演示文稿悬索桥构造及设计

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悬索桥构造及设计实例介绍(128页)

单面主缆；空间主缆；
复式主缆（双链吊桥：朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。
平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直径大。
方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操作时也较容易形成圆形截面。
双链式悬索桥（小跨度悬索桥）
双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非均布活载以及半跨活载时结构的受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散，安装及养护维修不利。
悬索桥的形式（续）
地锚式悬索桥的孔跨布置形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆的垂
悬索桥各部分构造——索夹
吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） • 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的
嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹分左右两半。
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两半。
吊索
布置形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻尼值）。材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；
柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 • 钢丝绳索绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭
绞而成。股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。
注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。
• 平行钢丝索（PWS）：多根Φ 5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹

悬索桥构造简介

悬索桥构造简介11.4 悬索桥构造简介1. 桥塔桥塔也称主塔，它是支承主缆的主要构件，分担主缆所受的竖向荷载，并传递到下部的塔墩和基础。

另外，在风荷载和地震荷载的作用下，还可对全桥的总体稳定提供安全保证。

按采用材料分，桥塔有混凝土塔和钢塔，因混凝土塔价格较低，一般都采用混凝土桥塔。

按桥塔外形分，在横桥向一般有刚构式、桁架式和混合式三种结构形式，如图11.6所示。

刚构式简洁明快，可用于钢桥塔或混凝土桥塔，桁架式和混合式由于交叉斜杆的施工对混凝土桥墩有较大困难，只能用于钢桥塔。

(a). 桁架式;(b) 刚构式;(c). 混合式图11.6 桥塔横桥向示意图在顺桥向，按力学性质可分刚性塔、柔性塔和摇柱塔三种结构形式。

刚性塔可做成单柱形或A 字形，一般多用于多塔悬索桥中，可提高结构纵向刚度，减小纵向变位，从而减小梁内应力；柔性塔允许塔顶有较大的变位，是现代悬索桥中最常用的桥塔结构，一般为塔柱下端做成固结的单柱形式；摇柱塔为下端做成铰接的单柱形式，一般只用于跨度较小的悬索桥。

2. 主缆主缆通过塔顶的鞍座悬挂于主塔上并锚固于两端锚固体中。

主缆的布置形式一般是采用每桥两根，平行布置于加劲梁两侧吊点之上。

现代大跨度悬索桥多采用平行钢丝主缆，它是由平行的高强、冷拔、镀锌钢丝组成。

钢丝直径大都在5mm 左右。

视缆力大小，每根主缆可以包含几千乃至几万根钢丝。

为便于施工安装和锚固，主缆通常被分成束股编制架设（一般每根主缆可分成几十乃至几百股，每股内的丝数大致相等），并在两端锚碇处分别锚固。

为了保护钢丝，并使主缆的形状明确，主缆的其余区段则挤紧成规则的圆形，然后缠以软质钢丝捆扎并进行外部涂装防腐。

对一座具体的桥梁而言，如果钢丝直径已经选定，主缆所含钢丝总数n 就是确定的。

但组成具有n 根钢丝的主缆应编制成多少股钢束n l 和每股钢束含多少根钢丝n 2，则根据主缆的编制方法确定。

钢丝束股的编织方法通常有空中编丝组缆（Air Spinning ）法和预制平行钢丝束股（Prefabricated Parallel Strands ）法。

悬索桥的构造组成

(1)悬索桥的构造组成: 悬索桥是由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚固构造、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系。

成桥后，主要由主缆和桥塔承受结构的自重，结构共同承受外荷载作用，受力按刚度分配。

(2)主缆：主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自身恒载外，缆索本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的荷载。

除此以外主缆还承担一部分横向风荷载，并将它传递到桥塔顶部。

主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其他桥梁结构的重要特征之一。

主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构形状提供强大的“重力刚度”，这是悬索桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。

主索鞍：主索鞍在桥塔上，用来支承和固定主缆，通过它可以使主缆的拉力以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到塔顶。

(2)悬索桥的结构特点①主缆是几何可变体，只承受拉力作用。

主缆通过自身的弹性变形和几何形状的改变来影响体系的平衡。

所以悬索桥的平衡应建立在变形后的状态上。

②主缆在初始恒载作用下，具有较大的初拉力，使主缆保持着一定的几何形状。

当外荷载作用时，缆索发生几何形状的改变。

初拉力对在外荷载作用下产生的位移存在着抗力，它和位移有关，反映出缆索几何非线性的特性。

③改变主缆的垂跨比将影响结构的受力和刚度。

垂跨比增大，则主缆的拉力减小，刚度减小，恒、活载作用产生的挠度增大。

④悬索桥的跨度越大，加劲梁所受竖向活载的影响越小，竖向活载引起的变形也越小。

⑤增大加劲梁的抗弯刚度对减小悬索桥竖向变形的作用不大，这是因为竖向变形是悬索桥整体变形的结果。

加劲梁的挠度受到主缆变形的影响，跨度增大时加劲梁在承受竖向荷载方面的功能逐渐减小到只能将活荷载传递给主缆，其自身刚度的贡献较小。

这一点和其他桥型中主要构件截面面积总是随着跨径的增大而显著增大不同。

⑥边跨的不同形式对悬索桥有很大的影响，通常悬索桥边跨与中跨跨径比对悬索桥的挠度和内力有影响，当边跨与中跨跨径比减小时，其中跨的跨中和L／4处的挠度和弯矩值减小，而主缆拉力有所增加。

悬索桥构造及设计

钢箱梁内部构造
悬索桥各部分构造——加劲梁
钢箱梁的横截面：
扁平棱形钢箱梁增设抗风分流板的扁平棱形钢箱梁流线型钢箱梁增设抗风分流板的流线型钢箱梁
1500米以上的悬索桥尽可能采用开槽分离箱，及其它导流稳定措施才能满足要求。
Messina海峡大桥（3300米方案）钢箱加劲梁横截面
加劲梁宽达60.4m，由3个纵向的钢箱、钢箱梁之间的钢桥面板和钢横梁等三部分组成。钢横梁的立面作成倒梯形，中间部分高约5m。横梁间距 30m，纵向箱梁净跨径26m。主跨的宽跨比为1/54.6。能够经受高于216 Km/h的大风；公路平台能够承受大于140,000辆/天的交通量；双线铁路允许通过列车200辆/天。
双层公路桥面钢桁架梁公铁两用的双层桥面钢桁架梁单层桥面钢桁架梁流线型闭合式桁架箱梁——香港青马大桥
钢桁架加劲梁的特点：
通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
一般桁架加劲梁横截面
香港青马大桥
闭合式钢桁梁横截面
在两片主桁架的外围，沿着桥梁纵向每隔4.5米加设一道包括上下桥面系横梁、两侧尖端形导风角与中间两根立柱等构件组成的六边形横向主框架，在导风角部分用1.5毫米后的不锈钢板围封。这样连同上下横梁部分的正交异性钢桥面板，组成一个类似与钢箱梁的封闭性截面。上层桥面的中央3.5米宽度部分和下层桥面的铁道桥面系部分均以交叉的斜杆代替正交异性板，整个截面中央部分形成一条纵向的上下通风道，对抗风极为有利。
箱梁由板构件组成，标准化大量生产容易
节段法架设或与现浇节段并用油漆养护方便与主梁结合损伤难维修
砼ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ梁
不易发生可能性小
小小大低最低

悬索桥总体设计、构造与施工技术[详细]

悬索桥
➢ 在匹兹堡桥之后美国修建了密苏里州小奈安瓜河桥（跨径69 m，1933 年）和印第安那州沃巴什河桥（跨径107 m，1939 年）两座自锚式悬索桥。
➢ 1954年，德国工程师在杜伊斯堡完成了一座 230m的大跨径自锚式悬索桥。
➢ 日本此花大桥建成于1990年，又名大阪北港桥，是1954年以来修建的第一座自锚式公路悬索桥。
13 马鞍山长江公路大桥左汊桥
14 宜昌长江公路大桥
Hale Waihona Puke 15 西陵长江大桥16 沪蓉西巴东四渡河大桥
17 虎门大桥
18 张花高速澧水特大桥
19 武汉鹦鹉洲长江大桥
20 陕西葫芦河大桥
21 厦门海沧大桥
22 镇胜高速关岭北盘江公路大桥
23 重庆鱼嘴长江大桥
24 重庆鹅公岩长江大桥
25 重庆万州长江二桥
26 重庆忠县长江大桥
第九章悬索桥
第九章悬索桥
悬索桥
5. 锚碇
地锚分重力式和隧洞式（或岩洞式）两种。重力式地锚尺寸大，工程量也大。隧洞式地锚工程量较小，但需有坚实山体岩层可加以利用。
悬索桥日本明石海峡桥锚碇
悬索桥
悬索桥
当主缆在锚碇前墙处需要展开成丝股并改变方向时，则需设置主缆支架。主缆支架可以设置在锚碇之外，也可以设置在锚碇之内。主缆支架主要有三种形式：钢筋混凝土刚性支架、钢制柔性支架及钢制摇杆支架。
国家日本中国中国丹麦中国英国中国中国美国美国
竣工时间 1998 在建 2009 1996 2005 1981 1999 1997 1964 1937
3. 悬索桥的总体布置
总体布置应考虑的结构特性
➢ 跨度比 ➢ 垂跨比 ➢ 宽跨比 ➢ 高跨比 ➢ 加劲梁支承体系 ➢ 主缆与加劲梁的连接 ➢ 吊索间距

悬索桥PPT课件

1925~1928年间美国宾夕法尼亚州匹兹堡市在阿勒格尼河上修建的三座非常相似的自锚式悬索桥。在规划第六、第七和第九街桥时，城市艺术委员会从美观的角度提出了采用悬索桥。匹兹堡的工程师指出恶劣的地质条件不能修建锚碇，因而选择了自锚式结构，并采用了类似科隆-迪兹桥的眼杆结构、拱形桥塔和连续钢箱梁。匹兹堡桥主跨为131~135 m，在眼杆和加劲梁之间采用临时压杆作为支撑，从每个支撑向外悬臂施工，直到主跨合拢和主缆在中间连接。这种施工技术比科隆-迪兹桥有了很大进步，每座桥的工期都在15个月之内。1995年维修后，这三座桥在建成70 年后仍然正常工作。
中小跨径一般大于1/20，悬索桥在1/601/40.
4.高跨比
桁架式加劲梁：1/180-1/70；
箱形加劲梁：1/400-1/300. 5.加劲梁支承体系
主要指在桥塔处主梁是否连续。一般三跨悬索桥大多为非连续。 6.主缆与加劲梁的连接
中央扣、中间斜索、边跨端部的端斜索
第二节悬索桥构造
一、桥塔 1.桥塔结构形式按材料分类：石砌圬工塔、摆动式钢塔、下端固定钢塔、钢筋混凝土塔按纵向结构形式：刚性塔、柔性塔、摇柱塔按横向结构形式：刚构式、桁架式、混合式
挠度理论基于以下假定：（1）加劲梁为等截面，恒载沿跨度方向均布，
恒载下主缆呈抛物线，加劲梁内无应力；（2）吊索为竖直，不考虑其在活载作用下的伸
长和倾斜，视为仅有竖向抗力的膜；（3）主缆和加劲梁只有竖向位移，不考虑其纵
向位移。
根据挠度理论，地锚式悬索桥加劲梁任意截面的活载弯矩为：
M M q0 H q y ( H g H q )
承受，恒载下主缆的几何形状为二次抛物线；（3）活载作用下不考虑吊索的伸长。

桥梁工程悬索桥讲义(PPT)

材料直径5mm左右镀锌冷拔低碳钢丝平行丝股另钢丝绳架设空中送丝法和预制丝股法桥梁工程第七章柔性主鞍座固定在塔顶桥塔可挠曲受力常为弯压甚至扭转共同作用以受压为主靠桥塔柔性满足位移要求桥梁工程第七章桁架式适应双层桥面适合于交通量较大的或公铁两用的悬索桥梁较高建筑高度小34m桥梁工程第七章加劲梁构造桥梁工程第七章加劲梁构造钢桥面板桥梁工程第七章加劲梁构造续混凝土桥面桥梁工程第七章10主鞍
加劲梁构造（续）
混凝土桥面
《桥梁工程》第七章
9
四、鞍座
▪ 主鞍：支承大缆，传递竖向力的构造，鞍座与大缆之间不允许出现相对滑移
▪ 副鞍：设置在锚碇的前端（靠水一侧），调节大缆进入锚碇的角度
▪ 展束鞍（散束鞍）或展束套：设置在锚碇之内，在大缆从扎紧状态到散开状态之处
《桥梁工程》第七章
10
索鞍支撑结构
《桥梁工程》第七章
11
展束鞍
《桥梁工程》第七章
12
五、悬索的锚碇
▪ 作用：固定缆索 ▪ 自锚式和地锚式
• 自锚式－锚于加劲梁，适于较小跨度，施工不便，极少采用 • 地锚式－广泛采用者，承受水平反力和向上的竖直力，以自
重提供的摩擦力来抵抗主缆水平力 ▪ 隧洞式（在坚实岩层中挖成） ▪ 重力式（由混凝土锚固体的重量或再加配重来固定主缆）
• 在跨中将主缆与加劲梁直接连在一起（减小竖向变位Fra bibliotek增大扭转刚度）
• 交叉吊索，竖吊索与斜吊索混合使用 • 独塔，或独缆
《桥梁工程》第七章
3
一、悬索
▪ 称呼－缆、索、链、绳都是柔性大的构件，独立的、直径较大的，宜称为缆。
▪ 特点－抗弯刚度EI/L很小，只适合于受拉 ▪ 布置－全桥设２根平行的主缆，4根（极少），1根（一座） ▪ 材料－直径5mm左右，镀锌冷拔低碳钢丝，平行丝股（另，钢

桥梁的常见构造—悬索桥的构造

● 1940年11月7日位于美国华盛顿州塔科马的第一座悬索桥塔科马海峡大桥戏剧性地被微风摧毁。
● 通过后来的理论研究，人们发现悬索桥的加劲梁要采用大刚度的结构，并且要有好的空气动力性能。因此，与采用桁架的加劲梁相比，有足够刚度，建筑高度小，自重较轻，用钢量省，结构抗风性能好的梭形扁平钢箱梁被大量应用到悬索桥的加劲梁部位。它也是我国近些年修建悬索桥时常采用的形式。
● 4.鞍座
吊索除了下部是和钢箱梁连接外，上端是通过索夹与主缆连接的。而主缆和索塔间是通过鞍座连接的。鞍座一般是置于塔顶用以支撑主缆传来的力的。
2.4.5悬索桥的主要组成
● 5.锚碇
主缆受到的力很大一部分是通过主塔传给塔基础周围的岩土层的，那么主缆两端的力又传给谁呢？平时生活中我们如果用绳子晾晒衣服，两端必须固定起来。悬索桥是一样的道理，主缆的两端必须固定起来，这就需要锚碇出场了。
2.4.4悬索桥的发展史
2.吊桥
● 从溜索或者索道的样式来看，解决一、两个人或者少部分人的通行是完全可行的，但是如果考虑很多人或者大量的货物通行时，似乎有一定的难度。
● 有人就想如果多架设几条缆索，然后在上面铺设固定可以让人通ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ的桥面，不是就解决了多人通行的问题了嘛？这样就出现了吊桥。
2.4.4悬索桥的发展史
3.铁索桥
曾经红军长征的路上有很重要的一役叫——飞夺泸定桥。实际上当时红军要夺取的就是大渡河上的铁索桥，正是因为顺利的拿下的泸定桥，才保证了红军大部队及时顺利的战略转移，最终确保了革命的胜利和新中国的成立。
这类索桥和吊桥很显著的特点是没有吊杆或者吊索，承重结构和使用构件合二为一。
2.4.4悬索桥的发展史
2.4.3悬索桥的跨度优势
●

悬索桥的构造与设计

2.1.2 悬索桥各部分的作用主缆：是结构体系中的主要承重构件；通过塔
顶索鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固
体中的柔性承重构件。
主塔：是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构
件；支承主缆的重要构件。
加劲梁：是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的主要构件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形，主要承受弯曲内力。
土地基、城市桥等。
双链式悬索桥（小跨度悬索桥）双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非均布活载以及半跨活载时结构的受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散，安装及养护维修不利。
地锚式悬索桥的孔跨布臵形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆的垂度较小对荷载变形有利，架设主缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制。主跨1385米江阴大桥。三跨：最常见。
桥塔横向结构形式： • 刚构式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。 • 桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时稍显困难。 • 混合式：仅在桥面以下设臵交叉斜杆以改善受力和经济性能。塔柱横向可竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。现代认为钢筋混凝土刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。
2.3.2 吊索布臵形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻尼值）。材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 • 钢丝绳索绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭绞而成。股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。 • 平行钢丝索（PWS）：多根Φ5～7镀锌钢丝外加 PE套管。

第二章吊桥构造及设置(中)

预应力混凝土板梁
汕头海湾大桥
（452米）砼箱加劲梁横截面
悬索桥各部分构造——加劲梁加劲梁的桥面构件：

钢筋混凝土桥面板钢桥面板桥面板上的铺装层要求：高温稳定性、低温抗裂性、常温抗疲劳性、防水性。多以热铺改性沥青混凝土（浇注式或摊铺式）为主，其上为磨耗层，其下为与钢桥面板之间的粘结层与防水层。
闭合式钢桁梁横截面
在两片主桁架的外围，沿着桥梁纵向每隔4.5米加设一道包括上下桥面系横梁、两侧尖端形导风角与中间两根立柱等构件组成的六边形横向主框架，在导风角部分用1.5毫米后的不锈钢板围封。这样连同上下横梁部分的正交异性钢桥面板，组成一个类似与钢箱梁的封闭性截面。上层桥面的中央3.5米宽度部分和下层桥面的铁道桥面系部分均以交叉的斜杆代替正交异性板，整个截面中央部分形成一条纵向的上下通风道，对抗风极为有利。
悬索桥各部分构造——加劲梁
钢桁架的横截面：双层公路桥面钢桁架梁公铁两用的双层桥面钢桁架梁单层桥面钢桁架梁流线型闭合式桁架箱梁——香港青马大桥
钢桁架加劲梁的特点：通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。
一般桁架加劲梁横截面
香港青马大桥
加劲梁宽达60.4m，由3个纵向的钢箱、钢箱梁之间的钢桥面板和钢横梁等三部分组成。钢横梁的立面作成倒梯形，中间部分高约5m。横梁间距 30m，纵向箱梁净跨径26m。主跨的宽跨比为1/54.6。能够经受高于216 Km/h的大风；公路平台能够承受大于140,000辆/天的交通量；双线铁路允许通过列车200辆/天。
悬索桥各部分构造——加劲梁
桥面铺装层的几种常见铺装方法:
1）单层浇注式混凝土（欧洲） 2）下层浇注式沥青混凝土，上层为密级配摊铺式沥青混凝土（或者SMA）（日本） 3）上、下层分别采用不同粒径石料的SMA（中国） 4）单层环氧沥青混凝土（美国）重点是确定铺装层结构形式和厚度。一般：单层3.5～5cm，双层6.5～8cm。

悬索桥—构造 PPT

– 1940年，美国华盛顿州塔科马悬索桥风毁
悬索桥—构造
4
– 1940年在华盛顿州建成主跨为853 m的塔科马海峡桥 ( The Tacoma Narrows Bridge ) ，全长 1524m，位居世界第三。此桥的加劲梁不是钢桁梁而是下承式钢板梁，抗风稳定性差。 1940年 11月7日，刚建成四个月的塔科马桥，在八级大风（风速19m/s）作用下；经过剧烈扭曲震荡后，吊索崩断，桥面结构解体损毁，半跨坠落水中
1950年按原有跨度重建塔科马新桥。通过塔科马新桥的设计，悬索桥的模型风洞试验从此在设计中成为必要的手段。
50年代中，美国在克服了风灾挫折后重整旗豉再度致力于修建大跨度悬索桥。1957年又建成主跨为1158 m的麦基纳克湖口大桥。
在吸取塔科马老桥的痛苦教训的同时，美国还重新检查了一些在30年代所建悬索桥的抗风能力。
• 习题与思考题
悬索桥—构造
3
X.1 悬索桥的概述
• 一、悬索桥的发展史
– 悬索桥是跨越能力最强的桥型之一，其雏形三千多年前已在我国出现。
– 1883年，第一座现代悬索桥，美国Brooklyn桥，主跨486m
– 1931年，第一座突破千米的悬索桥—主跨1006 米的美国纽约华盛顿桥
– 1937年，主跨1280米的悬索桥，美国旧金山金门大桥
悬索桥—构造
5
旧塔可马桥悬索桥美—构国造
6
• 20世纪50年代悬索桥发展——风洞试验的兴起
1940年塔科马老桥发生事故之后，美国的、世界的悬索桥建设事业的发展整整停止了10年之久。但以此为转机，成立了塔科马桥的事故调查委员会，经过利用风洞进行三维模型试验，肯定了无衰减的反复力逐渐累积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏。

悬索桥构造及设计130页PPT

45、法律的制定是为了保证每一个人自由发挥自己的才能看不见自己的背脊。——非洲 2、最困难的事情就是认识自己。——希腊 3、有勇气承担命运这才是英雄好汉。——黑塞 4、与肝胆人共事，无字句处读书。——周恩来 5、阅读使人充实，会谈使人敏捷，写作使人精确。——培根
悬索桥构造及设计
41、实际上，我们想要的不是针对犯罪的法律，而是针对疯狂的法律。 ——马克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就像影子跟随着身体一样。— —贝卡利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进步。— —杰弗逊 44、人类受制于法律，法律受制于情理。— —托·富勒

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改良措施：以S 形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝，使主缆表面光滑、
丝丝相扣，油漆不易开裂、水不能渗入。开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气用管道输送，通过
入口索夹输入主缆，经出口索夹排出主缆（出入口索夹间距 140米左右），一般可维持相对湿度在40％以下。
悬索桥各部分构造——吊索（吊杆）
吊索
单面主缆；空间主缆；
复式主缆（双链吊桥：朝阳大桥）。
• 截面形状（六角形）
尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。
平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直径大。
方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操作时也较容易形成圆形截面。
（优选）第十章悬索桥构造及设计
第一部分悬索桥的构造与设计
主要内容 • 悬索桥的组成 • 悬索桥的形式 • 悬索桥的各部分构造 • 悬索桥的设计
一、悬索桥的组成
组成：悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构成如下图所示。成桥时，主要由主缆和主塔承受结构自重，加劲梁受力由施工方法决定。成桥后结构共同承受外荷作用，受力按刚度分配。
• 平行钢丝索（PWS）：多根Φ5～7镀锌钢丝外加PE套管。
悬索桥各部分构造——索夹
索夹
作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体间的连接为不稳定连接。依靠摩擦力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。
构造：
六边形（中小跨）：少用；圆形：一对铸钢半圆构件以高强螺栓相连接，依靠高强
螺栓拧紧后的拉力来提供足够索夹固定位置的摩擦阻力，两半圆构件之间留有一定空隙，以保证螺栓拉力，空隙内填防腐料；索夹半圆内表面加工后不能磨光。骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽；销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。
方阵式主缆断面
施工中的主缆断面
悬索桥的构造——主缆
主缆编制方法 AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根
钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可达400～500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多。 PS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左右钢丝，最重可达40吨。
AS法示意图
主缆断面
AS法示意图
悬索桥的构造——主缆
主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）
锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈蚀。
防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌Φ4钢丝），最后作外涂装。
平行丝股主缆：采用空中绕线法——AS法或者预制丝股法——PS 法），适于400米以上，是现代悬索桥主缆的主流结构类型。
大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工方便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。
悬索桥的构造——主缆
• 结构形式
双面平行主缆（绝大多数）；
Hale Waihona Puke 索桥各部分构造——索夹吊索与索夹的联结方式（钢丝绳） • 4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的
嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹分左右两半。
• 双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两半。
❖ 双链式悬索桥（小跨度悬索桥）
双链式悬索桥的恒载及均布活载由上下链平均负担，非均布活载以及半跨活载时结构的受力及变形特性较好，分散构件受力可减小构件截面尺寸和单件重量；缺点：构件增多分散，安装及养护维修不利。
悬索桥的形式（续）
❖ 地锚式悬索桥的孔跨布置形式(力学体系) 单跨：适于边跨建筑高度小、曲线边跨。由于边跨主缆的垂
单塔悬索桥效果图
单塔悬索桥
直布罗陀跨海大桥
空间主缆悬索桥
南备赞悬索桥
刚性缆索体系悬索桥
三、悬索桥的构造
主缆
• 材料
有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。
• 类型
钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索等，适于 600米以下；
悬索桥各部分的作用
❖ 主缆是结构体系中的主要承重构件；通过塔顶索鞍悬挂在主塔上并锚固于两端锚固体中的柔性承重构件。
❖ 主塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件；支承主缆的重要构件。
❖ 加劲梁是悬索桥承受风荷载和其它横向水平力的主要构件，提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形，主要承受弯曲内力。
布置形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻尼值）。材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；
柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。 • 钢丝绳索绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭
绞而成。股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。
注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。
❖ 吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是连系加劲梁和主缆的纽带。
❖ 锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。
二、悬索桥的形式
❖ 地锚式与自锚式悬索桥
地锚式：主缆拉力依靠锚固体传递给地基。自锚式：主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖
直分力（较小）由端支点承受。适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。
度较小对荷载变形有利，架设主缆时索鞍预偏量较大；梁端用吊杆或者摆柱作支撑的悬浮体系，纵向位移不受限制。1385米江阴大桥。三跨：最常见。两跨：（单边跨）一岸建筑高度小和曲线边跨时。1377米青马大桥。多跨：因中间桥塔和两边桥塔的塔高不同导致主缆垂度偏大，悬索桥整体刚度降低，非均布活载下塔顶变位及加劲梁挠曲变形和弯矩较大；固有振动频率降低。故中塔必须加大刚度（4柱立体桥塔）或者减小主缆垂跨比。