混凝土斜拉桥
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混凝土斜拉桥施工技术规程一、前言斜拉桥是一种采用斜拉索支撑主桥梁的大型跨度桥梁,具有美观、耐久、强度高等特点,是现代桥梁建设的重要组成部分。
混凝土斜拉桥的施工技术规程将对斜拉桥的设计、施工、验收等方面进行详细规定,确保斜拉桥的质量和安全。
二、设计要求1.结构设计混凝土斜拉桥的结构设计应符合国家相关标准和规范要求,设计单位应具有相应的资质和经验。
2.地基处理混凝土斜拉桥的地基应按设计要求进行加固处理,确保地基承载力和稳定性。
3.桥墩设计桥墩应按照设计要求进行布置和设计,应满足桥梁承载能力和稳定性的要求,并考虑到桥墩对河流水流的影响。
4.斜拉索设计斜拉索的设计应满足桥梁承载能力和稳定性的要求,同时考虑到材料的使用、张力控制等因素。
5.桥面设计桥面应按照设计要求进行布置和设计,应满足桥梁承载能力和稳定性的要求,并考虑到行车安全和舒适性。
三、施工准备1.施工方案施工单位应根据设计要求制定详细的施工方案,包括建设过程中的安全措施、材料选用、施工工艺等。
2.材料准备施工单位应按照设计要求选用优质的材料,包括混凝土、钢材、斜拉索等,确保材料质量符合标准和规范要求。
3.设备准备施工单位应根据施工方案准备相应的设备和工具,包括起重机、施工车辆、钢模板、混凝土搅拌机等。
4.施工人员施工单位应选用具有相应资质和经验的工程技术人员和施工人员,确保施工质量和安全。
四、施工工艺1.基础施工混凝土斜拉桥的基础施工应按照设计要求进行,包括桥墩基础、锚固块基础等,应注意施工过程中的安全措施和施工质量的控制。
2.钢结构制作和安装钢梁和斜拉索的制作和安装应按照设计要求进行,应注意材料的质量和规格的控制,严格控制斜拉索的张力。
3.混凝土浇筑混凝土浇筑应按照设计要求进行,应注意混凝土的配合比和浇筑工艺,严格控制混凝土的质量和强度。
4.桥梁防腐、防水处理混凝土斜拉桥的防腐、防水处理应按照设计要求进行,应注意材料的选用和施工工艺,确保桥梁的耐久性和安全性。
世界最长的混凝土桥世界最长的混凝土桥是哪一座呢,可能很多人都不知道,下面就让小编带大家一起去看看吧。
世界最长的混凝土桥阳光高架桥(英文:Sunshine Skyway Bridge)座落于美国佛罗里达州的坦帕湾上,是世界上最长的混凝土斜拉桥,全长29,040英尺(约5.5英里,8.85公里)。
它同时也是275号州际公路(I-275,或佛罗里达州93号公路,SR 93)及美国19号高速公路(US 19,或佛罗里达州55号公,SR 55)的组成部分。
连接佛罗里达州皮尼拉斯郡的圣彼得堡市与马纳蒂县的palmetto市,并跨穿希尔斯伯勒县的水域。
世界最长的混凝土桥简介阳光高架桥始建于1982年,并于1987年1月11日竣工,4月20日开放通车。
大桥由钢铁与混凝土建造而成。
最长一跨为1200英尺(366米),高出水面193英尺(58.8米)。
桥塔上的二十一根钢缆穿过九英尺直径的钢管斜拉于桥身双向行车带间的中央隔离区上,支撑起300余件预制混凝土构件组成的整体结构,这种设计可以使车辆的驾驶员毫无遮挡地一览海湾美景。
钢缆外的钢管被别具匠心地涂为亮黄色,以代表其所在地佛罗里达州(佛州亦被称为阳光州),该桥优美的外形与炫目的色彩自建成之后即为其赢得盛誉。
美国著名有线电视《旅游频道》将阳光高架桥列为世界十大桥梁中的第三位,并评价其为佛罗里达州的地标。
2005年11月,佛罗里达州立法会正式签署一项法案,将此桥冠以该州的一名州长的名字,自此该桥的全称为鲍勃格雷厄姆阳光高架桥(Bob Graham Sunshine Skyway Bridge)。
这位州长曾主持了这座大桥的设计与建造,据资料记载,他是在访问法国时看见一座相似的斜拉桥后迸发灵感并提议建造该桥的。
该工程由费格与马勒工程集团(Figg & Muller Engineering Group)设计,美国桥梁公司(American Bridge Company)承建,工程总耗资为2.4亿美元。
混凝土斜拉桥设计及施工技术规范一、前言混凝土斜拉桥是一种采用斜拉索支撑主桥梁的桥梁形式,具有结构简单、美观大方、抗风性能好等优点,在现代桥梁工程中得到了广泛应用。
本文将介绍混凝土斜拉桥的设计及施工技术规范,以供相关工程师和技术人员参考。
二、设计要点1. 桥梁结构混凝土斜拉桥的主要结构有主桥梁、斜拉索、塔柱和桥墩等。
其中,主桥梁通常采用钢筋混凝土梁或预应力混凝土梁,斜拉索采用高强度钢丝绳或钢板带,塔柱和桥墩则采用钢筋混凝土或钢结构。
2. 桥面铺装桥面铺装通常采用沥青混凝土或水泥混凝土,也可以采用钢板、复合材料等材料。
在设计时应考虑桥面的防滑性、耐久性和施工难度等因素。
3. 斜拉索设计斜拉索的设计应考虑桥梁跨度、荷载、风荷载等因素,确定索的直径、材质和数量等参数。
斜拉索应具有足够的强度、刚度和稳定性,同时要考虑斜拉索的自重和预应力等因素。
4. 塔柱设计塔柱是承载斜拉索和主桥梁重量的重要组成部分,其设计应考虑荷载、风荷载、地震荷载等因素,确定塔柱的高度、截面尺寸和材质等参数。
塔柱应具有足够的强度和刚度,同时要考虑斜拉索的张力和主桥梁的重量等因素。
5. 桥墩设计桥墩是承载桥梁荷载的重要组成部分,其设计应考虑荷载、风荷载、地震荷载等因素,确定桥墩的数量、位置、截面尺寸和材质等参数。
桥墩应具有足够的强度和稳定性,同时要考虑桥梁的跨度和荷载分布等因素。
三、施工技术规范1. 斜拉索安装斜拉索的安装应按照设计要求进行,确保索的张力和位置符合设计要求。
在安装过程中应注意斜拉索的保护,避免索的表面受损或受腐蚀。
2. 塔柱和桥墩施工塔柱和桥墩的施工应按照设计要求进行,保证结构的强度和稳定性。
在施工过程中应注意塔柱和桥墩的定位和垂直度,避免出现偏差。
3. 主桥梁施工主桥梁的施工应按照设计要求进行,保证结构的强度和刚度。
在施工过程中应注意主桥梁的定位和垂直度,避免出现偏差。
同时要注意混凝土的浇筑和养护,确保混凝土的质量和强度符合要求。
简述斜拉桥的受力原理
斜拉桥是一种利用斜拉索(钢索或预应力混凝土束)将桥梁的自重和荷载传递到桥塔上的桥梁结构。
其受力原理如下:
1. 自重作用:斜拉桥梁本身的重量通过斜拉索传递到桥塔上。
斜拉索在桥塔之间形成一个斜角,使桥梁悬挑在桥塔之间。
桥梁的自重通过斜拉索分散到多个桥塔上,减小了各桥塔的承载力。
2. 荷载作用:斜拉桥梁上的车辆、行人以及其他运载物品的重力通过桥面传递到桥梁结构上。
斜拉索在桥塔上形成张力,并将荷载分担到多个桥塔上。
3. 桥塔作用:桥塔是斜拉桥的支承点,通过其稳定的基础将斜拉索受力传递到地面。
桥塔根据斜拉索的角度和长度,以及所受荷载的大小,承受拉力和压力。
4. 斜拉索作用:斜拉索是连接桥塔和桥面之间的重要组成部分。
斜拉索承受来自桥面的荷载,将荷载的力通过预应力传递到桥塔上,并向两侧分散。
总之,斜拉桥通过斜拉索将桥梁的自重和荷载传递给桥塔,将荷载分散到多个桥塔上,实现了桥梁结构的平衡和稳定。
同时,斜拉桥的受力特点降低了桥塔的承载压力,减小了桥梁结构的材料消耗。
混凝土斜拉桥的设计及应用要点一、引言混凝土斜拉桥是一种现代化的桥梁,它具有较高的承载能力、稳定性和耐久性等优点,因此在现代的桥梁建设中得到了广泛的应用。
本文将详细介绍混凝土斜拉桥的设计及应用要点。
二、混凝土斜拉桥的设计1. 桥面设计桥面是混凝土斜拉桥的承载部分,其设计需要考虑多个因素,如交通量、车辆类型、桥梁跨度等。
一般来说,桥面应该足够宽,以容纳多种类型的车辆通行,并确保桥面结构稳定可靠。
2. 斜拉索设计斜拉索是混凝土斜拉桥的主要承载部分,其设计需要考虑多个因素,如斜拉角度、索径、索距等。
一般来说,斜拉索的角度应该合理,以保证桥梁的稳定性和承载能力。
3. 桥塔设计桥塔是混凝土斜拉桥的支撑结构,其设计需要考虑多个因素,如高度、形状、材料等。
一般来说,桥塔应该足够高,以保证斜拉索的张力合理,并确保结构的稳定可靠。
4. 基础设计基础是混凝土斜拉桥的承重部分,其设计需要考虑多个因素,如地质条件、土壤类型、桥梁荷载等。
一般来说,基础应该足够坚实,以保证桥梁的稳定性和承载能力。
三、混凝土斜拉桥的应用要点1. 斜拉索调整混凝土斜拉桥在使用过程中,由于斜拉索的自重和外部荷载的影响,可能会导致斜拉索的张力失调,从而影响桥梁的稳定性和承载能力。
因此,需要定期对斜拉索进行调整,以保证其张力合理。
2. 桥梁维护混凝土斜拉桥在使用过程中,由于自然环境和外部因素的影响,可能会出现各种损坏和破坏。
因此,需要定期对桥梁进行维护和修缮,以保证其结构稳定可靠。
3. 桥梁监测混凝土斜拉桥在使用过程中,需要进行定期监测,以检测其结构的稳定性和承载能力。
监测内容包括斜拉索的张力、桥面的变形和裂缝等。
4. 桥梁安全混凝土斜拉桥的安全性是建设和使用的重要问题,需要严格按照相关标准和规范进行设计、施工和使用。
同时,还需要加强桥梁的安全管理和监管,确保其安全可靠。
四、结论混凝土斜拉桥是一种具有较高承载能力、稳定性和耐久性的桥梁,其设计和应用需要考虑多个因素,如桥面、斜拉索、桥塔和基础等。
斜拉桥混凝土主梁悬臂浇筑施工的主要流程嘿,朋友们!今天咱来好好唠唠斜拉桥混凝土主梁悬臂浇筑施工的主要流程呀!
你想想,就像搭积木一样,咱得一步步稳稳当当的来。
首先呢,那肯定是得做好准备工作呀,这就好比比赛前要热身一样重要!得精心设计施工方案,选好材料,把一切都安排得妥妥当当的。
“老张,材料都准备好了没?可别出岔子啊!”“放心吧,都妥妥的!”
然后呢,开始安装挂篮,这挂篮就像是个神奇的大平台,能带着混凝土一路向前。
安装的时候那可得仔细了,一点儿差错都不能有,“哎呀,小李,这个螺丝你拧紧点呀!”
接着就是浇筑混凝土啦,这可是核心环节哟!就像给主梁注入生命力一样。
混凝土得搅拌得恰到好处,浇筑得均匀细致,“嘿,瞧这混凝土,多棒呀!”
随着不断地浇筑,主梁就一点点地变长了。
这感觉就像看着小树苗一点点长成参天大树,那叫一个有成就感呀!
在这个过程中,还得时刻监测呀,看看有没有啥问题,随时调整,这可不比照顾宝宝轻松哟!“咋样,今天的数据都正常不?”“正常着呢!”
等浇筑到合适的长度,就进行张拉和压浆,给主梁来个最后的加固和完善。
这就像是给主梁穿上了一层坚固的铠甲。
哇塞,这不就把斜拉桥混凝土主梁悬臂浇筑施工的主要流程给搞定啦!真的是太有意思啦!我觉得呀,这个过程就像是在创造一个伟大的艺术品,需要我们精心雕琢,每一个步骤都不能马虎。
只有这样,才能造出坚固又漂亮的斜拉桥,大家说是不?。
混凝土斜拉桥设计原理混凝土斜拉桥是一种常见的大型桥梁结构,具有结构简单、成本低廉、施工方便等优点,因此在现代交通建设中得到了广泛的应用。
混凝土斜拉桥的设计原理主要涉及桥梁结构、力学分析、材料力学等多个方面,以下将对混凝土斜拉桥设计原理进行详细介绍。
一、桥梁结构混凝土斜拉桥的结构主要包括桥面板、主梁、斜拉索、塔和锚固系统等组成部分。
桥面板是桥面的承载结构,一般采用箱形断面,其上方设置隔离带、护栏等结构,以保证行车安全。
主梁是桥梁的主要承载构件,一般采用钢筋混凝土或预应力混凝土等材料制成。
斜拉索是连接桥面和桥塔的重要构件,其材料一般采用高强度钢丝绳或钢缆,其数量和布置方式根据桥梁跨度和荷载条件而定。
塔是支撑斜拉索的主要构件,一般采用钢筋混凝土或钢结构制成。
锚固系统是将斜拉索固定在桥面板和塔上的重要部分,其设计需要考虑斜拉索的受力情况、锚固点的位置和数量等因素。
二、力学分析混凝土斜拉桥的力学分析主要包括静力分析和动力分析两个方面。
静力分析是指在桥梁处于静态平衡状态时,根据牛顿第二定律和平衡条件,求解桥梁各个构件的受力情况。
动力分析是指在桥梁处于动态荷载作用下时,根据振动原理和动力学方程,求解桥梁的振动响应和受力情况。
静力分析中,混凝土斜拉桥的荷载主要包括自重、车辆荷载和风荷载等。
其中,自重是桥梁本身的重量,可以通过桥梁断面形状、材料强度、荷载作用点等因素来计算;车辆荷载是指行驶在桥面上的车辆产生的荷载,根据车辆类型、行驶速度、车头重、车尾重等因素来计算;风荷载是指风对桥梁产生的作用力,一般采用风洞试验和数值模拟等方法来进行计算。
动力分析中,混凝土斜拉桥的振动响应主要包括自由振动和强迫振动两种形式。
自由振动是指桥梁在无外界荷载作用下的振动响应,其频率和振幅受桥梁本身的特性和初始条件的影响。
强迫振动是指桥梁在外界荷载作用下的振动响应,其频率和振幅受荷载的频率和振幅、桥梁的动态特性、阻尼等因素的影响。
三、材料力学混凝土斜拉桥的材料力学主要涉及混凝土、钢筋和斜拉索等材料的力学性能和受力特点。
—113—《装备维修技术》2021年第3期1 斜拉桥简介斜拉桥结构组成:由塔(索塔)、梁(主梁)、索(斜拉索)三部分组成的组合结构。
斜拉桥的特点:斜拉桥是一种主梁、主塔受压为主,拉索受拉的桥梁。
斜拉桥采用斜拉索来支承主梁,使主梁变成多跨支承连续梁,从而降低主梁高度、增大跨度。
并且斜拉索对桥跨结构的混凝土主梁产生有利的压力,改善了主梁的受力状态。
结构体系:漂浮体系—塔墩固结、塔梁分离;半漂浮体系—塔墩固结、塔梁分离、主梁在塔墩上设置竖向支撑;塔梁固结体系—塔梁固结并支撑在塔墩上刚构体系—塔、墩、梁固结。
索塔按材料分:混凝土索塔、钢塔、钢混凝土塔按结构分:有单柱式、双柱式、门架式、倒Y 形、A 字形、H 形、钻石形、异形(拱形、鹅塔形、V 形)主梁按材料分:混凝土、钢主梁、钢混凝土结(叠)合梁;钢混凝土混合梁;按结构形式分:板式、箱形、双主肋断面斜拉索按材料分:平行钢丝斜拉索、钢绞线斜拉索按索面分:单索面、双索面、三索面按拉索布置分:扇形、竖琴形、星形2 结合梁斜拉桥受力特点(1)钢主梁或组合梁重量较轻.跨越能力强,而混凝土主梁自重大、刚度高,钢材和混凝土两种材料的在横桥和纵桥向的合理使用,充分发挥了各自的优势,加强了对建设条件的适应能力,改善了结构体系的受力性能,大大的优化了工程经济性。
(2)混合体系斜拉桥边跨一般设置多个辅助墩,可大大增加边跨主梁的刚度,减小活荷载作用下边跨挠曲对中跨的影响,进而使中跨主梁的拉索索力变幅减小显著,从而增强了拉索的抗疲劳影响。
同时边跨主梁密布的斜拉索,使混凝土主梁受力更接近于多支点弹性支承连续梁,可进一步减少预应力筋的配置。
(3)斜拉桥主梁存在2处钢-混结合部,钢-混结合部位置的选择需要考虑结构受力、施工及经济性三方面综合决定。
(4)混合体系斜拉桥中跨采用钢梁或组合梁,跨度大,刚度相对较小,施工期间的线型需要予以特别精确的计算:边跨采用混凝土梁,结构刚度大,施工期间各种外界因素对其线型影响小,但对内力影响较大。
斜拉桥施工工法一、引言斜拉桥是一种现代桥梁工程中的重要结构形式,其特点在于主梁与塔柱之间通过斜拉索相连,形成了一种自平衡的结构体系。
斜拉桥具有结构刚度大、自重轻、造型美观等优点,因此在公路、铁路和城市桥梁等工程中被广泛应用。
本文将重点介绍斜拉桥的施工工法。
二、施工前的准备工作1、施工设计:在施工前,需要对斜拉桥的施工设计进行详细的研究和讨论,包括结构形式、材料选择、施工工艺等。
2、现场勘查:了解施工场地的地形、地貌、地质、水文等条件,为施工设计和施工方案提供依据。
3、设备准备:根据施工设计,准备必要的施工设备和工具,如吊机、泵车、模板等。
4、人员组织:合理组织施工队伍,进行人员培训和安全教育,确保施工质量和安全。
三、基础工程施工1、桩基施工:在斜拉桥的施工过程中,桩基施工是一个重要的环节。
常用的方法有钻孔灌注桩和打入桩等。
钻孔灌注桩是通过钻机在地下钻孔,然后在孔内灌注混凝土,形成桩基。
打入桩是通过打桩机将预制桩打入地下。
2、承台施工:承台是连接桩基和塔柱的重要结构,通常采用钢筋混凝土结构。
在承台施工过程中,需要注意控制承台的位置和标高,确保与设计相符。
四、塔柱施工塔柱是斜拉桥的重要结构之一,其施工方法通常采用爬模法或者翻模法。
爬模法是一种将模板和钢筋安装在塔柱上进行浇筑的方法,具有施工速度快、劳动力消耗少等优点。
翻模法是一种将模板和钢筋在地面组装好,然后通过起重机吊装到塔柱上进行浇筑的方法,具有施工精度高、安全性好等优点。
五、主梁施工主梁是斜拉桥的主要承载结构之一,其施工方法通常采用预制拼装法或者现浇法。
预制拼装法是将主梁的各个部分在地面预制好,然后通过起重机将各个部分拼装在一起。
现浇法是在塔柱和承台施工完成后,直接在塔柱和承台上进行混凝土浇筑。
六、斜拉索施工斜拉索是斜拉桥的重要结构之一,其施工方法通常采用挂索法和张拉法。
挂索法是将斜拉索通过吊机安装在塔柱和主梁上。
张拉法是在主梁和塔柱的混凝土浇筑完成后,通过张拉设备对斜拉索进行张拉,使其达到设计要求的拉力。
混凝土斜拉桥设计标准一、前言混凝土斜拉桥是一种具有特殊结构形式的桥梁,它的主要特点是斜拉索与桥面板之间的相互作用,可使桥梁具有较好的承载能力和稳定性。
为了确保混凝土斜拉桥的质量和安全性,必须制定详细的设计标准。
二、桥梁分类混凝土斜拉桥主要有两种形式:单塔斜拉桥和双塔斜拉桥。
根据桥梁的跨度、荷载等条件,选择合适的形式是设计的首要任务。
三、设计荷载混凝土斜拉桥设计荷载主要有以下几种:1. 永久荷载:包括桥梁自重、桥面铺装、防护栏杆等永久性荷载。
2. 变动荷载:包括车辆荷载、风荷载、地震荷载等变动性荷载。
3. 临时荷载:指建设期间施工机械、材料等荷载。
四、设计参数混凝土斜拉桥的设计参数主要包括以下方面:1. 桥梁基本尺寸:包括跨径、塔高、斜拉索长度等。
2. 桥面结构设计:包括桥面板、横隔板、支座等。
3. 斜拉索设计:包括索径、索距、索角等。
4. 塔身设计:包括塔身形式、截面尺寸、抗震性能等。
5. 斜拉索锚固设计:包括锚固位置、锚固方式等。
五、设计过程混凝土斜拉桥的设计过程主要包括以下几个步骤:1. 初步设计:确定桥梁类型、跨径、塔高等基本参数。
2. 结构分析:进行结构计算,确定桥梁各部分的尺寸和设计荷载。
3. 桥面板设计:确定桥面板的结构形式、尺寸和材料等。
4. 斜拉索设计:确定斜拉索的长度、径向和角度等。
5. 塔身设计:确定塔身的形式、截面尺寸和抗震性能等。
6. 斜拉索锚固设计:确定斜拉索的锚固位置和方式等。
7. 完善设计:根据实际情况进行调整和完善设计。
六、质量控制混凝土斜拉桥的质量控制主要包括以下几个方面:1. 材料控制:要求使用符合国家标准的优质材料。
2. 施工控制:要求严格按照设计图纸和技术要求进行施工。
3. 检测控制:要求进行全过程的质量检测和监控。
4. 竣工验收:要求进行全面的竣工验收和评估。
七、安全措施混凝土斜拉桥的安全措施主要包括以下几个方面:1. 设计合理:要求严格按照国家标准进行设计,确保桥梁结构的合理性和安全性。
混凝土斜拉桥设计原理一、引言混凝土斜拉桥是现代大桥建设中的一种主流结构类型。
与传统的悬索桥相比,混凝土斜拉桥具有更好的经济性、美观性、安全性等优势。
本文将详细介绍混凝土斜拉桥的设计原理,包括桥梁结构、斜拉索系统、桥墩和基础等方面。
二、桥梁结构混凝土斜拉桥的桥梁结构可以分为上部结构和下部结构两部分。
上部结构主要由桥面、主梁和横隔板组成,下部结构主要由桥墩和基础组成。
1. 上部结构(1) 桥面桥面是混凝土斜拉桥的承载面,其主要作用是承载行车荷载、风荷载和自重荷载等。
桥面一般采用钢筋混凝土浇筑,其厚度和宽度根据设计要求而定。
(2) 主梁主梁是混凝土斜拉桥上部结构的关键构件,其承载能力直接影响桥梁的安全性和稳定性。
主梁一般采用钢筋混凝土结构,其截面形状和尺寸根据设计要求而定。
在混凝土斜拉桥中,主梁一般为箱形或梁形结构。
(3) 横隔板横隔板是混凝土斜拉桥上部结构的一种辅助构件,其主要作用是承受主梁的剪力和弯矩,以及分散行车荷载。
横隔板一般采用钢筋混凝土结构,其形状和尺寸根据设计要求而定。
2. 下部结构(1) 桥墩桥墩是混凝土斜拉桥下部结构的主要承载构件,其作用是将桥面和斜拉索系统的荷载传递到地基上。
桥墩的形状和尺寸根据设计要求而定,一般采用圆形、矩形或多边形等形状。
(2) 基础基础是混凝土斜拉桥下部结构的重要组成部分,其作用是承受桥墩和斜拉索系统的荷载,将其传递到地基上。
基础一般采用混凝土桩、钢筋混凝土地梁或桥台等形式。
三、斜拉索系统斜拉索系统是混凝土斜拉桥的重要构件,其作用是支撑桥面和传递荷载到桥墩和基础上。
斜拉索系统一般由索链、锚固系统和张拉系统三部分组成。
1. 索链索链是混凝土斜拉桥斜拉索系统的主要构件,其作用是承受桥面和行车荷载,将荷载传递到桥墩和基础上。
索链一般采用高强度钢丝绳或钢缆制成,其数量和直径根据设计要求而定。
2. 锚固系统锚固系统是混凝土斜拉桥斜拉索系统的关键构件,其作用是将索链固定在桥墩和基础上。
第四篇混凝土斜拉桥第一章概述第一节斜拉桥的发展一、国外的发展20世纪30年代,德国工程师迪辛格(Dischinger)首先认识到斜拉桥结构上的优越性,建成第一座现代斜拉桥――主跨182m的新斯特雷姆伍特桥(Stromsumd)于1955年在瑞典建成。
1962年建成的马拉开波桥是第一座混凝土斜拉桥,主跨为160+5×235+160,采用稀索布置,索塔两侧仅一对预应力拉混凝土拉索。
此后斜拉桥得到迅速发展,全球建成300多座。
1994年建成法国诺曼底桥,主跨为856m,是目前世界上最大跨径的混合型斜拉桥。
1998年底日本建成的主跨为890m的多多罗大桥,是20世纪最大跨径的钢斜拉桥。
二、斜拉桥在我国发展(19座,L>400m)我国在1993年建成了上海杨浦大桥,主跨为603m,是20世纪世界上最大跨径的结合梁斜拉桥。
三、斜拉桥的发展阶段第一阶段:稀索布置,主梁基本上是弹性支承连续梁第二阶段:中密索,既是弹性支承连续梁,又承受较大的轴向力第三阶段:密索布置承受强大的轴向力,同时又是一个受弯构件20年的发展中,混凝土斜拉桥的发展异常迅速,除了跨径不断增加外,主梁高不断减小,主梁的高跨比从1/40左右发展到1/254,索距从60m-70m减少到10m以下,截面型式从梁式桥截面型式发展到扁平的板式梁截面,最大跨径已达530m。
根据国内外桥梁专家的研究分析,混凝土斜拉桥的最大跨径可达700m,钢斜拉桥跨径可达1300m,结合梁斜拉桥(主梁为钢-混凝土结合梁)最大跨径可达1000m。
经济跨径在200m-500m之间。
第二节总体布置及结构体系一、总体布置总体布置主要解决塔索布置,跨径布置,拉索及主梁的关系,塔高与跨径关系。
1、跨径布置现代斜拉桥最典型的跨径布置有两种:双塔三跨和单塔二跨,特殊情况下也可以布置成独塔单跨式、双塔单跨式及多塔多跨式。
•双塔三跨是斜拉桥最常见的一种布置方式。
主跨根据通航要求、水文、地形、地质和施工条件定。
考虑简化设计、方便施工,边跨常成相等的对称布置。
也可采用不对称布置。
边跨比中跨,经济跨径为0.4。
应考虑全桥的刚度、拉索的疲劳度、锚固墩承载能力多种因素。
如:主跨有荷载会增加端锚索的应力,而边跨上有活载时,端锚索应力会减少。
拉索的疲劳强度是边跨与主跨跨径允许比值的判断标准。
当跨径比为0.5时,可对称悬臂施工到跨中进行合拢。
小于0.5时,一段悬臂是在后锚的情况下施工的。
•单塔二跨可采用两跨对称布置或两跨不对称布置。
两跨对称布置,由于一般没有端锚索,不能有效约束塔顶位移,故在受力和变形方面不能充分发挥斜拉桥的优势。
而如果用增大桥塔的刚度来减少塔顶变位则不经济。
两跨布置可设置端锚索控制桥塔顶的位移。
故常采用两跨不对称布置。
边跨比上主跨。
采用不对称布置时,注意悬臂端部的压重和锚固。
•辅助墩及外边孔当斜拉桥的边孔设在岸上或浅滩,边孔高度不大或不影响通航时,在边孔设置辅助墩,可以改善结构的受力状态。
当辅助墩受压时,减少了边孔主梁弯矩,而受拉时则减少了中跨主梁的弯矩和挠度,从而大大提高全桥的刚度。
边孔设置一个辅助墩后,塔顶水平位移、主梁跨中挠度、塔根弯矩和边跨主梁弯矩都大大减少,加两个辅助墩,内力和位移虽然下降幅度减少,三个辅助墩,内力和弯矩没有明显变化。
当设置辅助墩困难或造价较高时,可采用外边孔的构造型式,将斜拉桥的主梁向前后两侧再连续延伸一孔或数孔,使斜拉桥的主梁与引桥的上部结构形成连续梁形式。
但主梁与引桥的上部结构相连,地震时将增加斜拉桥的水平惯性力。
2、索塔高度索塔高度不仅与斜拉桥的主跨径有关,还与拉索的索面型式(辐射式,竖琴式或扇式)、拉锁的索距和拉索的水平倾角有关。
一般在主跨相同的情况下,索塔高度底,拉索的水平倾角就小,则拉索的垂直分力对主梁的支承效果小,导致拉索的钢材用量增加。
拉索的高度应由经济比较来确定。
双塔:,单塔:3、拉索布置拉索对主梁有弹性支承作用,对整个斜拉桥的结构刚度和经济合理性起着重要的作用。
拉索一般采用抗拉强度高、疲劳强度好和弹性模量较大的高强钢丝、钢绞线及高强粗钢筋等。
•拉索在空间的布置型可布置成单索面和双索面。
双索面又分为竖直双索面和倾斜双索面。
单索面时,对抗扭不起作用,因此要求主梁应采用抗扭刚度较大的截面,跨度也不宜过大,目前单索面混凝土斜拉桥的最大跨径是法国的艾龙河(Elon),主跨为400m,双索面时,两个拉索面能加强结构的抗扭刚度,不需要强调主梁采用抗扭刚度大的箱型截面。
倾斜双索面抗风效果好。
较窄的双车道桥梁不宜采用单索面布置。
中央要设中央分隔带。
•拉索在索面内的布置型式具体有辐射式、竖琴式、扇式。
(1)辐射式拉索与水平面的平均交角大,拉索垂直分力对主梁的支承效果好,拉索用量省。
拉索的水平分力在塔顶平衡,索塔的弯具小,索塔高度比另外两种布置型式低。
所有拉索锚固于塔顶,使塔顶的构造比较复杂,局部应力集中现象突出。
目前应用较少。
(2)竖琴式所有拉索的倾角相同,拉索和桥塔的锚固点分散布置,连接构造简单。
加强了索塔的顺桥向刚度,对减少索塔的弯矩和提高稳定性有帮助。
如将中间拉索用边孔内设置的辅助墩锚固,可大大减少索塔的弯矩和变形。
拉索倾角小,拉索对主梁的支承效果差,拉索用量大。
无法形成漂浮体系,于抗风、抗震不利,难于控制跨中弯矩。
一般用于中小跨径的桥(3)扇型兼有辐射形和竖琴形的优点,式采用得最多得一种桥型。
具有很好得抗扭刚度以及抗风振动稳定性和抗地震稳定性。
对拉索的锚固位置、构造要求及施工工艺要求高。
•拉索间距早期采用拉索很少而刚性大的稀索布置,索距达15m-30m(混凝土主梁),30m-50m (钢主梁),拉索索力容易控制在设计预期值。
索距大,主梁的弯矩和剪力大,要求较高的主梁高度。
拉索内力大,锚固区需要进行补强,施工困难。
现代采用密索布置,使主梁弯矩减小,轴力增大。
梁高降低,可做成梁板式截面,改善了动力性能,提高了结构的抗风、抗震能力。
多索布置与悬臂平衡施工方法相似,有利于施工控制。
可在行车时更换拉索。
可能产生分振问题,边跨主梁可能产生较大负弯矩及端锚索刚度较小问题。
索距:混凝土达4m-12m钢斜拉桥达8m-24m。
•拉索倾角(边索)拉索的倾角与拉索受力情况有关。
当索与梁之间的倾角增大,则拉索索力减小,蛋塔的高度与索的长度都要增加,索塔截面可减小。
如图:假设索塔高度H及主跨水平力为常数,锚索倾角及边跨跨径为可变数。
此时拉索轴力和截面积与值成反比,拉索长度与值成反比,则拉索重力可用下式表示::拉索重力:拉索材料的单位体积重力:比例常数由上式可知,为时,为最小,材料最经济。
另外如图所示,塔索的轴力和主梁端支点的负反力均为,当不变时,越小,则索塔的轴力和主梁端支点负反力就越小。
而梁的轴力与相等,与无关。
根据上述分析,角应小于较经济。
角控制在,竖琴形布置较多取,辐射形或扇形布置,范围,最为普遍。
4、主梁的布置连续体和非连续体•主梁为连续体系主梁为连续梁或连续刚构(拉索为跨内的弹性支承),为改善受力布置外边孔时,斜拉桥主梁梁体还与边跨或引桥的上部结构主梁相连续。
•主梁为非连续体系在双塔三跨式斜拉桥的主跨中央部分,带有一个简支挂孔或剪力绞。
(1)带有挂孔带有挂孔的主梁布置型式简化了结构体系,减少了结构的超静定次数较好的解决了两个塔拄不均匀沉降。
主梁的非连续破坏了桥梁的整体性。
(2)带有剪力绞剪力绞可以只传递剪力和轴向力,不传递弯矩。
可以缓解温度内力的影响,但也破坏了桥面的整体稳定。
剪力绞设计、施工和养护困难,尽量避免采用。
二、结构体系斜拉桥的结构体系可以根据主梁、拉索、索塔和桥墩的不同结合方式形成结构体系,也可根据拉索的锚拉体系来形成斜拉桥的不同结构体系。
(一)由梁、索、塔、墩的不同结合构成的四种不同的结构体系。
1、塔墩固结、塔梁分离--漂浮体系主梁除两端有支承外,其余全部由拉索作为支承,成为在纵向可稍作浮动的一根具有多点弹性支承的单跨梁。
现代大跨度混凝土斜拉桥大多采用。
优点:满载时,塔柱处主梁不出现负弯矩峰值温度积混凝土收缩、徐变内力均小在密索情况下,主梁各截面的变形和内力的变化较平缓,受力均匀。
地震时允许全梁纵向摆动,从而起抗震的作用缺点:当采用悬臂施工时,塔柱处梁段需临时固结,以抵抗施工过程中的不平衡弯矩和纵向剪力。
拉索不能对主梁提供有效的横向支承,所以对漂浮体系必须施加一定的横向约束,提高振动频率以改善动力性能。
一般在塔柱和主梁之间设置板式橡胶支座或聚四氟乙烯盆式支座,对主梁在横向形成较为柔性的约束。
如图:2、塔墩固结、塔梁分离,在塔墩处主梁下设置竖向支承--半漂浮体系半漂浮体系的主梁成为在跨内具有多点弹性支承的连续梁或悬臂梁。
半漂浮体系的主梁内力在塔墩支承处出现负弯矩峰值,通常须加强支承区段的主梁截面。
温度及混凝土收缩、徐变内力也较大。
但在墩顶设置可调节高度的支座或弹簧支承来代替从塔柱中心悬吊下来的拉索(0#索),并在成桥时调整支座反力,以消除大部分收缩、徐变的不良影响。
3、塔梁固结、塔墩分离――塔梁固结体系塔梁固结并支承在桥墩上,主梁相当于顶面用拉索加强的一根连续梁或悬臂梁。
取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分,使塔柱和主梁的温度内力极小,并可显著减小主梁中央段承受的轴向拉力。
当中跨满载时,由于主梁在墩顶处转角位移导致塔柱倾斜,使塔顶产生较大的水平位移,显著增大了主梁的跨中挠度和边跨的负弯矩。
对于大跨径的桥,上部结构反力大,可能需要设置上万吨的支座,使支座构造复杂,且动力特性不理想,于抗风、抗震不利,固不宜采用。
4、主梁、索塔、桥墩三者互为固结――刚构体系梁、塔、墩固结,主梁成为在跨内有多点弹性支承的刚构。
结构刚度大,主梁和塔柱的挠度均较小,不需要大吨位的支座,最适合悬臂施工。
刚构体动力性能差,尤其在窄桥时。
应认真进行动力性能研究。
在固结处主梁负弯矩极大,在此段内主梁截面必须加大。
为了消除固结点处及墩脚处产生的温度附加弯矩,可在双塔三跨式主梁跨中设置可以允许水平位移的剪力绞或挂梁。
但这样对行车不利。
在塔墩很高的双塔三跨式斜拉桥中,若采用双薄臂柔性墩,适应由于温度、混凝土收缩、徐变和活载引起主梁的水平位移,形成连续刚构桥。
既能保持刚构体系的优点,又能使行车平顺。
(二)按拉索的锚拉体系不同而形成的三种结构体系1、自锚式斜拉桥塔前拉索分散锚固在主梁梁体上,而塔后侧的拉索除了最后边的锚固在主梁端支点处以外,其余拉索则分散锚固在边跨主梁上或将一部分拉索集中锚固在端支点附近的主梁上。
拉索的水平分力由主梁的轴力来平衡。
锚固在端支点处的拉索索力最大,需要较大截面,对控制塔顶的变位起重要作用。
2、地锚式斜拉桥单跨式斜拉桥一般采用地锚式。
由拉索的水平分力引起的梁内水平轴力必须由相应的下部结构(地锚)来承担。
3、部分地锚式斜拉桥边跨相对于主跨很小时,可以将边跨部分拉索锚固在主梁上,而部分拉索布置成地锚式。