固结处负弯矩大，使固结处附近截面需要加大；。再则，为消除温度应力，应用于双塔斜拉桥中时要求墩身具有一定的柔性，常用语高墩的场合，以避免出现过大的附加内力。
斜拉桥模型制作设计图 一、模型概况 斜拉桥主桥结构形式为双塔双索面漂浮体系结构，主梁采用肋板式结构，拉索采用平行钢丝体系。 斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索、桥墩以及基础。 模型全长18.2米，高米，桥面宽米，索96根。 斜拉桥模型三维图见图1、2。 图1 斜拉桥模型全桥三维图 图2 斜拉桥模型桥塔三维图
二、材料 全桥模型材料主要采用有机玻璃制作，主梁、主塔采用有机玻璃制作，斜拉索采用Ф4钢筋，桥墩以及基础为钢筋混凝土结构。 有机玻璃主要材料性能初步假设为：弹性模量E=×103 N/mm2。斜拉索采用Ф4钢筋(Q235)，强度标准值f yk=235N/mm2，弹性模量E=×105N/mm2。 三、模型结构图 斜拉桥模型立面布置 斜拉桥模型包括桥塔、主梁、斜拉索以及桥墩。该桥为对称结构，以主梁跨中点为中心左右对称。 6号桥塔 斜拉索 混凝土桥墩 边墩 主梁 边墩 3 7号桥塔 图3 斜拉桥模型布置图（单位：㎜） 注：以后图表中尺寸均采用毫米为单位。 2、主梁 主梁全长米，横截面见图4。 主梁截面图(单位：mm) 图4 主梁横截面图 3、塔 塔高3. 16米，详细尺寸见图5～7。塔与梁不直接连接，依靠拉索连接。梁底距离塔横梁20毫米。 塔墩高米，地面以上米，地面以下开挖米。
为了塔与墩连接牢固，墩上预留洞口，塔柱延伸至墩底部，然后浇注环氧砂浆填补洞口。塔与墩连接处还要加钢板锚固。塔与墩连接的详细构造见图15～17。 索塔立面图 索塔侧面剖面图图5 塔立面、剖面图 图6 塔侧面剖面图
159515 150 100 157015 150 图7 塔结构详图 4、拉索 斜拉索为双索面，共96根，采用Ф4钢筋。 根据位置不同，斜拉索采用不同的标号。比如，“S1”表示边跨的拉索，“M1”表示中跨的拉索，具体标号见图8。
第28卷第4期 2012年2月 甘肃科技 Gansu Science and Technology Vol .28No .4Feb .2012 城际轨道交通某大跨度半漂浮体系斜拉桥静力分析 王趁江 （广东珠三角城际轨道交通有限公司，广东广州510500） 摘 要：以城际轨道交通某主跨480m 的半漂浮体系斜拉桥为例，针对所选定的结构体系及构造，采用midas 软件进 行有限元静力分析。针对斜拉桥、主梁和桥塔主要受力构件进行了承载力检算，检算结果表明，所给定的尺寸及配筋满足承载力要求。所给出的研究结论可作为同类桥梁的设计提供借鉴参考之用。关键词：半漂浮体系；斜拉桥；静力分析中图分类号：U445 1工程背景 以城际轨道交通某斜拉桥为例，研究高震区大跨斜拉桥地震反应规律。某桥为主跨480m 的结合梁斜拉桥， 全桥跨径组合为（200+480+200）m 斜拉桥，如图1所示。该桥主梁采用结合梁，斜拉索采用空间扇形索面布置， 桥塔采用“宝瓶”形钢筋混凝土结构，塔高180m ，根据其形态和位置，分为上塔柱、中塔柱和下塔墩。 图1桥型布置 2有限元分析模型 2.1 有限元模型 采用midas 软件建立全桥有限元分析模型，如图2所示。桥塔及桥塔横梁、主梁离散为梁单元，斜拉索离散为桁架单元。全桥共划分为1417个节点，2468个梁单元，152个桁架单元。 图2有限元分析模型 2.2边界条件 斜拉索与主梁和桥塔间采用刚性连接；桥台、辅 助墩处横向、竖向自由度按刚性连接模拟，不约束转 动、 扭转自由度和纵向自由度；考虑桩基的柔性约束刚度，将桩基对桥塔的约束作用等效为刚度矩阵形式进行约束，考虑线性自由度和转动自由度的耦合约束效应。桥塔横梁与主梁之间竖向和横向均按刚性连接模拟，不约束转动自由度，根据不同的减隔振措施约束纵向自由度。2.3 关于非线性效应的考虑 斜拉桥的非线性主要表现在斜拉索的垂度效应、主梁和桥塔的梁柱效应和结构的大位移效应。关于斜拉索的垂度效应问题，初步设计阶段按《公路斜拉桥设计细则》 （JTG /T D65－01－2007）规定的修正弹性模量法进行计算；主梁和桥塔的梁柱效应结合有限元程序、有关规范在结构内力计算和承载力检算中予以考虑；结构的大位移效应由程序自动考虑。 3静力计算结果 3.1 斜拉索 根据有限元计算结果，斜拉索轴向应力包络如图3所示，图3水平坐标为拉索编号，斜拉索沿纵桥 向由小里程向大里程方向编号（1 76号）。由图3可见，标准组合作用下斜拉索最大轴向应力为619.9MPa ，最小安全系数为2.7，大于2.5，满足强度要求。 图3 标准组合作用下斜拉索应力包络（MPa ）
斜拉桥结构体系及特点 斜拉桥亦称矮塔斜拉桥, 其构造特点是在连续梁中支点处设置矮索塔, 其塔高只有斜拉桥索塔高度的一半左右, 斜拉索通过矮索塔上设置的鞍座对主梁产生竖向支反力和水平压力。部分斜拉桥主梁自身刚度较大, 能够承担大部分荷载效应, 斜拉索对主梁只起到一定程度的帮扶作用。斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁桥之间的一种新桥型, 兼具斜拉桥和连续梁桥的双重结构特征。 斜拉桥是由上部结构索、塔、梁三种基本构件和下部结构墩台、基础组成的结构体系, 影响部分斜拉桥结构各部分荷载效应最根本的因素是梁、塔、墩之间的结合方式, 不同的结合方式产生不同的结构体系。根据部分斜拉桥结构自身的特点和梁、塔、索、墩的结合方式, 可将部分斜拉桥结构体系划分为三种型式: (1) 塔梁固结体系; (2) 支承体系; (3) 刚构体系, 见图1 所示。（4）半漂浮体系，见图2所示。 （1）塔梁固结体系及特点 塔梁固结、塔墩分离、梁底设支座支承在桥墩上, 斜拉索为弹性支承, 这是一种完全的主梁具有弹性支承的连续梁结构。这种体系必须有一个固定支座, 一般是一个塔柱处梁底支座固定, 而其他支座可纵向活动。这种体系的主要优点是取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分, 代之以一般桥墩, 中央段的轴向拉力较小, 梁身受力也很均匀, 整体温度变化对这种体系影响较小, 几乎可以略去。这种体系结构整体刚度小, 当中跨满载时, 由于主梁在墩顶处的转角位移导致塔柱倾斜, 使塔顶产生较大的水平位移, 因而显著增大了主梁的跨中挠度。上部结构重力和活载反力需经支座传递到桥墩, 因此需设置大吨位支座。 我国的漳州战备桥、小西湖黄河大桥、离石高架桥; 日本的蟹泽桥、士狩大桥、木曾川桥、揖斐川桥、新唐柜大桥均采用这种体系。已建部分斜拉桥采用这种结构体系较多, 与连梁体系相同, 符合部分斜拉桥的概念含义。塔梁固结体系的特点：塔、墩内力最小，温变内力也小，主梁边跨负弯矩较大。 （2）支承体系及特点 塔墩固结、塔梁分离, 主梁在塔墩上设置竖向支承, 支座均为活动支座, 这种体系接近主梁具有弹性支承的连续梁结构。支承体系与梁塔固结体系主梁受力性能基本相同, 塔墩底部承受较大的弯矩。 我国芜湖长江大桥采用的是支承体系, 该体系在部分斜拉桥结构中较少采用。支承体系的特点：支承体系悬臂施工中不需要额外设置临时支点，施工较方便。
2016级大跨度桥梁考查题（每题10分，共100分） 一、简述悬索桥中主缆无应力索长的计算思路和方法？ 答：悬索桥中、边跨中，各索股由索夹紧箍成一条主缆， 因而，通过求解主缆中线再 求索股的无应力长度。但是，悬索桥不同于其他的桥型，其主缆线形并不能由设计者人为确定，而需根据成桥状 态的受力而定。所以，先确定成桥状态主缆各控制点(IP 点和锚点)的位置、矢跨比和主缆的截面几何形状参数、材料参数等，再采取解析迭代法，确定主缆的线形，并求解主缆的缆力和主缆中线的有、无应力长度，然后进一步求解包括锚跨在内的索股长度。 主缆自由悬挂状态下，索型为悬链线。取中跨曲线最低点 为坐标原点，则对称悬链线方程为： 式中：c=H/q ；H 为索力水平投影；q 为主缆每延米重。 主缆自重引起的弹性伸长量为： 主缆无应力长度为： 210S S S S ?-?-= 根据成桥状态主缆的几何线型、桥面线型，求得各吊索的
有应力长度，扣除弹性伸长量，即得吊索无应力长度。 二、简述悬索桥中主索鞍为何要设置边跨方向的预偏？ 答：在空缆状态,由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同,导致相邻跨主缆水平分力不等。此时,若索鞍仍保持在成桥位置,会使主塔承受较大的不平衡力,需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中,靠主塔变形改变跨度,减小不平衡力是不现实的,需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力,使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态,此时的偏移量或偏转量就是索鞍的预偏量。 悬索桥桥塔设计的合理成桥状态是塔顶没有偏位，塔底没有弯矩，此时塔顶相邻跨主缆水平分力相等。在空缆状态，由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同，导致相邻跨主缆水平分力不等。此时，若索鞍仍保持在成桥位置，会使主塔承受较大的不平衡力，需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中，靠主塔变形改变跨度，减小不平衡力是不现实的，需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力，使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态。 三、简述主缆和吊索的安全系数一般如何设计取值？
斜拉桥的发展历程及未来发展趋势 通过本学期的学习，我们学习了梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥的计算方法。通过老师的讲解使我们了解到了不同桥梁的受力特点的不同以及不同桥梁计算时使用的不同的理论。梁桥以受弯为主的主梁作为承重构件的桥梁。主梁可以是实腹梁或桁架梁。实腹梁构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。拱桥是向上凸起的曲面，其最大主应力沿拱桥曲面作用，沿拱桥垂直方向的最小主应力为零。悬索桥既吊桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。下面我们重点来说说斜拉桥，斜拉桥是由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成，主梁一般采用混凝土结构、钢和混凝土结构、组合结构或钢结构，索塔主要采用混凝土结构，斜拉索采用高强材料的钢丝或钢绞线制成。它的主要优点有在各个支点支承的作用下跨中弯矩大大减小，而且由于结构自重较轻，既节省了结构材料，又能大幅地增大桥梁的跨越能力。此外，斜拉索轴力产生的水平分力对主梁施加了预应力，从而可以增强主梁的抗裂能力，节约主梁中预应力钢材的用钢量。斜拉桥和梁桥和拱桥相比有着跨越能力大的优
势。而与悬索桥相比在300-1000米跨度又有经济性的优势。同时外形对称美观更兼线条纤秀，构造简洁，造型优美。符合桥梁美学的要求。适合在跨度为300-1000米的桥梁使用。 斜拉桥的发展其实进行了一个漫长的历史，在国外1784年德国人勒舍尔建造了一座跨径为32米的木桥，这是世界上第一座斜拉桥。1821年法国建筑师叶帕特在世界上第一次系统地提出了斜拉桥的结构体系。在这个体系里，他构想用锻铁拉杆将梁吊到相当高的桥塔上，拉索扇形布置，所有拉索都锚固于桥塔顶部。1855年美国工程师罗伯林在尼亚加拉河上，建成了跨径达250米的公铁两用桥。这是世界上首次将悬索体系和拉索体系的成功组合。1949年，德国著名的桥梁工程师迪辛格尔发表了他对斜拉桥的结构体系的研究成果，为现代斜拉桥的诞生和发展奠定了理论基础。1952年德国莱昂哈特教授在世界上第一个设计出现代化斜拉桥――德国杜塞尔多夫跨越莱茵河的大桥。1953年迪辛格尔与德国承包商德玛格公司，承建了瑞典的斯特罗姆松德桥，这是世界上第一座现代斜拉桥。从此斜拉桥经历了三个发展阶段：自20世纪50年代中至60年代中，其特征是拉索为稀索体系，钢或混凝土梁体，以受弯为主；第二阶段，自20世纪60年代后期开始，其特征是拉索逐步采用密索体系，并可以换索，钢和混凝土梁以受压为主，截面减小；第三阶段，从20世纪80年代中期至今，拉索普遍采用密索体系，可以换索，梁体结构出现组合式、混合式、钢管混凝土等新的形式。相应地梁向轻型化发展，梁高减小，梁面也出现了肋板式、板式等形式。
斜拉桥的合理成桥状态 一、概述 在通常意义下，桥梁的设计必须遵照适用、经济、安全和美观的基本原则，这在桥梁的初步设计阶段显得尤为突出。桥梁初步设计要解决桥型方案问题，即根据行车、通航等使用要求，选定合适的桥梁类型和立面布置，确定主要的结构尺寸。对于斜拉桥方案，需确定塔的个数、主跨大小、边跨与主跨比例、主梁的截面形式和高度、主塔的形式、斜拉索的布置、主梁与塔和墩的连接或支承方式等主要参数。这些主要参数的确定通常是先根据经验初拟。进行结构分析计算出设计内力，进行截面设计确定配筋和验算应力或裂纹，如果内力和截面设计结果不合理。再修正有关参数重新作结构分析和截面设计，直至满足规范要求。传统的设计方法在计算设计内力时，通常采用一次落架法计算恒载内力，这对于结构体系比牧简单的桥梁（如简支梁桥，采用一次落架法施工的中小型桥梁）来说是可行的，但对于斜拉桥，由于斜拉索需要进行预张拉，因此即使采用一次落架法施工，结构内力的计算也不是确定的。斜拉桥一般采用悬臂法施工，最终的成桥恒载受力状态是通过施工过程一步步形成的，施工过程中斜拉索要逐根安装并进行张拉。施工工序和张拉索力决定了桥梁在施工过程中的受力，也决定了成桥的恒载受力状态。但张拉索力的确定又必须有一个已知的成桥恒载受力状态作为目标才能实现。因此斜拉桥的设计计算首先要解决成桥受力状态的问题。 前，桥梁的设计规范采用极限状态理论，分正常使用和承载能力两种极限状态。按正常使用极限状态验算结构刚度、截面应力或裂纹宽度：按承载能力极限状态验算截面的极限抗力。通常按弹性理论进行结构内力计算，按此内力进行验算。但由于斜拉桥为高次超静定结构，如果要分析结构的极限承载力，则必须考虑材料的塑性，充分计入材料和儿何非线性引起的结构内力重分布，才能真正求出结构的极限承载力，国内外在这方面有一些研究，但还有不少问题需要解决。 二、斜拉桥成桥受力状态确定方法 斜拉桥成桥受力状态包括成桥恒载内力状态和主梁线形状态，并且对于混凝土斜拉桥，由于混凝土收缩徐变的影响，成桥后相当一段时间内恒载内力状态和主梁线形状态会随时间变化，通常认为5年后才能基本稳定。成桥恒载状态应以混凝土收缩徐变荃本完成后的稳定状态为准，但在变化阶段桥梁也应能满足使用要求。 主梁线形状态主要指成桥恒载状态下主梁的标高符合设计标高的要求。这通常在初步设计阶段根据使用要求确定了桥下通航净空、桥面纵坡、竖曲线后就成为了一个明确的目标。
斜拉桥 一、教学目标 1.认识桥梁的拉力、压力及相互作用，了解桥的一些历史知识 2.锻炼学生的动手能力和知识总结能力 3.培养学生的观察、分析、总结的思维能力 二、教学重难点 教学重点：理解压力和拉力的知识 教学难点：理解斜拉桥的实验原理 三、教学准备 教师用学生用/每组备注 器材斜拉桥套件、弹簧、剪刀斜拉桥套件、弹簧、剪刀 试剂无无 注：试剂和器材多备2组 四、教学过程 （一）回顾 回顾上次课所学知识，（1-2个学生回答），教师总结 （二）情境引入 桥，大家应该都不陌生，那你见过有哪些种类的桥呢？桥一般在哪些地方会用到呢？学生思考回答。桥主要是为了联通公路连通不了的地方，比如海、河、山或者现在交通中的高架桥、立交桥等。桥的承受力和稳定性是最重要的，那大家知道建造师一般通过哪些方法来增加桥等稳定性吗？学生思考回答。（增加桥墩、拱形桥）
去年我们国家刚刚建造完成了一座超大规模的举世闻名的大桥，大家知道是什么桥吗？（港珠澳大桥）有没有哪位同学了解港珠澳大桥的？跟大家分享分享。学生分享。展示高珠澳大桥的图片，大家仔细观察，有没有发现这座伟大的桥跟之前我们看到的桥有哪些相同的地方和那些不同的地方？想一想这座跨度这么长建在海上的桥是利用什么来增加其稳定性的？学生观察回答。（有桥墩、有绳索） 这种用绳索来增加桥身的稳定性的桥就叫做斜拉桥，今天我们就要一起来探究斜拉桥的结构和特性。
（三）实验过程 1.斜拉桥结构分解 斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。 2.拉力和压力验证 在我们生活中存在很多的力，大家知道的有哪些力呢？学生思考回答，最常见的重力、摩擦力，当然也有拉力和压力等，桥在运营过程中想要保持足够的稳定，就要确保其受到的各方的力要达到平衡。今天我们先来感受下拉力和压力大概念。 学生通过拉伸和压缩弹簧来感受拉力和压力大概念。 我们把弹簧伸长的力称为拉力。弹簧变长就是因为我在拉弹簧，对弹簧施加了拉力。弹簧变短是因为老师用手压紧弹簧，给弹簧施加了一个压力。我们把使弹簧 缩短的力称为压力。 所有的桥梁都会受到压力和拉力的作用。当压力超过桥面的承受能力时桥面就 会发生弯曲，当拉力超过承受能力时就会造成桥面被拉断。 3.斜拉桥原理探究 学生探究斜拉桥大稳定性与有无绳索之间的关系
路桥隧道管理养护专业网www.rbt mm.co m 中华人民共和国行业标准 公路斜拉桥设计规范(试行） Design Specifications of Highway Cable Stayed Bridge(on trial) JTJ 027—96 主编部门：交通部重庆公路科学研究所 批准部门：中华人民共和国交通部 试行日期：1996年12月1日 l 总则 1.0.1 为了使公路斜拉桥设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、钢斜拉桥的设计，为现行公路桥涵设计规范的补充。除本规范明确规定外，应遵照现行有关公路桥涵设计规范要求执行。 1.0.3 斜拉桥总体方案，应与环境协调并综合考虑经济与安全、设计与施工、材料与机具、营运与管理，以及桥位处地质、水文、气象、地震等因素确定结构体系。 1.0.4 桥宽应满足交通发展的要求，并应符合《公路工程技术标准》 (JTJ 01 —88)(1995 年版 ) 的规定。 1.0.5 设计主梁、索塔与拉索时，宜进行多方案比较2 ．
1.0.6 所选方案除进行静力分析外，应重视动力分析，结构体系应满足强度、刚度、稳定性要求，并有较好的抗震性能，混凝土斜拉桥宜注意减小收缩徐变影响。 2 术语 2.0.1 混凝土斜拉桥：主梁为钢筋混凝土或预应力混凝土的斜拉桥。 2.0.2 钢斜拉桥：主梁及桥面系均为钢结构的斜拉桥。 2.0.3 结合梁斜拉桥：主梁为钢结构，桥面系为混凝土结构，主梁与桥面系结合在一起共同受力的斜拉桥。 2.0.4 拉索：承受拉力并作为主梁主要支承的结构构件。 2.0.5 索塔：用以锚固拉索，并将其索力直接传递给下部结构的受力构件。 2.0.6 主梁：主要由拉索支承，直接承受荷载的结构构件。 2.0.7 辅助墩：为改善主跨的受力状态，在边跨内设置的既能承受压力又能承受拉力的墩。 2.0.8 初拉力：安装拉索时，给拉索施加的张拉力。 2.0.9 拉索调整力：为改善主梁及索塔的截面内力状态而调整拉索的拉力。 2.0.10 跨径：原则上为两支座中心线间的距离，中跨为两个索塔中心线间的距离，边跨为后锚索处的墩上支座中心线与临近的索塔中心线间的距离。 3.一般规定 3.1 材料 3.1.1 混凝土 用于斜拉桥各部分构件的混凝土标号、混凝土设计强度和标准强度、混凝土受压及受拉时的弹性模量，按交通部现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTJ 023 — 85) 的规定采用。 预应力混凝土主梁的混凝土标号不宜低于 40 号，预应力混凝土索塔的混凝土标号不宜低于 30 号，钢筋混凝土主梁的混凝土标号不宜低于 30 号，钢筋混凝土索塔的混凝土标号不宜低于 30 号。 3.1.2 钢材
第13卷 第3期2000年7月 中 国 公 路 学 报 China Journal of Highw ay and Transport Vo l.13 No.3July 2000 文章编号:1001-7372(2000)03-0049-04 收稿日期:1999-09-17 作者简介:颜东煌(1961-),男,湖南委底人,长沙交通学院教授,工学硕士. 用应力平衡法确定斜拉桥主梁的合理成桥状态 颜东煌1,李学文2,刘光栋1,易伟建1 (1.湖南大学路桥工程系,湖南长沙 410082; 2.长沙交通学院路桥工程系,湖南长沙 410076) 摘 要:根据主梁截面上、下缘的正应力控制条件,综合考虑活载作用以及斜拉索索力对主梁成桥恒载弯矩的可调性,确定斜拉桥主梁的合理预加力数量和相应的恒载弯矩合理域,并根据实际配置的预加力确定主梁恒载弯矩可行域,为斜拉桥的合理成桥状态的确定提供依据。关键词:斜拉桥;主梁;预应力;合理成桥状态;应力平衡法中图分类号:U448.27 文献标识码:A Deciding the reasonable finished dead state of the main beam of Cable -stayed bridges using stress balanced method YAN Dong -huang 1,LI Xue -w en 2,LIU Guang -do ng 1,YI Wei -jian 1 (1.Depar tment of Hig hw ay and Br idge Engineer ing ,Hunan U niv ersity,Chang sha 410082,China; 2.Departm ent o f Hig hw ay and Bridg e Eng ineer ing ,Chang sha Co mmunicatio ns College ,Chang sha 410076,China ) Abstract :According to norm al str ess controlling conditions on the to p and bo ttom o f beam section,co nsidering live load actio n and adjustability of cable forces for the dead mo ments on the finished state of the main beam ,this paper decides the reasonable prestressing quantity and the relative reasonable limits of dead m oments.It can decide the feasible eimits of dead mo ments of the main beam if the prestress has been g iven.T he r esults can pro vide backg round data for deciding the reasonable finished dead state of the total str ucture o f cable -stayed bridges .Key words :cable -stayed bridge ;main beam ;prestress ;reasonable finished dead state ;stress balanced metho d 影响斜拉桥主梁应力的荷载因素为恒载和活载两大部分。恒载部分包括结构重力、混凝土收缩徐变影响力、斜拉索初张力以及主梁中预加力;活载部分包括规范中所有可能的活载,同时,为方便计算,把成桥后在运营期间的混凝土收缩徐变影响力也作为活载的一部分。笔者所述的“应力平衡法”的基本思路为:根据主梁各截面上下缘的拉压应力控制条件来确定其合理的预加力数量以及恒载弯矩的合理域。合理预加力数量可作为预应力布置的依据。实际布置的预加力通常比斜拉桥整体的合理预加力数量多,根据实际预加力数量确定主梁恒载弯矩可行域,该可行域即可作为确定合理成桥状态时的主梁恒载弯矩控制范围。由于主梁只是斜拉桥整体结构 中的一部分,斜拉桥的合理成桥状态必须综合考虑主梁、塔、索和墩的受力,因此,主梁恒载弯矩可行域必须具有一定的宽度。 1 计算方法 1.1 主梁截面上下缘应力控制条件 1.1.1 符号说明 N d 为恒载(除预应力外)产生的主梁轴向力(以压力为正);M d 为包括全部预加力在内的所有恒载产生的主梁弯矩(以引起下缘拉应力为正);N y 为全部有效预加力(符号为正); sm 、 x m 分别为主梁截面上、下缘活载最大应力(以拉为正,下同); sn 、 x n 分别为主梁截面上、下缘活载最小应力;A 、W x 、W s 分别为主
公路斜拉桥设计规范（试行） Design Specifications of Highway Cable Stayed Bridge (on trial) 主编部门：交通部重庆公路科学研究所 批准部门：中华人民共和国交道部 试行日期：1996年12月1日 人民交通出版社 1996-北京 1总则 1.0.1为了使公路斜拉桥设计达到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，特制定本规范。 1.0.2本规范适用于混凝土斜拉桥、结合梁斜拉桥、钢斜拉桥的设计，为现行公路桥涵设计规范的补充。除本规范明确规定外，应遵照现行有关公路桥涵设计规范要求执行。 1.0.3斜拉轿总体方案，应与环境协调并综合考虑经济与安全、设计与施工、材料与机具、营运与管理，以及桥位处地质、水文、气象、地震等因素确定结构体系。 1.0.4桥宽应满足交通发展的要求，并应符合《公路工程技术标准(JTJ01--88)（1995年版）的规定。 1.0.5设计主梁、索塔与拉索时，宜进行多方案比较。 1.0.6所选方案除进行静力分析外，应重视动力分析，结构体系应满足强度、刚度、稳定性要求，并有较好的抗震性能，混凝土斜拉桥宜注意收缩徐变影响 2术语 2.0.1混凝土斜拉桥：主梁为钢筋混凝土或预应力混凝土的斜拉桥。 2.0.2钢斜拉桥：主粱及桥面系均为钢结构的斜拉桥。 2.0.3结合梁斜拉桥：主梁为钢结构，桥面系为混凝土结构，主梁与桥面系结合在一起共同受力的斜拉桥。 2.0.4拉索：承受拉力并作为主梁主要支承的结构构件。 2.0.5索塔：用以锚固拉索，并将其索力直接传递给下部结构的受力构件。
2.0.6主梁：主要由拉索支承，直接承受荷载的结构构件。 2.0.7辅助墩：为改善主跨的受力状态，在边跨内设置的既能承受压力又能承受拉力的墩。 2.O.8训拉力：安装拉索时，给拉索施加的张拉力。 2.0.9拉索调整力：为改善主梁及索塔的截面内力状态而调整拉索的拉力。 2.0.10跨径：原则上为两支座中心线间的距离，中跨为两个索塔中心线间的距离，边跨为后锚索处的墩上支座中心线与临近的索塔中心线间的距离。 3一般规定 3.1材料 3.1.1混凝土 用于斜拉桥各部分构件的混凝土标号、混凝土设计强度和标准强度、混凝土受压及受拉时的弹性模量，按交通部现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)的规定采用． 预应力混凝土主粱的混凝土标号不宜低于40号，预应力混凝土索塔的混凝土标号不宜低于30号，钢筋混凝土主梁的混凝土标号小宜低于30号，钢筋混凝土索塔的混凝土标号不宜低子30号。 3.1.2钢材 钢筋混凝土及预应力混凝土构件所采用的钢筋类别、钢筋的设计强度和标准强度、钢筋的弹性模量按交通部现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTJ 023--85)的规定采用。 拉索采用强度及弹性模量较高的高强钢丝、钢绞线及高强粗钢筋。 销稿拉桥主梁所用钢板、高强螺栓、粗制螺栓、铆钉等材料的技术要求，焊接材料及钢材的弹性模量等按交通部现行《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》(JTJ 025--86)的规定采用。 3.1.3锚具用钢材 拉索锚具及预应力锚头应采用45号钢及其他优质钢材。 3.1.4拉索防护材料 拉索防护材料应选用具有防锈蚀、耐老化及经济的聚乙烯、玻璃钢、防腐涂料等材料。 3.2结构型式
中国斜拉桥的发展状态和关键技术 摘要：斜拉桥的发展引用着多种现代的高新技术，得以桥梁在大跨度的桥梁施工中，得以精确度的保证以及在规范要求的范围内，并且施工中必须考虑到外部环境的影响，所以接下来对以上的问题作以叙述。 关键词：斜拉桥全球卫新定位系统防护措施施工重点 斜拉桥又称斜张桥，上部结构由索、梁、塔三个主要组成部分构成，从其力学特点看，属于组合体系桥。斜拉桥依靠斜拉索支撑梁跨，类似于多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与拉索间距有关。斜拉桥开始于17世纪，现在斜拉桥正处于发展的高峰期间，长度、跨度和持久性也在不断增加。 斜拉桥采用斜拉索来支撑主梁，使主梁变成多跨支撑连续梁，从而降低主梁高度、增大跨度。斜拉桥属于自锚结构体系，斜拉索对桥跨结构的主梁产生有利的压力，改善了主梁的受力状态。主要构造有基础、墩塔、主梁和拉索。其上的主梁是受弯构件，为多点弹性支撑，弯矩和挠度显著减小，斜拉索水平分力，提供对称的预应力，减缓主梁的压力。斜索是受拉构件，为主梁提供弹性支持，调整其索力、间距和数量，可调整桥梁内力分布及刚度，对斜拉索进行预张拉。 斜拉桥孔跨布置主要可分为双塔三跨式、独塔双跨式和多塔多跨式等三种形式。在特殊情况下，斜拉桥也可以布置成独塔单跨式或者混合式。 1、双塔三跨式 目前双塔三跨式最常用，形式有对称式和非对称式，适用在跨越较大的河流、海口及海面比较近的工程中。以下为双塔三跨式的例子，如图一所示。杭州湾跨海大桥建于2003年11月14日开工，2007年6月26日贯通，2008年5月1日启用。杭州湾跨海大桥是一座横跨中国杭州湾海域的跨海大桥，北起浙江嘉兴海盐郑家埭，南至宁波慈溪水路湾，全长36公里，比连接巴林与沙特的法赫德国王大桥还长11公里，已经成为中国世界纪录协会世界最长的跨海大桥候选世界纪录，成为继美国的庞恰特雷恩湖桥和青岛胶州湾大桥是世界上最长的跨海大桥后世界第三长的桥梁。此桥的特点为两侧都建有辅助墩，目的是为了缓和端锚索应力集中或减少边跨主梁弯矩，增大桥梁总体刚度。杭州湾大桥的钢管桩制作过程中，每个工序都进行严格质量检查，对焊缝百分之百进行超声波检查，还有部分的需要进行射线照相。其中T形和十字形的焊缝及近桩顶焊缝作为重点检查。焊缝不允许有咬边、焊缝未融合、未焊透的情况表面气孔、弧坑、夹渣等外观缺陷，这些都是对桩的焊接要求，而且在做这桥的设计时，还得考虑到一些外在因素，因为作为海上建筑，必须考虑到海上的海风很大，桥墩放下的时候会因为海风的吹动而摇晃，可能导致放置的位置不精确，所以得用到精密仪器测量和GPS 定位导航系统，这个是近几年才开始开发使用在桥梁建筑上的科技技术使用。在建成的时候还得预防以后海上出现台风现象，因为美国就有桥在设计时未能够充分考虑到风力和风速的影响，导致桥在风的作用下，产生摇晃，导致桥的倒塌。钢管桩的制作已经需要考虑到防腐的问题，而且也要考虑到在运输的时候，防止桩与周围的摩擦。而且全球卫星定位系统在这里利用的地方也比较多。像这里外海沉桩施工过程中，因为在海上的施工，所以在岸上看上去距离远，常规的经纬仪和全站仪测量定位很难达到设计的要求，所以只有使用全球卫星定位系统在施
从斜拉桥看桥梁技术的发展 姓名：马哲昊 班级：1403 专业：建筑与土木工程 学号：143085213086
摘要: 介绍了国内外斜拉桥的发展历史,综述了现今斜拉桥发展的现状,并分析了斜拉桥的结构形式和布置形式及其经济效益，并简述了其中的桥梁技术，对今后斜拉桥的发展做出展望。 关键词: 斜拉桥；发展史；现状；展望 Abstract: the paper introduces the domestic and foreign in recent decades history of Cable-stayed bridge.the paper summarized the The structure of cable-stayed bridge and the Economic benefits and Introduced the technology of it.the direction of further research in the future was put forward. Key words: Cable-stayed bridge; Review; Looking forward to
1.斜拉桥的发展 1.1 斜拉桥的历史 斜拉桥是一种古老而年轻的桥型结构。早在数百年前，斜拉桥的设想和实践就已经开始出现，例如在亚洲的老挝，爪哇都发现过用藤条和竹子架设的斜拉结构人行桥。在古代，世界各地也都出现过通行人、马等轻型荷载的斜拉结构桥梁在 18 世纪，德国人就曾提出过木质斜张桥的方案，1817 年英国架成了一座跨径为 34m 的人行木质斜张桥，该桥的桥塔采用铸铁制造，拉索则采用了钢丝。以后在欧洲的很多国家都先后出现了一些斜拉桥，如 1824 年，英国在 Nienburg 修建了一座跨径为 78m 的斜拉桥，拉索采用了铁链条和铸铁杆，后来由于承载能力不足而垮塌。1818 年，英国一座跨越特威德河的人行桥也毁于风振。现在看来，这些桥梁的垮塌主要是由于当时工业水平的限制、对斜拉桥这样高次超静定结构体系缺乏理论分析方法和技术手段以及桥梁结构构造存在缺陷。世界上第一座现代化的大跨径斜拉桥诞生于 1955 年，在第二次世界大战结束后，Dischinger 在瑞典设计建成了 Stromsund 桥。该桥主跨 182.6m，全桥采用斜拉式结构，主梁为钢板梁，中间用横梁连接，双塔式，每塔只用了两对高强钢丝拉索，梁上索距 35m 左右，梁高 3.25m 为跨径的 1/56，塔高 28m 为跨径的 1/6.5。这座桥在现代的观点来看虽然在细节上存在着一些不足，如桥面采用的分离的混凝土梁，索塔的造型缺乏美感等，但在桥梁结构上却开创了一个新的纪元，创造出了一种新的桥梁体系，且这种桥梁结构拥有着诸多优点： ①用少量拉索取代了深水桥墩，不但节省了费用、降低了施工难度，而且有效的提高了桥梁的跨越能力，利于通航和排洪。 ②拉索作为主梁的中间弹性支承，使得在桥梁跨径增大的同时，主梁的梁高却可以减小，从而使主梁本身以梁以及段引桥的造价得以降低。 ③拉索自锚固于主梁上，梁身能够得到免费的预压应力，在很多情况下，尤其对于中等跨径桥梁是有利的，和悬索桥相比还可以节省庞大而昂贵的地锚。 ④拉索和索塔、主梁组成了多个三角形结构，稳定性高，刚度大。静、动力性能都良好。 ⑤整体结构新颖，造型美观。 斜拉桥这种新桥型的的出现，以其先进的技术，经济的造价、美观的外形，很快的得到了社会的认同，并在许多国家得到了推广，从Stromsund 桥建成后的第二年起，诸多有名的斜拉桥相继诞生，且发展的速度很快，平均每年就能完一座斜拉桥的修建。早期的斜拉桥结构大多采用当时盛行的轻型钢结构正交异性桥面板，各桥不仅在形式上不尽相同，
斜拉桥设计要点汇总 一：斜拉桥孔跨布局 1、双塔三跨式 ①边/主跨比值大小 一般边主跨之比应小于0.5； 对于活载比重较小的公路和城市桥梁，合理的边主跨之比应为0.4~0.45； 对于对于活载比重较大的铁路桥梁，边主跨之比宜为0.2~0.25； 钢主梁斜拉桥应比相同跨径的混凝土斜拉桥的边跨小。 ②设置辅助墩的作用 1）可以减小锚索(即背索)的应力幅度，提高主跨的刚度； 2）缓和端支点负反力； 3) 避免梁体直接在伸缩缝处转动，从而导致伸缩缝的受损。 2、独塔双跨式 独塔不对称双跨式斜拉桥的主跨跨径L2与边跨跨径L1之比一般在0.5~0.8左右，多数在0.66附近； 3、三塔、四塔以及多塔式 多塔式斜拉桥较少采用的主要原因是：中塔没有端锚索来有效的限制它的变位。因此对于多塔式斜拉桥，中塔的刚度必须要比边塔的刚度大，目前国内保持中塔的稳定性的构造措施主要有： 1）主塔采用A形塔和X形框架墩 如委内瑞拉的马拉开波湖桥---160+5x236+160m就是每个主塔主梁悬臂端均支撑在X 形框架墩上，中间增设挂梁，该桥实际为独塔组合形式，每个塔主梁均为独立形式，主梁不连续。 2）将两个双塔斜拉桥通过中间一联连续梁桥串联 如日本四国连络桥就是通过岩黑岛上两跨连梁桥串联成，该双塔斜拉桥跨径布置为185+420+185m。 3）用铰将三座独塔斜拉桥串联 如我国台北的淡水河桥就是利用能转动和伸缩的铰将三座独塔斜拉桥连接成一整体。淡水河桥跨径布置为67+134+134+67m。
4）中塔增设锚固斜缆索 如我国香港的汀九大桥就是一座三塔斜索面斜拉桥，该桥桥跨布置为127+448+475+127m。 5）综合处理方法 如我国湖南岳阳洞庭湖大桥为三跨高低塔斜拉桥，跨径布置为130+2*310+130m，为了提高三塔斜拉桥的整体刚度，该桥采用的主要措施有： ①增加主梁的高度和塔身纵向截面的宽度； ②将两边塔的边跨和中跨最外侧两个索距缩小至6m，并增大该边索的截面面积，增大后为313φ7mm； ③在端支点和中跨跨中分别增设2000KN的压重以提高各塔外索的张紧程度。 二：矮塔斜拉桥 1、塔高：矮塔斜拉桥的塔高：跨度=1/8~1/12,而常规斜拉桥位1/4~1/7(双塔)，独塔一般在1/2.7~1/4.7; 2、边跨：边跨/主跨一般大于0.5; 3、梁高较大，一般梁高：跨径比值在1/30~1/40，拉索对竖向恒荷载的分担小于30%。三：斜拉桥索距 一般常规斜拉桥的索距在5-15m之内，混凝土主梁因自重较大，索距应密集些，相反对钢或钢-混凝土组合梁则可稍大些。
目录 第一章绪论 (4) 第一节工程概况 (4) 第二节技术指标 (4) 一、公路正桥主要技术指标 (4) 二、铁路正桥主要技术指标 (4) 第三节斜拉桥方案 (5) 一、斜拉桥概况 (5) 二、主桁 (5) 三、铁路桥面系 (5) 四、公路桥面系 (5) 五、主塔 (5) 第二章斜拉桥主桁模型建立 (6) 第一节建模思路 (7) 第二节建模过程 (7) 一、节点编号 (7) 二、节点自由度 (7) 三、同位移约束 (7) 四、杆件单元 (9) 第三章恒载及活载荷载计算 (12) 第一节计算思路 (12) 第二节公路恒载 (12) 一、正交异性板处 (12) 二、混凝土结合板 (13) 三、交接处节点 (13) 第三节铁路自重荷载计算 (14) 一、一级干线铁路自重荷载计算 (14) 二、客运专线铁路自重荷载计算 (14) 三、转化为节点荷载 (15)
第四节活载荷载计算 (15) 一、公路活载 (18) 二、铁路活载 (16) 第四章斜拉索初张力确定 (18) 第一节拉索初张力确定思路 (18) 第二节拉索初张力确定 (18) 一、恒载索力 (18) 二、活载索力 (20) 三、拉索初张力 (23) 第五章斜拉桥结构内力分析 (25) 第一节恒载内力 (25) 一、确定控制断面 (25) 二、恒载作用下跨中断面内力 (25) 三、恒载作用下支座处断面内力 (26) 第二节公路桥面横向分布系数计算 (26) 一、汽车荷载横向分布计算 (26) 二、求弹性支承的刚度系数 (26) 三、建立横梁模型 (27) 四、用移动荷载法求影响线 (27) 五、确定最不利桁架 (28) 六、求中桁的横向分布系数 (28) 第三节公路桥面横向分布系数计算 (29) 一、计算方法 (29) 二、求横向分布系数 (29) 三、确定最不利桁架 (30) 第四节活载内力分析 (31) 一、分析思路 (31) 二、求汽车活载下的内力 (31) 三、求列车活载下的内力 (32)
2010年12期(总第72期 )作者简介：李湛（1978-），男，内蒙古包头人，助理研究员，主要从事桥梁结构的检测与评价工作。 1工程概况 本桥为77+218+620+218+77m 五跨连续钢箱梁斜拉桥，桥面宽度30.1m （ 包含风嘴）。桥型布置见图1所示。钢箱梁采用正交异性板流线形扁平钢箱梁，梁高3.0m (箱内尺寸)，宽30.1m （含风嘴）。桥塔采用钻石型桥塔，采用C50混凝土，塔柱顶高程210.00m ，承台顶高程6.00m ，桥塔总高204.00m ，其中上塔柱高68.50m ，中塔柱高92.00m ，下塔柱高41.00m 。塔柱采用空心箱形断面。 图1总体布置图/cm 2有限元模型的建立 斜拉桥是由索、塔、梁组合形成的一种空间受力结构，在对其进行有限元分析时，首先要将结构离散化，即将桥梁结构划分成若干个单元，各单元之间通过节点相连。进行动力特性分析，建立有限元模型时应该着重 于结构的刚度、质量和边界条件的模拟，为了考虑斜拉索的垂度引起的非线性,其力学模型处理有两类,一类最为简单,直接处理为弹性直杆单元包括单直杆和多直杆),另一类是等效弹性模量法,即索的弹性模量采用Ernst 公式予以折减,本次计算采用前者的简化处理方法。本文根据桥梁的设计资料采用土木工程通用计算软件Midas Civil 中建立了本桥的有限元模型。钢箱梁和主塔均采用梁单元模拟，斜拉索采用桁架单元模拟。全桥模型共有节点474个，梁单元300个，桁架单元168个，模型如图2所示。 图2有限元模型 3动力性能测试 本次固有振动参数采用天然脉动试验法进行测试， 天然脉动试验法即在桥面无任何交通荷载以及桥址附近无规则振源的情况下，测定桥跨结构由于桥址处风荷载、地脉动、水流等随机荷载激振而引起的桥跨结构微小振动响应。通过测量桥塔、钢箱梁和斜拉索的环境振动响应，识别大桥前15阶整体振动的动力特性参数，包括振型振动频率、振型和阻尼比。 测试时根据桥梁现场的实际情况采用有线与无线两 半漂浮体系斜拉桥动力特性的 有限元分析与试验研究 李 湛 （交通运输部公路科学研究院，北京100088） 摘 要：斜拉桥结构的振动特性参数（振动频率、振型及阻尼比）是大桥动力学性能的决定因素之一，也是结构 总体状态的一种表征。斜拉桥结构的结构体系问题、抗风性能、抗震性能均与大桥结构的动力特性密切相关。本文采用Midas Civil 结构分析软件建立了某半漂浮体系钢箱梁斜拉桥的三维有限元模型，分析了大桥的动力特性，并将有限元分析结果与大桥的动力性能测试结果进行了比较。关键词：半漂浮；斜拉桥；动力特性；有限元；脉动试验中图分类号：U448.27 文献标识码： B 237