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浅谈斜拉桥结构体系与创新发表时间：2019-05-14T10:07:13.490Z 来源：《信息技术时代》2018年9期作者：李雷刘海涛张绍涛[导读] 本文主要介绍了斜拉桥的结构体系及其特点，并例举了我国一些斜拉桥梁的创新之处，并展望未来斜拉桥的发展趋势。
（重庆交通大学土木工程学院，重庆 402247）摘要：本文主要介绍了斜拉桥的结构体系及其特点，并例举了我国一些斜拉桥梁的创新之处，并展望未来斜拉桥的发展趋势。
关键词：斜拉桥；结构体系；创新斜拉桥的构思源于19世纪，当时有关桥梁的理论、材料、工艺等技术水平相对贫乏，修建的斜拉桥往往因材料缺乏足够的强度以及对复杂的超静定结构缺乏有效的计算，斜拉桥完工后不久便出现严重的变形与破坏，这使得斜拉桥的发展与实际应用停滞不前。
直到20世纪下半叶，高强钢丝、正交异性钢桥面板、计算机等新材料新技术的出现，使斜拉桥的复兴得以实现。
1.斜拉桥的定义及优缺点斜拉桥也被称之为斜张桥，意思就是这种桥的主梁是由许多拉索直接拉在桥塔上，它是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁组合起来的一种结构体系，也可看作是支墩的多跨弹性支承连续梁被拉索代替了。
最终的目的就是使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省材料。
斜拉桥有不少的优点，但是也有不足之处。
首先看看其优点：跨越能力强、建筑高度低、受力合理、设计构思多样性、施工方法安全、刚度大、桥型美观。
斜拉桥的不足之处：设计计算困难、施工技术要求高、链接构造复杂。
2.斜拉桥内部传力形式结构体系及其特点斜拉桥有三个主要组成部分，其就是塔、梁、索。
斜拉桥可以分为四种结构体系，支承体系、塔梁固结体系、半飘浮体系以及刚构体系，每一种结构都有着各自的特点。
（1）支承体系。
支承结构体系是一种接近主梁具有弹性支承的连续性梁结构。
支承体系结构在施工时比较方便，因为支承体系结构不需要额外的设置临时支点其实支承体系结构在部分斜拉式桥梁种还是较少采用。
中国著名的芜湖长江大桥就是采用的支承体系结构。
名词解释：五点重合法：空腹式拱桥由于集中力的存在，拱的恒载压力线是一条有转折的曲线，它不是悬链线，甚至也不是一条光滑的曲线，但设计时多采用悬链线拱，为使悬链线拱轴与其恒载压力线接近，一般采用“五点重合法”确定悬链线拱轴的m值，即要求拱轴线在全拱有五点（拱顶、两l/4点和两拱脚）与其三角拱恒载压力线重合）要求拱轴线在全拱有五点（拱顶，两l/4点和两拱脚）与其相应三铰拱恒载压力线重合。
合理成桥状态：斜拉桥在施工完成后，在所有恒载作用下，各构件受力满足某种理想状态建筑高度：是桥上行车路面(或轨顶)标高至桥跨结构最下缘之间的距离。
公路(或铁路)定线中所确定的桥面(或轨顶)标高，与通航净空顶部标高之差，又称为容许建筑高度。
桥梁全长：简称桥长，对于有桥台的桥梁为两岸桥台翼墙尾端间的距离，对于无桥台的桥梁为桥面系行车道长度，用L表示。
汽车荷载冲击力：汽车以较高速度驶过桥梁时，由于桥面不平整、发动机振动等原因，会引起桥梁结构的振动，从而造成内力增大，这种动力效应称为冲击作用。
单向板：当四边支撑的板的长边与短边之比超过一定数值时，荷载主要是通过沿板的短边方向的弯曲作用传递的，沿长边方向传递的荷载可以忽略不计，这时可称其为单向板。
板的有效分布宽度：板的有效分布宽度就是板的有效工作宽度。
板在局部分布荷载的作用下，不仅直接承压部分的板参与工作，而且与相邻的部分板带也会分担一部分何在共同参与工作，荷载的有效分布宽度就是板的有效工作宽度。
荷载横向分布影响线：荷载横向分布系数指表经桥路上车辆、人群荷载沿横桥上对主梁分配的荷载程度的系数。
横向分布系数：当把单位荷载按横向最不利位置布置在荷载横向影响线上，求得各片主梁分配到的横向荷载的最大值为m，此m。
表示主梁在横向分配到的最大荷载比例，即称为荷载横向分布系数。
预拱度：为了平衡桥梁使用时的上部结构和施工时支架的各变形值，在桥梁浇注时预先施加的一个上拱值。
桥下净空高度：为满足桥下通航的需要，对上部结构底缘以下规定的空间限界。
悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥的比较悬索桥（suspension bridge）是利用主缆及吊索作为加劲梁的悬挂体系，将荷载作用经桥塔、锚碇传递到地基的桥梁。
悬索桥主要由缆索系统、塔墩、加劲梁及附属结构四大部分组成。
地锚式悬索桥中锚碇、桥塔和主缆是主要的承载结构，吊索与加劲梁则主要起传递直接作用其上的荷载的作用；自锚式悬索桥中锚碇、桥塔、主缆、加劲梁都是主要的承载结构。
斜拉-悬索协作体系桥（cable-stayed-suspension bridge）是在悬索桥上增加斜拉索，或者在斜拉桥上增加主缆，故斜拉-悬索协作体系桥也是主要由缆索系统、桥塔、加劲梁及附属结构四大部分组成。
其中锚碇、桥塔、主缆、斜拉索、主梁是主要的承载结构。
日本明石海峡桥纽约布鲁克林桥一、悬索桥和斜拉-悬索协作体系桥的优缺点悬索桥的优点：（1）受力非常合理：悬索桥的主要受力构件为缆索，缆索主要受拉，次弯矩非常小，应力在截面上分布比较均匀；桥塔以受压为主，弯矩也较小；加劲梁只作为桥面来传递荷载，不是主受力构件，就静力来说，梁高与跨度无关而只与吊索间距有关。
（2）跨越能力大：在大跨度悬索桥中，缆索的恒载拉力远大于活载值，因此一般疲劳的影响较小。
（3）桥型优美;悬索桥加劲梁的梁高比同跨度的梁桥的梁高小得多，所以建筑高度较小，具有优美的曲线，外形比较美观，在城市中采用此种桥式将为城市增加风景点。
如美国旧金山的金门大桥。
（4）抗震能力强：悬索桥是轻而柔的桥梁，刚度较小，在地震作用下，受地震惯性力较小，往往位移大而内力小，消能能力强，因此抗震能力强。
（5）施工方便：悬索桥施工时是先架设好桥塔，然后利用桥塔架设牵引索和施工猫道等，利用猫道来架设主缆，然后再架设加劲梁和桥面系，施工方便；在交通不便的山区，修建悬索桥较为有利；在交通方便的江河湖海和城市外，悬索桥除了开始架设先导索外，不会中断交通。
悬索桥的缺点：（1）荷载作用下变形较大：由于缆索是柔性结构，当活载作用时，会改变几何形状，会引起桥跨结构较大的变形。
斜拉桥的四种结构体系
根据索、塔、梁结合方式的不同，斜拉桥可分为4种不同结构体系：漂浮体系、支承体系、塔梁固结体系、刚构体系。
漂浮体系的特点：受力较匀称、有足够刚度、抗风抗震性能好、主梁可采用等截面以简化施工。
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。
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。
刚构体系特点：免除大型支座设置，满足悬臂施工的稳定性要求，结构整体刚度大，主梁挠度小；但主梁固结处弯矩大。
