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悬索桥结构体系分类与总体布置特征

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悬索桥介绍

悬索桥介绍

定义：是以受拉主缆为主要承重构件的桥梁 组成：桥塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊索、鞍座 受力特征：荷载由由吊索传至缆，缆再传至锚碇及塔 结构特点：构造简单，受力明确；跨越能力大 ，能充
分发挥材料的强度
11.2 悬索桥的基本类型
类型
按锚固形式分类 按孔跨布置形式分类
1.按锚固形式分类
地锚式
✓主缆拉力由梁端锚碇传递给地基 ✓适用于地基具有良好的持力岩层，大跨度桥梁
吊索钢丝绳断面
骑跨式索夹
销铰式索夹
海沧大桥的主缆索夹模型
4. 加劲梁 主要功能：提供桥面、防止桥面发生过大挠曲变形和
扭曲变形
要求：有足够的抗扭刚度或自重，良好的气动稳定性 结构形式：钢结构
美式：钢桁梁 英式：钢箱梁
扁平钢箱梁
钢桁梁
5. 锚碇
功能作用：固定主缆的端头，防止其移动 分类：
建成年
1998 在建 1997 2004 1981 1999 1997 1964 1937
?
概述
11.1 概述
悬索桥概述 悬索桥组成 悬索桥受力特征 悬索桥特点
概述：
悬索桥的跨越能力大、抗震性能好、轻型美观、已越 来越成为特大跨度(超1000m）桥梁的首选桥型。
目前，全世界最大跨度的悬索桥是1998年4月建成的日 本名石海峡大桥，该桥的结构形为:960m+1991m+960m 的三跨双铰悬索桥。
B RB
取部分悬索桥作为隔离体， 并对E点取矩得：
V1 Hp B
(V1 V2 )x H P y M P(x S ) M (V1 V2 )x P(x S ) H P y
RA x P(x S ) H P y
A V2
S
M0 HP y

悬索桥的构造组成

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。

第九章-悬索桥

第九章-悬索桥
9.2.8 加劲梁
➢主要提供桥面行车、行人等。 ➢防止桥面发生过大的挠曲变形和扭转变形。 ➢是承受桥面活载、风荷载和其他横向水平力的主要构件。
§ 9.2 悬索桥的结构组成
9.2.8 加劲梁
➢ 悬索桥加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。主要有钢板梁、 钢桁梁、钢箱梁、混凝土箱梁。 钢板梁（早期个别中小跨径用） 钢桁梁（早期多用） 扁平钢箱梁（今多用）
开裂，水的渗入导致主缆湿度高而产生锈蚀。
➢2、主缆防锈措施 • 施工时采用油漆防锈。 • 防止水的渗入。 • 干空气导入法。将除湿机的干燥空气用管道输入主缆。
§ 9.2 悬索桥的结构组成
9.2.4 吊索
➢也称吊杆，是将活载和加劲梁恒载传递到主缆的构件。
作用：将加劲梁的恒载和活载传到主缆 材料：要求有抗拉强度和一定的柔性。一般用：钢丝绳、钢
汕头海湾桥混凝土加劲箱梁
§ 9.2 悬索桥的结构组成
9.2.8 加劲梁
➢钢箱梁截面基本上由四部分组成：上翼缘板、下翼缘板、 腹板和加劲构件。上翼缘板兼做桥面板之用。
➢为增加加劲梁的整体性，往往采用由桥面钢板、纵肋。横 肋焊接组成的正交异性钢桥面板。
§ 9.2 悬索桥的结构组成
9.2.8 加劲梁
➢钢桁梁由主桁架、纵向水平联结和横向联结、桥面系组成 的空间结构。
由悬挂态的缆长，即自重索长；
3) 在索鞍两边无应力索长不变的情况下，用主缆在空挂状态塔 顶左、右水平力相等的条件求索鞍预偏量；
4) 由自由悬挂状态下的缆长扣除主缆自重产生的弹性伸长，得 到主缆无应力长度。以中跨为例，说明成桥状态的计算。
§ 8.1 悬索桥的设计与分析理论
8.1.2 悬索桥作为连续体的静力分析
绞线、平行钢丝束、刚性吊杆（少） 布置形式：等间距和等截面布置 立面布置：直吊索、斜吊索

悬索桥介绍

悬索桥介绍
•
返回（简介）
需要进一步研究的问题
• （1）更优越的施工方法的研究。 • （2）主缆锚固点锚下应力的分布研究。 • （3）当主缆外包钢管混凝土时，吊杆在主
缆上的锚固方式研究。 • （4）吊杆及主缆的合理张拉顺序研究。
• 返回
• （5）新型材料的研究和开发。 • （6）受力体系及理论的进一步完善。 • （7）悬索桥以缆索承重其柔度、变形较大，
• 返回
（4）吊杆安装及加载
• 吊杆在索夹安装完成后立即安装。小型吊杆采用
人工安装，大型吊杆采用吊车配合安装。主缆相 对于主梁而言刚度很小。如果吊杆一次直接锚固 到位，无论是张拉设备的行程或者张拉力都很难 控制而全桥吊杆同时张拉调整在经济上是不可行 的。为了解决这个问题，就必须根据主梁和主缆 的刚度、自重采用计算机模拟的办法，得出最佳 加载程序。并在施工过程中，通过观测，对张拉 力加以修正。
• 2、鞍部施工
检查钢板顶面标高，符合设 计要求后清理表面和四周的销孔，吊装就 位，对齐销孔使底座与钢板销接。在底座 表面进行涂油处理，安装索鞍主体。索鞍 安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm 标高误差最大值3mm.吊装入座后，穿入销 钉定位，要求鞍体底面与底座密贴，四周 缝隙用黄油填实。
• 3、主梁浇筑
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• （3）自锚式悬索桥主缆的锚固形式是与地锚式的最
•
• •
大不同之处，根据受力大小和锚块构造要求的不同， 可采取直接锚固、散开锚固和环绕式锚固等方式。 （4）由于主缆非线性的影响而使吊索张拉时的 施工控制变的尤为关键。 （5）加劲梁采用钢材造价较贵，并且钢结构容 易在轴力作用下压屈。而采用钢筋混凝土材料恰好 可以克服这两个缺点。 Next
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悬索桥的概述与结构组成(图片较多)[详细]

悬索桥的概述与结构组成(图片较多)[详细]

锚碇
• 锚碇即主缆的锚固体，用于固定住主缆的端头，防止其走 动。锚碇又可分为重力式锚碇（或称锚台）和隧道式锚碇 两种，如图11.11所示。
• 重力式锚碇依靠锚固体的巨大自重来抵抗主缆的垂直分力， 水平分力则由锚固体与地基之间（包括侧壁）的摩阻力或 嵌固阻力来抵抗，从而实现对主缆的锚固。锚碇中预埋有 锚碇架，它是由钢锚杆和支撑架构成，主缆束股是通过锚 头与锚杆联接，再由锚杆通过支撑架分散至整个混凝土锚 体。
有合理的受力在构件设计方
较小，可变作用会改变它的几
面，悬索桥的主缆,锚碇和桥
何状态，引起桥跨结构产生较
塔三项主要承重构件在扩充
大的挠曲变形。
其面积或承载能力方面所遇 到的困难比较小。
➢ 在风荷载车辆冲击荷载作用下 容易产生振动，稳定性差。
b) 方式。
c) 在施工方面，有在材料用量 和截面设计方面，工程数量 比较大的加劲梁，其截面积 并不随着跨度而增加。
e·自锚式悬索桥： – ～与组合体系中的系杆拱相似， – ～悬索水平拉力不传给锚碇而传给加劲 梁。
f·缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。
悬
一、一般特点
– ◎由古老的索桥演变而来， – ◎主要承重结构：缆索（含吊杆）、塔、锚碇。 – ◎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。 – ◎桥面和吊杆之间通常设置加劲梁
• 隧道式锚碇是先在两岸天然完整坚固的岩体中开凿隧道， 将锚碇架置于其中后，用混凝土浇筑而成，这是利用岩体 强度对混凝土锚体形成嵌固作用，达到锚固主缆的目的， 因而其锚碇混凝土用量较重力式锚碇大为节省，经济性能 更为显著。但迄今为止，大部分悬索桥都由于缺乏坚固的 山体岩壁可利用，而一般采用重力式锚碇。

悬索结构介绍

悬索结构介绍

第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.2 双层悬索体系
承重索和稳定索均沿辐射方向 布臵，周围支承在周边柱顶的受压 2）双曲面双层拉索体系 环梁上，中心则设臵受拉内环梁。 整个屋盖支承于外墙或周边的柱上。 根据承重索或稳定索的关系所形成 的屋面可为上凸、下凹或交叉形， 相应地在周边柱顶应设臵一道或两 道受压环梁。 通过调整承重索、 稳定索或腹杆的长度并利用中心环 受拉或受压，也可以对拉索体系施 加预应力。 图8-3-14 双曲面双层拉索体系
双曲面、单曲面双层索模型
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.2 双层悬索体系
上索既是稳定索，又直接承载 a)双层内环梁 b)双层外环梁 c)双层内外环梁 d)单层外环梁网状布臵 e)双层外环梁网状布臵
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.3 交叉索网体系 交叉索网体系也 称为鞍形索网，由 两组相互正交的、 曲率相反的拉索直 接交叠组成，形成 负高斯曲率的双曲 抛物面。
图8-3-3 德国乌柏特市游泳馆
1）锚固在足够重的大体积混凝土图a； 第 章 悬索结构 28 ）利用底板及回填土自重抵抗拉力图 b； 3）锚固于受拉摩擦桩或受弯摩擦桩上图c； 3 悬索结构的型式 4）锚固在岩石层的钻孔中。
3.1 单层悬索体系
图8-3-4 拉锚的锚固
图为德国多 特蒙的展览大厅， 屋盖跨度为80m， 单曲单层悬索结 构，悬索拉力通 过斜柱拉锚至地 下基础。屋盖采 用普通混凝土肋 加浮石混凝土屋 面板，以保证悬 索的稳定性。
第8章 悬索结构 3 悬索结构的型式 3.1 单层悬索体系
水平梁和框架一起 承受悬索拉力 水平梁 1）单曲面单层拉索体系(跨度可达80m ，德国多特蒙 承受悬索拉力 特一展览厅，1956)

悬索桥分类

悬索桥分类

2、自锚式


特点：
（1）自锚式悬索桥的主缆拉力是直接传递给它的加劲 梁来承受。垂直分力(一般较小)通过连杆支座传给桥 台。加劲梁负担大，因此自锚式悬索桥的跨度不宜过 大。否则，为了抵抗巨大的主缆水平分力，加劲梁的 截面将非常庞大而很不合理与经济。 （2）自锚式悬索桥的另一缺点是施工比较困难，一般 必须先架设加劲梁，然后再架设主缆。 （3）自锚式悬索桥的优点是适宜用于两岸地基承载力 较差，特别是软土的桥位。另外对城市闹区跨河桥梁 可以避免影响景观或无法布置的庞大的主缆锚碇建筑 物。
四、悬索横向布置

1、形式：习惯上为双主索(或四主索)布置，近年 也出现单索布置形式， 实例：日本的北港大桥仅设一根主索，为了吊桥 的横向稳定而将吊杆横向斜放。 特点：满足结构受力要求的条件下，避免了缆、 索交错的繁杂感，视觉印象简洁明了，造型别致， 优美。但设计理论、结构构造方面有争论。
2、刚性吊桥有单链和双链两种结构形式

单链吊桥是指一个吊杆平面内仅设一根悬索，这种形式
在半跨有活载作用下要产生S形变形。 双链吊桥是指在吊杆平面内设有两根悬索， 特点：（1）下链的形式是根据桥面半跨有活载时，用适合 该荷载的力多边形来定出，下链不再产生变形，于是吊桥 此时将不发生S形变形。 （2）因此双链吊桥体系显示出比单链吊桥有大得多 的刚度，因而从根本上解决了刚度不足的问题。 （3）双链吊桥中的加劲梁内力较单链吊桥小，加劲 梁所需钢材减少，虽然悬索和吊杆比单链吊桥多用一些钢 材，总的用钢量不会增加。 （4）但是双链构造复杂，外形较差。目前修建的仍 然多采用单链，尤其大跨径吊桥自重所占比例大，活载引 起的S形变形是很小的，为了简化构造，均采用单链吊桥。

博斯普鲁斯海峡一桥

钢悬索桥的构造特点和结构设计特点[详细]

钢悬索桥的构造特点和结构设计特点[详细]
❖ 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。
❖ 8.3 悬索桥的构造特点
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。
❖ 编制方法——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。
梁高 用钢量 桥面系
制造
制造
施工 养护
架设 养护维修
桥面
钢桁梁 最不易发生
大 大
高 最大 一般与主梁分离 杆件多，节点结构复 杂，标准化大量生产 困难 单根杆件平面构件立 体节段多样化 油漆养护难 菲结合型损伤时易
加劲梁形式 钢箱梁 易发生 可能性大 小 小 小 低 低
一般与主梁结合为整体
箱梁由板构件组成，标 准化大量生产容易
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。
❖ 8.3 悬索桥的构造特点

桥梁工程_5 其它类型桥梁简介(2)

桥梁工程_5 其它类型桥梁简介(2)

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2014-9-23 南京工业大学土木工程学院交通工程系 1
1)美式悬索桥
美国式悬索桥
其基本特征是采用竖直吊索，并用钢桁架作为加劲梁（图5－ 20a）。这种形式的悬索桥一般采用三跨地锚式，加劲梁在主塔 处不连续，由伸缩缝断开，桥面通常采用钢筋混凝土材料，主塔 为钢结构。其特点是可以实现双层通车，通过增加桁架高度可保 证桥梁有足够的刚度，由于加劲梁采用钢桁架，使其具有很好的 抗风性能。 美国式悬索桥发展历史接近百年，其建桥技术相当成熟，并积 累了丰富的设计和施工经验，是目前采用较广泛的一种形式。在 美国已建成的维拉扎诺海峡大桥和在日本建成的明石海峡大桥 , 都属于这种类型。世界上许多国家的大跨度悬索桥都受到美国式 悬索桥的影响,但也有自己的特点,如在日本通常采用连续的加劲 钢桁架，桥塔处不设伸缩缝；采用钢的正交异性板作桥面等。
土耳其的博斯普鲁斯二桥、日本来岛的三座悬索桥、香港的青 马大桥、丹麦的大贝尔特(Great Belt)桥和中国的江阴长江大桥 都采用了混合式吊桥形式。
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2014-9-23 南京工业大学土木工程学院交通工程系 4
4)带斜拉索的悬索桥 带斜拉索的悬索桥
为了有效地提高大跨度悬索桥结构的整体刚度和抗风稳定性, 在悬索桥设计中除设置悬索体系外,还可考虑同时设置斜拉索， 以适应大跨度悬索桥的变形控制和动力稳定性的要求，这就构成 了带斜拉索的悬索桥。 1883年建成的纽约布鲁克林大桥，就是既有现代悬索桥悬索体 系，又有若干加强斜拉索的一座带斜拉索的悬索桥（图5－20d）。 1966年建成的葡萄牙萨拉扎桥(Salazar)，也采用了这种形式。 这种结构形式可看作悬索桥和斜拉桥的结合，悬索承担跨中的荷 载，斜拉索承担桥塔附近1/4跨的荷载，这样能够大大地增加悬 索桥的跨越能力和结构的整体刚度，并有效地加强结构的抗风和 抗震能力以及防止和控制结构的振动。

悬索桥基本内容

悬索桥基本内容

3、吊索 材料：钢丝绳索、平行钢丝索 吊索立面布置： 美式——竖直布置 英式——斜向布置 吊索与索夹的连接方式： 四股骑跨式（只与钢丝绳吊索相配） 双股销铰式
4、加劲梁 主要功能：提供桥面、防止桥面发生过大挠曲变形 和扭曲变形； 要求：有足够的抗扭刚度或自重，良好的气动稳定 性； 结构形式：钢结构 美式：钢桁梁 英式：钢箱梁
2）柔塔（单柱形，塔顶变形较大，多用于一般悬索 桥） 3）摇柱塔（塔下端铰接，单柱形，只用于跨度较小 的悬索桥）
2、主缆 材料：平行的高强、冷拔、镀锌钢丝 组成：由n根钢丝平行编成六边形钢丝束股，再将多 股钢丝束平行编成主缆。 形式：双主缆、多主缆、平面布置、空间布置。 主缆的编制方法及特点： 空中编丝组缆法（AS—air spinning）： 现场编制，每束股含钢丝数较多，单股锚固 吨位大。 预制平行钢丝束股法（PWS）：工厂预制，单股锚固 吨位小，锚固空间相对较大。
第三章 悬索桥
suspension bridge
• 内容： 1.概念：宽跨比、垂跨比、高跨比和重力刚 度和散索鞍座； 2.鞍座的分类及构造； 3.悬索桥的静力学计算理论发展阶段 4.弹性计算理论，挠度计算理论的计算假定？
一、概述
悬索桥引言 • 定义：是以受拉主缆为主要承重构件的桥梁。 • 组成：桥塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊索、鞍座、 桥面。
5、锚碇 功能作用：固定主缆的端头，防止其移动； 分类： • 重力式锚碇（需要建造大体积的混凝土锚碇） • 隧道式锚碇（需要坚固的岩壁）
6、鞍座 按功能分类：塔顶索鞍和散索鞍 作用： 1)塔顶索鞍――置于塔顶――安放主缆 2)散索鞍座――主缆进入锚锭之前的最后一个支撑 构件，置于锚碇的前墙――支承转向和分散 大缆股束使之便于锚固的作用。

悬索桥

悬索桥

悬索桥

19世纪后半叶，奥地利工程师约瑟夫· 朗金和
美国工程师查理斯· 本德分别独立地构思出自锚式 悬索桥的造型，朗金在1859 年写出了这种构想， 本德于1867年申请了专利。 1870年，朗金在波兰设计建造了世界上首座小 型铁路自锚式悬索桥。 1915年, 德国设计师在科隆的莱茵河上建造了 主跨达185m的科隆-迪兹自锚式悬索桥，采用临时 木脚手架支撑钢梁直到主缆就位。该方案的选择主 要是因为其外形美观，而地质条件又不允许修建锚 碇。主缆采用了眼杆结构，因而能方便地锚固在加 劲梁上。科隆-迪兹桥1945年被毁，但原来桥台上 的钢箱梁仍保存至今。
悬索桥概论
一 悬索桥总体设计 二 悬索桥构造 三 悬索桥施工 四 自锚式悬索桥
一 悬索桥总体设计
1. 悬索桥的组成及发展 2. 悬索桥的结构体系 3. 悬索桥的总体布置
1. 悬索桥的组成及发展概况
悬索桥是由主缆、加劲梁、塔柱和锚碇构成。
悬索桥的四个发展阶段： 第一代悬索桥，采用天然材料修建，后期也采用了 铁索等，一般没有吊杆或吊索，承重结构与使用构 造合二为一。
单塔双跨
双塔三跨
悬索桥
带斜拉索的悬索桥
1883年建成的纽约布 鲁克林大桥，主跨 484m，是最早的带斜 拉索的悬索桥。
悬索桥
斜拉－悬吊混合式悬索桥
1997年建成的贵遵高等级公路乌江大桥，主跨 288m，主梁为高强预应力薄壁箱梁，采用全截
面缆吊预应力悬拼施工，最大吊重为76吨，是
世界首座吊拉组合桥。
悬索桥
悬索桥
悬索桥
3. 加劲梁
加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。加劲 梁大都采用等高度钢桁架梁或扁平钢箱梁。桁架 的抗扭刚度相对较小，所以其梁高比流线型箱梁 的要高得多，以满足抗风要求。 加劲梁结构形式：（1）钢板梁（2）钢桁梁 （3）钢箱梁（4）钢筋混凝土箱梁

悬索桥和斜拉桥分类及构造

悬索桥和斜拉桥分类及构造

设。。
及竖直向分散开的
支撑鞍座，并导引 各索股入锚固部分。
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 4）索鞍
主索鞍
散索鞍
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点
5）加劲梁
加劲梁是提供桥面直接承受荷载的梁体结构。
作用：加劲梁主要起支承和传递荷载的作用。
形式：
1997年 450米
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
单跨悬索桥 三跨悬索桥 多跨悬索桥
按悬吊跨数分
一、悬索桥和斜拉桥的分类
1、悬索桥 （2）悬索桥的结构体系
按主缆 锚固方
式分
地锚式悬索桥：主缆通过重力式锚 碇或岩隧式锚碇将荷载产生的拉力 传至大地达到全桥受力平衡。
自锚式悬索桥：主缆在边跨两端将 主缆直接锚固于加劲梁上，主缆的 水平拉力由加劲梁提供轴压力自相 平衡，不需另设置锚碇。
形式：
①按横向结构形式： 刚构式、桁架式、混 合式
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 7）索塔
形式： ②按纵向结构形式：刚性塔、柔性塔、摇柱塔
二、悬索桥和斜拉桥的构造
1、悬索桥上部结构的主要形式和构造特点 8）锚碇
基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚块、锚块基础。 基本分类：重力式锚碇、隧道式锚碇、岩锚。
加劲梁的布置：双铰加劲梁简支体系和连续加劲梁 的连续体系。
双铰加劲梁简支 体系：构造简单 、制造和架设时 的误差对加劲梁 无影响，适用于 中小跨径和大跨 径悬索桥。
连续加劲梁：在 桥塔处内力达到 最大值，适于铁 路悬索桥或公铁 两用悬索桥。

悬索结构

悬索结构
单向悬索结构，双向悬索结构，轮辐式悬索结构
按几何形态
单曲面、双曲面悬索结构
按钢索的竖向布置方式
单层悬索结构，双层悬索结构，交叉索网。
1单层悬索结构
单层单向悬索结构
由一群平行走向的承重索组成，曲面下凹。 山东淄博体育馆，54m跨单层平行索系， 采用预加荷载方
法使钢索与钢筋混凝土形成具有抗弯刚度的预应力悬挂薄 壳。
5 香港青马大桥
1377m，中 国 1997，桁架，上公6下铁2公4
悬索桥工程实例
1 日本明石大桥
世界上跨度最大的钢结构悬索公路桥。 总长3911米； 索塔间跨度1991米，为世界第一；
悬索桥工程实例
3金门大桥（Golden Gate Bridge）
地点：旧金山海湾，1937年通车 主跨：4200ft，这一长度记录保持了29年
8.1 概述
历史
最早应用于桥梁工程中 江阴长江大桥，1999年，主跨1385m
8.1 概述
历史
应用于建筑工程中 雷里竞技馆，1953年
8.1 概述
特点
1悬索结构受力合理，用料经济。
当采用高强度材料时，更可大大减轻结构自重，因而 可以较经济地跨越很大的跨度。但悬索体系的文承结 构往往需要耗费较多的材料，其用钢量均超过钢索部 分。
由柔性悬索与刚性构件组成 索拱体系，吊挂式混合结构，斜拉式混合结
构
8.3 悬索桥简介
桥面支承在悬索（通常称大缆）上的桥称为 悬索桥。
英文为Suspension Bridge，是“悬挂的桥梁”之 意，故也有译作“吊桥”的。 “吊桥”的悬挂系 统大部分情况下用“索”做成，故译作“悬索 桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键 杆做成的。
北京朝阳体育馆

4.2.1悬索桥的受力特点与结构体系

4.2.1悬索桥的受力特点与结构体系

桥梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构Байду номын сангаас点
（2）受力特性 与拱的受力特性时相似，一般来说，索不承受弯矩
和剪力，只有轴力，全截面受拉。 这较之梁以受弯为主，能更有效地发挥截面全体材
料的承载能力。
梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（3）悬索桥的重力刚度 原本是柔性的主缆因承受桥面系巨大恒载——重力而
产生的抵抗（活载所致）变形的刚度，称为重力刚度。
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桥梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（4）悬索桥的优势 同其它桥式相比，当跨度越大时，悬索桥的优势越明显:
主缆作为主要承重构件，承受大桥的恒载和活载，主缆 具有 非常合理的受力形式。
主梁即加劲梁只是传力部件，在材料用量和截面设计方 面， 其截面积并不需要随着跨度增大而增加。
在构件设计方面，悬索桥的主缆、锚碇和塔这三项主要 承重 构件在扩充其截面积或承载能力方面所遇到的困难则较小。
在施工方面，风险较小。
桥梁工程导论
二、悬索桥的结构体系
（1）自锚式与地锚式悬索桥
自锚式悬索桥
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地锚式悬索桥
桥梁工程导论
二、悬索桥的结构与构造
桥梁工程导论一悬索桥的组成与结构特点3悬索桥的重力刚度原本是柔性的主缆因承受桥面系巨大恒载重力而产生的抵抗活载所致变形的刚度称为重力刚度
桥梁工程导论
一、悬索桥的组成与结构特点
（1）悬索桥组成 主缆（main cable）、加劲梁（stiffening girder ）
、塔柱（tower）、锚碇（anchorage）构成。
（2）双链式悬索桥
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一体桥 等等
1、柔性悬索桥 不设加劲梁，只在活载与恒载的比值不 大时使用，如人行桥或早期悬索桥
2、单跨悬吊桥 仅主跨悬吊，并在主跨上设加劲梁，如 存在边跨，则边跨独立（简支与 桥塔）
悬吊
简支
矮
寨
大
桥
索
塔
单
主 跨
跨 11
悬 76
m
吊
桥 。
， 加 劲
梁
长
10
00
.m
5
美 国 金 门 大 桥
3、三跨悬吊简支体系桥 加劲梁为三跨简支梁
L 宽跨比=w/L
宽跨比大部分 在1/60~1/40 之间。
w
4、高跨比
高跨比是指悬索桥加劲梁的高度h与 主孔跨径L的比值。对大跨度悬索桥 而言，梁高与跨度基本上没有关系， 设计中关键确保具有优良的动力持性 。通常桁架式加劲梁梁高一般为 8~14m，箱型加劲梁的梁高一般为 2.5~4.5m。
跨度比=L0/L 实例中，跨度比大部分位
于0.2~0.4之间。
L0
L
2. 垂跨比 悬索桥的垂跨比是指大缆在主孔内的
垂度f与主孔的跨度L之比。垂跨比的大小一 方面对主缆中的拉力有很大的影响，因此它 在较大程度上影响主缆所需截面面积与单位 桥长的用钢量。另一方面还对悬索桥的整体 （包括竖ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ及横向）刚度有明显的影响，垂 跨比越小，刚度越大，但缆中拉力也越大。 因此，在实桥设计中，应结合对刚度的要求 和大缆用钢量来选取合适的垂跨比，一般公 路悬索桥的平均垂跨比为1/10左右（1/9~1/12 之间）。
1、主缆 2、加劲梁 3、桥塔 4、锚碇 5、索吊及索夹 6、鞍座
1、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。
主缆根数一般为2根，有4根或1根的
吊索与索夹的连结方式上一般分为四股骑跨 式和双股销铰式两种，其中，前者不宜采用平行 钢丝索，而后者对钢丝绳索与平行钢丝索都能适 应。
吊索与索夹
6、鞍座
鞍座分为塔顶鞍座（亦称主鞍座）和散索 鞍座。 塔顶鞍座位于主缆和塔顶之间，其上座设有索槽 用以安放主缆，平衡主缆两侧的分力。
塔顶鞍座
散索铵是在靠近锚碇处设置的，其作用是 改变缆索方向，二是讲主缆的束股分散后引入 各自的锚固位置。
2、加劲梁
加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥 面发生过大的挠曲变形和扭曲变形，它直接 承担竖向活载，也是悬索桥承受风荷载和其 他横向水平荷载的主要构件，所以，必须具 有足够的抗扭刚度或自重以保持在风荷载作 用下的气动稳定性。
钢箱梁横截面
钢桁架横截面
3、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。
跨度比=f/L 一般公路悬索桥的平均垂跨
比为1/10左右（1/9~1/12之间）。
L
f
3、宽跨比
宽跨比是指桥梁上部结构的梁宽（或主缆中心 距）W与主孔跨度L的比值。加劲梁的宽度由车道 宽度及桥面构造布置等决定。对中小跨度桥梁而言， 宽跨比习惯上沿用1/20的大致标准，但对大跨度桥 梁而言该标准过于保守。大跨度悬索桥的宽跨比至 今尚无合理而具有科学性的标准值。设计中主要根 据抗风理论分析和风洞试验来验证所取的宽跨比是 否具备优良的动力特性。在理论上，当主孔跨度L 为定值时，宽跨比越大，结构整体（特别是横向） 刚度越大。据统计，世界大跨度悬索桥的宽跨比大 部分在1/60~1/40之间。
第二组 悬索桥结构体系分类
与总体布置特征
指导老师： 组长： 组员：
一、悬索桥的一般特点
悬索桥，又名吊桥（suspension bridge）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。（P282）
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
4、锚碇
锚碇即主缆的锚固体，用于固定住 主缆的端头，防止其走动。锚碇又可分为 重力式锚碇（或称锚台）和隧道式锚碇两 种
当主缆在锚碇处改变方向时，则需设置主缆
现代悬索桥由古老的索桥演化 而来，其主要承重结构由缆索（含 吊杆）、塔、锚、碇三者组成。
世界最长悬索桥—— 日本明石海峡大桥
主跨1991米，全长3911米
我国最长的悬索桥—— 江阴长江大
全长3071，主跨1385米
二、悬索桥的主要结构类型
a、柔性悬索桥 b、单跨悬吊桥 c、三跨悬吊简支体系桥 d、三跨悬吊连续体系桥 e、自锚式悬索桥 f、缆索中段同加劲桁架合为
三跨悬吊简支体系桥 加劲梁为三跨简支梁
香港青马大桥
4、三跨悬吊连续体系桥 加劲梁为三跨连续梁
浙江舟山西堠门大桥
5、自锚式悬索桥 与组合体系中的系杆拱相似，悬索的 水平拉力不传给锚碇，而传给加劲梁
辽宁麒麟大桥
锚固点
美 国 纽 约 哈 德 逊 河 熊 山 大 桥
6、缆索中段同加劲桁架合为一体桥
三、悬索桥的构造特点
散索铵
四、悬索桥的总体布置特征
1、跨度比 2、垂跨比 3、宽跨比 4、高跨比 5、加劲梁的支承体系
1、跨度比
边跨与主跨跨度之比（L0/ L） （即跨 度比）一般受具体桥位处的地形与地质条件 制约，其取值的自由度较小，一般的跨度比 为0.25~0.5。研究表明，若主孔跨度及垂跨 比确定，则跨度比越小单位桥长所需的钢材 重量越大，但减小跨度比可以起到减小加劲 梁最大竖向挠度及最大竖向转角的作用。目 前世界上已建三跨悬索桥的实例中，跨度比 大部分位于0.2~0.4之间。
支架。主缆支架是主缆的支点，可以独立设置在 锚碇之前，也可以设置在锚碇之内。主缆支架的 主要形式有，钢筋混凝土刚性支架，钢制柔性支 架和钢制摇杆支架等。
5、吊索及索夹
吊索是将加劲梁上的竖向荷载通过索夹（Cable Band）传递到主缆的受力构件。其下端通过锚头 与加劲梁两侧的吊点联结，上端通过索夹与主缆 联结。