混凝土桥课件 第八章 RCB混凝土斜拉桥

世界最大的公铁两用双层桥面斜拉桥：天兴洲大桥
天兴洲大桥是当 今世界跨度最大 的公铁两用双层 桥面斜拉桥，主 跨504 米，首次 采用了双塔三索 面三主桁斜拉桥 结构形式。该桥 4条铁路线加6 车 道公路，可同时 承载2 万吨荷载。
世界跨度第二的双塔斜拉桥：昂船洲大桥
昂船洲大桥位于中国香港，是全世界跨度 第二大的双塔斜拉桥。大桥主跨长1018 米，仅 次于中国大陆苏通大桥的主跨1088 米，在香港 岛和九龙半岛都可以望到这座雄伟的建筑。这 不仅是一项工程，还是香港建筑业的一个代表 性作品，反映了这座世界性城市的自信和在新 千年的变化，桥面为三线双程分隔快速公路， 设计者是奥雅纳(OveArup)合伙事务所。
优点：与漂浮体系相比，减小了纵向漂移。
缺点：塔墩两侧由拉索弹性支承主梁，塔 墩处为刚性支撑，如不处理，则会因混凝土塔 的竖向徐变变形，使拉索吊点下垂，在塔墩刚
性支撑处的主 梁内产生很大 的负弯矩。
（3）塔梁固结体系：塔梁固结并支撑在墩上
优点：显著地减小主梁中央段承受的轴向拉 力，并且索塔和主梁中，可以 加大边跨主梁的刚度
节省钢材用量，但自 和重量，有利于减小
重较大。其刚度大， 中跨内力及变形；能
抗风稳定性好，能有 减小或避免边跨端支
利分担斜索的水平分 点负反力。适用于边
力。与混凝土主梁相 跨与中跨比值较小的
比，自重轻，结构简 情况，有利于塔顶处、
缺点：中孔满载时，塔顶产生较大的水平位移， 从而显著增大主梁跨中挠度和边跨负弯矩；上部 结构重量和活载反力都由支座传给桥墩，因
此支座吨位很大，使其 设计制造及养护更换较 困难。
(4）刚构体系：塔梁墩相互固结
优点：省支座；满足悬臂施工的稳定性要求， 结构整体刚度好，主梁挠度小。
缺点：主梁固结处负弯矩更大；在双塔斜拉 桥中如果不设挂梁，将产生很大的温度力、
苏通大桥为双塔双索面钢箱梁斜拉桥，全线 采用双向6车道高速公路标准，计算行车速度南、 北两岸接线为每小时120 公里。其通航净空高 62 米，宽891 米，可满足5 万吨级集装箱货轮 和4.8 万吨船队通航需要。
苏通大桥的建成通车代表了中国乃至世界建桥 技术的最高峰，是每一个中华儿女的骄傲。
世界最大斜拉桥一览表
世界上最大跨度的结合梁斜拉桥：青川闽江大桥
2003 年建成的福州市跨 越闽江的青州大桥，主 桥采用了双塔双索面结 合梁斜拉桥，主跨605 米，是世界上最大跨度 的结合梁斜拉桥。该桥 由中铁大桥局勘测设计 院设计，香港建设和上 海基础工程公司联合施 工。
中国最大跨度的混凝土斜拉桥：荆州长江公路大桥
混凝土收缩、徐变力； 抗震性能较差。
2、按拉索的锚固方式分类
（1）自锚体系
（2）地锚体系
右图为自锚式和 地锚式斜拉桥的 主梁受力图。
斜拉桥的拉索多 数是自锚体系。 只有在主跨很大 边跨很小等特殊 情况下，才采用 部分地锚式的锚 拉体系。
3、按主梁的连接方式分类
（1）连续体系
（2）T构体系（右图）
综合索和塔对刚度和经济性的共同影响，对 于每一座斜拉桥都存在着一个最佳塔高H，使得索 和塔对主梁的支撑刚度达到最大。
双塔：H/l2 = 0.18～0.25
单塔：H/l2 = 0.34～0.45
3、索面布置
单索面 空间布置形式 双索面
竖向双索面 斜向双索面
索面位置 单索面
优点
结构外形简洁 桥面视野开阔 桥墩尺寸最小
2、独塔双跨式斜拉桥
独塔双跨式斜拉桥适用于跨越中小河流和城 市通道。
主跨与边跨的比例关系为
3、多塔多跨式斜拉桥
多塔多跨式斜拉桥的中间塔塔顶没有端 锚索来有效地限制变位，因此很少采用。
4、辅助墩和边引跨
为防止活载在边跨梁端产生过大的正弯矩 引起梁体转动，可以加长边梁行成辅助墩和 边引跨。这样可以减小拉索应力变幅，提高 主梁刚度，缓和端支点负反力。
世界第一座密索体系混凝土斜拉桥：赫斯特大桥
1971 年至1972 年，迪克霍夫 维德曼公司在法兰克福跨美 茵河设计建造了一座宽30.95 米、主跨长148 米的不对称斜 拉索桥——赫斯特大桥。大桥 有两个竖直的悬索平面和一双 间距8.5 米的索塔，拉索平行 放置。这是第一次采用密索体 系建造预应力混凝土斜拉桥， 也是第一座公路铁路两用的斜 拉桥。
世界上第一座预应力混凝土斜拉桥：马拉开波桥
位于委内瑞拉的马拉开波桥为 六塔双索面稀索体系双箱单室 预应力混凝土箱梁斜拉桥。
桥塔纵向为A 形，横向为门 字形，下塔柱另有X形墩向 上支撑桥面。马拉开波桥主
桥共有5孔，跨径235米，宽 17.4米，塔高86.6 米，梁高 5.4 米，最高处距水面45 米， 全桥长8.7 公里，由意大利结 构专家工程师莫兰第于1957 年设计，1958 年动工，1962 年建成通车。
缺点
抗扭性差 梁高较大
竖向双索面 结构抗扭刚度大 拉索多不经济
斜向双索面
结构抗扭刚度大 抗风振性能好
拉索多不经济
4、索面形状
索面形状主要有三种基本类型，即1）辐射 型、2）竖琴形、3）扇形、4）星形。
拉索倾角（边索）
辐射式或扇式26°～30° 竖琴式:21°～ 30°
索面形状
优点
缺点
辐射形
拉索使用效率高，节省钢材
地点 中国江苏 中国香港
日本 法国 中国上海 中国南京 中国南京 中国浙江 中国武汉 中国福州
二、孔跨布局 1、双塔三跨式斜拉桥
如上图所示，双塔三跨式斜拉桥是一种最常见 的孔跨布置方式。
它的主跨跨径较大，一般适用于跨越较大的河 流。
对于活载比重较小的公路和城市桥梁，合理边 主跨之比为0.40 ～0.45，对于活载比重大的铁 路桥梁，边主跨之比宜为0.20 ～0.25，从而增 大斜拉桥的整体刚度。
三、索塔与拉索布置 1、索塔的形式
索塔的设计必须考虑到美学、力学两方面 的因素进行设计。在恒载作用下，索塔应尽可 能处于轴心受压状态。
索塔沿桥纵向的布置有独柱式、A字形、倒 Y字形等几种，横桥向的布置方式课分为独柱 形、双柱形、门形、H形、A形、宝石形或倒 Y形等。
纵向布置形式 横向布置形式
2、索塔的高度
T构体系是在主 跨中央设置悬挂结 构或者剪力铰（只 传递剪力）。主梁 跨中区域无轴拉力。
第二节 斜拉桥的构造
一、主梁的构造 二、索塔 三、拉索
一、主梁的构造
1、主梁的作用
（1）将恒、活载分散给拉索。梁的刚度 越小，承担弯矩越小。
（2）与拉索及索塔一起成为整个桥梁的 一部分，承受拉索的水平分力形成的轴压力， 因此需要有足够的刚度防止压屈。
塔顶锚固点构造复杂， 不易施工
竖琴形
外形简洁美观 连接构造简单 对索塔受力有利
拉索使用效率低，用 钢量最大
扇形
拉索使用效率较高 锚固点构造较简单
用钢量较大
星形布置的唯一特点是边跨拉索锚于梁端，可以增大桥梁的整体刚度
5、索距的布置
索距布置可以分为“稀索”与“密索”。早 期的斜拉桥中使用稀索体系，现代斜拉桥多为 密索体系。密索优点如下： （1）索距小，主梁弯矩小。 （2）索力较小，锚固点构造简单。 （3）锚固点附近应力流变化小，补强范围小。 （4）利于悬臂架设。 （5）易于换索。
斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。
• ◆主梁采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构 • 或钢结构。 • ◆索塔大都采用混凝土结构。 • ◆斜拉索材料采用高强钢丝或钢绞线。
2、预应力砼斜拉桥受力特点及其优越性
斜拉桥的主要构思是利用索塔引出的斜拉 索悬吊跨越墩台间的梁跨，这种悬吊作用相当 于在梁跨下面设置若干弹性中间支撑，从而大 大减少了梁跨的弯矩，提高了梁的跨越能力。
（3）抵抗横向风载和地震荷载，并把这 些力传给下部结构。
2、主梁类型
钢主梁
混凝土主梁
重量轻、跨越能力大、构件 可预制，质量可靠、便于安 装、施工速度快，养护工作 量大。多采用箱形截面以增 加抗扭刚度。适用于大跨度
斜拉桥以减轻自重。
刚度大、挠度小， 阻尼效果好、自 重大、抗振动效 果好、原料资源
丰富。
四 、主要结构体系
1、按梁体与塔墩的连接分
（1）漂浮体系：塔墩固结、塔梁分离
优点：主跨满载时，塔柱处主梁截面无负弯 矩；温度、收缩和徐变次内力小；主梁各截面变 形平缓，受力均匀；抗震性能好。
缺点：由于施工时主梁临时 固结不对称，释放约束是主 梁会发生纵向摆动。在风和 地震作用下摆动较大。
（2）半漂浮体系：塔墩固结、主梁支撑在塔墩上
中国第一座突破200米的斜拉桥：济南黄河公路大桥
中国从1975 年建成了第一 座斜拉桥，跨度仅有75.84 米，即四川省云阳县的云 阳汤河溪桥。直到1982年， 中国建成了第一座主跨突 破200米的斜拉桥——济南 黄河公路大桥。大桥为5 孔连续的预应力混凝土双 塔斜拉桥，跨径组合为40 米+94 米+220 米+94 米+40 米。
第八章 混凝土斜拉桥
第一节 总体布置 第二节 斜拉桥的构造 第三节 斜拉桥的设计与计算 第四节 斜拉桥的施工
第一节 总体布置
一、 概述 二 、孔跨布局 三 、索塔及拉索布置 四 、主要结构体系
一、 概述
1、斜拉桥组成部分 2、预应力砼斜拉桥受力特点及其优越性 3、斜拉桥的发展
1、斜拉桥组成部分
现代斜拉桥的发展经历了三个阶段： 第一阶段：稀索布置，主梁较高，主梁以受
弯为主，拉索更换不方便。 第二阶段：中密索布置，主梁较矮，主梁承
受较大轴力和弯矩。 第三阶段：密索布置，主梁更矮，广泛采用
梁板式开口端面。
世界第一座斜拉桥：斯特罗姆海峡桥，主跨182m
斯特罗姆海峡桥由德国 工程师弗朗茨·基辛格于 1955年建造而成，全长 332米，跨径布置为75米 +182米+75米，桥面宽度 14.3 米，梁高3.25 米， 1956 年建成通车。它是 世界上第一座大跨度斜 拉桥。主梁采用钢结构。