悬索桥的发展概况
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国内外大跨径桥梁建设之悬索桥悬索桥是一种古老的桥型,起源于中国,革新于英国,发展于美国,广泛应用于日本。
它因具有跨度大、美观、架设方便等特点而得到广泛的应用。
随着高强钢丝和优质材料的出现,架设工艺的改进以及计算理论和手段的不断完善,悬索桥正朝长、大方向发展,并因其在大跨度方面具有较大的优势而成为现代大跨径桥梁家族中的重要成员。
从1816 年,英国建成了第一座具有现代意义的悬索桥——跨径为124m、以钢丝做主索的人行吊桥起,工程界开始重视对悬索桥的理论研究。
1823年纳维尔发表了加劲梁悬索桥理论,认识到竖向挠度随着恒载的增加而减少。
到19 世纪末,悬索桥的跨度达到200~300m 。
1883 年列特和1886 年列维分别发表了弹性理论,这使悬索桥的跨径达到了500m 以上。
1888 年米兰提出了挠度理论,利用该理论分析的第一座桥是曼哈顿(Manhattan )大桥(主跨径为448m )。
到1931 年,挠度理论使悬索桥的跨度增大了一倍,且突破了l000m ,这就是跨越哈得孙河的乔治•华盛顿(George •Washington ) 大桥(主跨1067m )和旧金山金门(Golden Gate )大桥(主跨1280m )。
悬索桥的发展至今已有近200 年的历史,它是大跨径(尤其是1000m 以上的特大跨径)桥梁的主要形式之一,其优美的造型和宏伟的规模,常被人们称为“桥梁皇后”。
1966 年英国塞文(Severn )桥的加劲梁首先采用流线型扁平钢箱梁,增大了桥梁抗风性能和抗扭刚度,且用钢量少、维护方便。
1970 年丹麦小贝尔特(Small Belt )桥的钢箱梁首先采用箱内空气干燥装置,增强了防腐性能。
跨径为世界第一的明石海峡大桥悬索桥的抗震设计成功地经受了1995 年日本神户大地震考验。
我国虽然很早就开始修建悬索桥,但是其跨径和规模远不能同国外现代悬索桥相比。
我国悬索桥发源甚早,已有3000 余年历史。
悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外,其它的跨径超过1000m 以上的都是悬索桥。
如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。
目前国外一些国家已经建成一些悬索桥,根据各国实际不同,架构也不同。
下面介绍一些悬索桥实例:(一)韩国韩国在2000年建成著名的永宗大桥(自锚式悬索桥、主跨300m双层公铁两用)后,悬索桥的发展趋势很猛。
根据报道,已建成的特大跨度悬索桥,有光阳大桥(主跨1545m)、积金大桥(主跨850m)、木浦大桥(主跨840m),正在修建中的有蔚山大桥(主跨1150m)、新世纪大桥(两个主跨650m)以及Dandeung桥等。
永宗大桥1、光阳大桥是一座三跨悬索桥,跨径357.5+1545+357.5m,是世界第四大悬索桥,是韩国悬索桥建设的一个里程碑。
其主缆是世界上第一次采用1860MPa的高强钢丝。
为减少主缆自重,选用1/9的垂跨比。
对钢束选用矩形布置,可减少所需的钢束数,能使索鞍和锚碇减少,并增快空中编缆(AS法)的速度,其加劲梁采用双箱梁,以提高空气动力稳定,并减少钢的用量。
混凝土塔高270m。
该桥已于2012年通车。
光阳大桥2、蔚山大桥跨径303+1150+355m,其特点是采用1960MPa、直径5.35mm的高强钢丝。
垂跨比1/9,用AS法施工。
加劲梁为高3.5m、宽25.6m的流线型钢箱梁。
混凝土塔高203m。
该桥将于2014年通车。
3、新世纪大桥是韩国最大的一座三塔悬索桥,跨径225+650+650+225m,宽16.5m。
用钢箱加劲梁,重力式锚碇,边塔高150m,中塔比边塔高13m,达到163m。
该桥将于2018年通车。
新世纪大桥4、Dandeung大桥是一座独塔悬索桥,跨径400m,重力式锚碇。
塔高105m,是A型加D型,呈现帆的外形,虽多了一个杆件,但减少了塔的截面,并使活载的竖直变位减少了13%。
悬索桥手册一、简介悬索桥是一种由悬挂在主悬索上的桥面板组成的桥梁结构。
悬索桥通常用于跨越长距离的河流、峡谷或山谷等地形,其可以分为单塔悬索桥、双塔悬索桥和多塔悬索桥等多种形态。
悬索桥以其美观、轻盈、耐久和抗风能力强等特点,成为现代桥梁工程中的一个重要类型。
二、历史发展悬索桥的历史可以追溯到古代。
早在古希腊和古罗马时期,人们就已经使用过简单的悬索桥。
然而,真正实现悬索桥建设和设计的突破是在19世纪末和20世纪初。
著名的桥梁工程师Victor H. Fink在1889年设计了纽约布鲁克林大桥,这座桥是第一座高悬索桥。
自那时起,悬索桥的设计和建设在世界各地得到了广泛的发展,并形成了现代悬索桥的标志性建筑。
三、结构特点1.主悬索:悬索桥的主悬索是悬挂在桥塔或桥墩上的主要承重部分。
它通常由多根钢缆或钢索组成,具有高抗拉强度和耐久性。
2.跨径:悬索桥的跨度可以非常大,从几百米到几千米不等。
这使得悬索桥在桥梁工程中独具优势,能够跨越深谷或宽阔的水面。
3.桥塔:悬索桥通常有一个或多个桥塔来支撑主悬索。
桥塔是桥梁的主要支撑结构,要能够承受主悬索的重力和桥面板的荷载。
4.桥面板:桥面板是悬索桥上供车辆和行人通行的平台。
它通常由混凝土或钢材制成,具有良好的刚性和稳定性。
四、设计原则1.结构安全:悬索桥的设计应保证结构的稳定性和安全性。
在设计和施工过程中需要进行详细的结构分析和应力计算,确保桥梁能够承受各种力和荷载。
2.风荷载:悬索桥作为一种高风险区域,设计时需要考虑到风的影响。
为了保证悬索桥的稳定性,需要采取一系列的风荷载减缓措施,如设置风阻板、减小主悬索的风阻面积等。
3.美观性:悬索桥作为城市的重要标志建筑,设计时需要注重美观性。
桥梁的外形、材料选择、灯光设计等都需要进行精心的考虑,以营造出美丽的夜景。
五、维护管理1.定期检查:悬索桥的维护管理非常重要。
应定期进行桥梁的检查和维护,包括主悬索的腐蚀状况、桥塔的稳定性、桥面板的损伤等。
悬索桥的构思据说来⾃猴桥,它是由若⼲强壮的猴⼦组成⼀条悬链来让病猴或年⽼体衰的猴⼦通过的桥梁。
最原始的⼈类悬索桥采⽤植物类的⽵⼦或藤条来制造悬索。
我国四川省的灌县早在千年之前就出现⽵索桥。
17世纪开始出现铁链作悬索的桥梁。
我国四川省⼤渡河上由9条铁链组成的泸定桥是在1706年建成的。
到19世纪⼜发展为采⽤眼杆与销铰作悬链的桥梁。
英国1826年建成跨度为177m的麦地海峡桥和1864年建成跨度为214m的克利夫顿桥都是属于这种形式。
这两座古⽼的悬索桥⾄今尚在使⽤。
利⽤钢缆绳、钢铰线和钢丝等现代钢代钢材来制造的悬索桥则基本上是进⼊20世纪后才开始出现的。
现代悬索桥的发展迄今出现了四次⾼峰。
在第⼀次与第⼆次⾼峰之间的20世纪40年代,因美国塔科马⽼桥的风毁事故,⼤跨度悬索桥的修建停顿了约有10年之久。
但在此期间由于悬索桥的抗风设计引⼊了风洞试验⽽使悬索桥的发展在20世纪50年代得到复苏,并分别在60年代与80年代进⼊第⼆次与第三次⾼峰。
进⼊90年代之后,包括中国在内的在全球范围内⼜出现新的建设⾼峰,即⽬前的第四次⾼峰。
以下对四次⾼峰,包括挫折期与复苏期,分别作概略的叙述。
⼀、1930年前后美国的悬索桥——第⼀次发展⾼峰 1883年在纽约建成的主跨为486m的布鲁克林桥是美国、也是世界⾸座跨度较⼤的悬索桥。
此桥除了具备现代悬索桥的缆索体系外,还混有若⼲加强的斜拉索。
因此,严格地说,它不是⼀座纯粹的悬索桥⾸先是1903年建成的主跨为488m的威廉姆斯堡,其次是1909年建成的主跨为448m的哈曼顿桥。
这两座桥都是纽约市区跨越东河,并且都是在空中⽤编丝轮将钢丝编拉后组成主缆的。
这种在空中编丝成缆的⽅法被称为空中编缆法,简称AS法。
20世纪20年代美国各地建成较多的⼩跨度城市悬索桥。
还建成两座主跨超过500m的悬索桥。
其中⼀座是1926年建成的本杰明-富兰克林桥,主跨为533m,此桥⼜名费城-坎姆登桥,在费城跨越特拉华河,此桥的跨度和载重规模在当时都是空前的。