斜拉桥发展史及现状综述
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从斜拉桥看桥梁技术的发展
姓名:马哲昊
班级:1403
专业:建筑与土木工程
学号:143085213086
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摘要: 介绍了国内外斜拉桥的发展历史,综述了现今斜拉桥发展的现状,并分
析了斜拉桥的结构形式和布置形式及其经济效益,并简述了其中的桥梁技术,
对今后斜拉桥的发展做出展望。
关键词: 斜拉桥;发展史;现状;展望
Abstract: the paper introduces the domestic and foreign in recent
decades history of Cable-stayed bridge.the paper summarized the The
structure of cable-stayed bridge and the Economic benefits and
Introduced the technology of it.the direction of further research in
the future was put forward.
Key words: Cable-stayed bridge; Review; Looking forward to
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1.斜拉桥的发展
1.1 斜拉桥的历史
斜拉桥是一种古老而年轻的桥型结构。早在数百年前,斜拉桥的设想
和实践就已经开始出现,例如在亚洲的老挝,爪哇都发现过用藤条和竹子
架设的斜拉结构人行桥。在古代,世界各地也都出现过通行人、马等轻型
荷载的斜拉结构桥梁在 18 世纪,德国人就曾提出过木质斜张桥的方案,
1817 年英国架成了一座跨径为 34m 的人行木质斜张桥,该桥的桥塔采用
铸铁制造,拉索则采用了钢丝。以后在欧洲的很多国家都先后出现了一些
斜拉桥,如 1824 年,英国在 Nienburg 修建了一座跨径为 78m 的斜拉桥,
拉索采用了铁链条和铸铁杆,后来由于承载能力不足而垮塌。1818 年,英
国一座跨越特威德河的人行桥也毁于风振。现在看来,这些桥梁的垮塌主
要是由于当时工业水平的限制、对斜拉桥这样高次超静定结构体系缺乏理
论分析方法和技术手段以及桥梁结构构造存在缺陷。世界上第一座现代化
的大跨径斜拉桥诞生于 1955 年,在第二次世界大战结束后,Dischinger 在
瑞典设计建成了 Stromsund 桥。该桥主跨 182.6m,全桥采用斜拉式结
构,主梁为钢板梁,中间用横梁连接,双塔式,每塔只用了两对高强钢丝
拉索,梁上索距 35m 左右,梁高 3.25m 为跨径的 1/56,塔高 28m 为跨径
的 1/6.5。这座桥在现代的观点来看虽然在细节上存在着一些不足,如桥面
采用的分离的混凝土梁,索塔的造型缺乏美感等,但在桥梁结构上却开创
了一个新的纪元,创造出了一种新的桥梁体系,且这种桥梁结构拥有着诸
多优点:
① 用少量拉索取代了深水桥墩,不但节省了费用、降低了施工难度,
而且有效的提高了桥梁的跨越能力,利于通航和排洪。
② 拉索作为主梁的中间弹性支承,使得在桥梁跨径增大的同时,主梁
的梁高却可以减小,从而使主梁本身以梁以及段引桥的造价得以降低。
③ 拉索自锚固于主梁上,梁身能够得到免费的预压应力,在很多情况
下,尤其对于中等跨径桥梁是有利的,和悬索桥相比还可以节省庞大而昂
贵的地锚。
④ 拉索和索塔、主梁组成了多个三角形结构,稳定性高,刚度大。
静、动力性能都良好。
⑤ 整体结构新颖,造型美观。
斜拉桥这种新桥型的的出现,以其先进的技术,经济的造价、美观的
外形,很快的得到了社会的认同,并在许多国家得到了推广,从
Stromsund 桥建成后的第二年起,诸多有名的斜拉桥相继诞生,且发展的
速度很快,平均每年就能完一座斜拉桥的修建。早期的斜拉桥结构大多采
用当时盛行的轻型钢结构正交异性桥面板,各桥不仅在形式上不尽相同,
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各具特色,而且技术构思上也互有区别。在这个过程中,斜拉桥在世界各地也
逐渐广泛流行起来。
1.2 国外斜拉桥的发展
从全世界的范围来看,20 世纪中期,由于结构分析技术的进步、高强材料
和新施工方法的应用以及防腐技术的发展,推动了大跨径斜拉桥的发展。从 20
世纪70 年代开始,斜拉桥开始进入高速发展的阶段,直到 20 世纪 90 年代,
斜拉的跨径已经进入以前悬索桥适应的特大跨径范围,建造的数量也越来越
多。斜拉桥的跨径的世界记录是斜拉桥发展的重要标志。斜拉桥的跨径记录在
上世纪 70 年代到 80 年代缓慢发展,从 90 年代开始跨径记录则不断被刷新
(表 1.1)。
从全世界第一座建成的斜拉桥—瑞典 Stroemsund 桥
(74.7m+183.0m+74.7m)开始,欧洲国家开始出现了一系列稀索结构的钢斜
拉桥。1957 年德国建成的杜塞尔多夫北桥,跨径组成为 108m+260m+108m,
主梁为钢结构,高度 3.12m;钢塔高 41m,横向不设置横梁;拉索呈竖琴形布
置,索距为36m。1959 年德国克隆建成的 Severin 桥,主跨 302m,首次采用
“A”形主塔,结合斜索面,首次采用主梁漂浮体系,也是首座非对称、独塔
双跨斜拉桥。1962 年在委内瑞拉建成了的马拉开波桥是世界上第一座混凝土斜
拉桥,该桥由意大利 Morandi J 设计,主跨跨径为 235m,主梁为带挂孔的悬臂
体系。20 世纪 60 年代开始,随着计算机技术的广泛应用,密索体系的斜拉桥
开始出现,解决了过去稀索体系斜拉桥存在的主梁重且配筋多的缺陷。1967 年
德国波恩
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建成的弗瑞德里西—埃伯特桥是单索面密索体系斜拉桥,主跨 280m,该体系
的优点还包括锚固点的集中力较小,易于悬臂施工,为期后修建的斜拉桥作出
了典范。在密索体系出现后,主梁支撑间距缩短,主梁的高度得以降低,主梁
的柔薄化成为了斜拉桥发展的新趋势。特别是对于混凝土主梁而言,梁高的减
小对于恒载的降低有尤其重要的意义,例如:1985 年建成的美国 East
Huntington 桥,独塔主跨 274.32m,梁板式主梁高1.52m,高跨比为 1/180。
1988 年建成的美国 Dame Point 桥,双塔主跨 396.24m,主梁高 1.524m,高跨
比为 1/260。1991 年建成的挪威 Skarnsundet 桥,双塔主跨 530m,主梁高
2.15m,高跨比为 1/274。可以看出,斜拉桥主梁的柔薄化,使得高跨比视跨
径大小、主梁材料、结构形式等在 1/150~1/300 之间变化,甚至可以更低。
上世纪末,斜拉桥的发展向着大跨径和特大跨径不断进军。法国 1994 年修建
的跨径为 856m 的诺曼底大桥和日本 1998 年修建的跨径为 890m 的多多罗大桥
标志着斜拉桥进入了特大跨径领域。斜拉桥的复兴与辉煌也被认为是 20 世纪下
半叶桥梁界最重要的事
1.3 国内斜拉桥的发展
斜拉桥在我国的发展起步较晚但发展速度很快。我国第一座斜拉桥为
1975 年交通部重庆科学研究所设计和指导施工的四川云阳桥。由于尚处
“文革”时期,各方面条件受限,该桥是在一座人行吊桥的桥墩和桥塔基
础上改建而成的试验桥,桥宽仅能维持单车道 3.75m,主跨跨径 75.84m。
虽然该桥在结构和外形等方面存在一定不足,但云阳桥的成功修建为我国
斜拉桥的进一步发展提供了宝贵了的经验。1975~1985 年是我国斜拉桥
的起步阶段,在这期间,我国共修建了各式的混凝土斜拉桥 15 座,以
1980 年修建的主跨为 128m 的三台涪江桥和 1982 年建成的主跨 220m 的
山东济南黄河斜拉桥为代表。这标志着我国已基本掌握大跨度斜拉桥设计
与施工技术。1985 年后,随着国家经济建设和公路交通的发展,我国的斜
拉桥建设进入高速发展阶段。尤其在 1990 年以后,全国各地大规模修建
高速公路和改渡为桥,迎来了公路建设的第二个春天。临江、城市对跨江
河交通的迫切需求,使得跨径适用范围广、外形美观且具有现代感的斜拉
桥成为我国跨江、跨河桥型的首选。在这期间,我国斜拉桥修建数量迅速
增加。据不完全统计,我国 1986~1990 五年间造成斜拉桥 33 座,
1991~1995 五年间建成 43 座,1996~2000 五年间建成 33 座(图
1.1)。
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如今,我国的斜拉桥发展取得了巨大的成就,主要表现在以下方面:
① 我国已经成为世界上修建斜拉桥数目最多的国家。目前我国共修建斜拉
桥
200 多座,约为全世界斜拉桥总数的 1/3。
② 我国的斜拉桥遍布全国,形式多样。在这些桥中有 50m 以下的小跨径斜
拉桥,也有跨径 1000 米以上的特大跨径斜拉桥;有独塔、双塔、三塔、多
塔、斜低塔、高低塔等各种塔形;有混凝土梁、钢梁、组合梁、混合梁等各种
材料的梁型;有平行索、钢绞线索、刚性索等各种索性和相关锚具,在结构
上,我国还创新了一些斜拉桥的结构形式和采用了一些新的材料。
③ 我国大跨径斜拉桥居于世界前列。一般认为,跨径是衡量桥梁建设水平
的一个重要尺度。目前在世界目前排名前十位的大跨度斜拉桥中,除日本的多
多罗大桥和法国的诺曼底大桥外,其余 8 座打垮度斜拉桥全部在中国(表
1.2)。其中,2008 年建成的苏通长江公路大桥,主跨为 1088 米,是当今世界
跨径最大斜拉桥。以上充分表明,中国的斜拉桥建设水平已经跨入了世界先进
行列。