第八章小結(jié)

1、第8章 總結(jié),一、定義,懸索橋的纜索體系主要包括主纜與吊索。在某些場合下(如施工現(xiàn)場)主纜有時(shí)也被稱為“大纜”。吊索也有被稱為“吊桿”，但這僅限于采用眼桿或圓桿作懸索橋主纜與梁體之間的吊拉構(gòu)件時(shí)較合宜?，F(xiàn)代懸索橋一般都采用柔性較大且易于操作的鋼絲索或鋼絲繩索作吊拉構(gòu)件，故以“吊索” 的名稱較宜。,二、主纜的布置形式,1、懸索橋的主纜布置形式一般是采用兩根平行的主纜。 2、只有兩座懸索橋，即美國叫維拉扎諾橋和喬治華盛頓橋，是全

2、橋設(shè)有4根平行的主纜,即是在橋面左右兩側(cè)各集中布置兩根主纜，而非將4根主纜作均勻布置(4根主纜的橫向間距相等)。如果將主纜與其下面的吊索(無論是豎直的吊索或斜吊索)視為懸索橋的索面，而4主纜雖有4個(gè)索面，但其外觀與功能仍為雙索面懸索橋，只是在每個(gè)索面中含有形成立體的雙重纜索體系而已。,喬治華盛頓橋,維拉扎諾海峽橋,,,維拉扎諾海峽橋,三、主纜的截面組成與編制方法,1、組成：一根5mm鋼絲，若干根鋼絲束股組成一根主纜。2、編制方法：空

3、中編絲組纜法（簡稱AS法）預(yù)制平行鋼絲束股法（后者簡稱PS法）AS法：它是由通過牽引索作來回走動(dòng)的編絲輪，每次將2根鋼絲在高空從橋的一端拉向另一端，待所拉鋼絲達(dá)到一定數(shù)量，可編扎一根索股。每股鋼束鋼絲400～500多。再將這種繩股按19股、37股及61股配置成六角形并捆緊而成為圓形的鋼纜。,PS法：1965年美國為了使空中架線法工程簡化，提出了工廠預(yù)制方法，以在工廠按規(guī)定的根數(shù)及長度集束繞卷起來的預(yù)制繩股作為原件，常采用鋼絲為61根

4、、91根和127根為一束，運(yùn)到工地即可直接張掛后配成六角形然后夾緊。同空中架線法一樣捆緊成為圓形的纜索，使平行鋼索架設(shè)大大縮短工期，從而得到更加廣泛的使用。,兩種方法區(qū)別：,1、PS法優(yōu)點(diǎn)：避免有鋼絲編成鋼絲束股的作業(yè)主纜，施工進(jìn)度快。 PS鋼絲束股制成正六邊形，空隙率可以最小。缺點(diǎn)：大噸位的起重運(yùn)輸設(shè)備和曳拉設(shè)備搬運(yùn)跨越整橋的整根鋼絲束股。最重40t。,2、AS法優(yōu)點(diǎn): PS法127根為一束預(yù)制鋼絲束股，每根主纜192

5、股。 AS法每股鋼絲根數(shù)不受限制，錨固體空間小時(shí)此法優(yōu)勢大。 錨固空間小，運(yùn)輸起吊設(shè)備輕便。 主纜工期長，但全橋工期不長。缺點(diǎn)：架設(shè)（組編）主纜時(shí)抗風(fēng)流量較弱，所需勞動(dòng)力多。,四、吊索（吊桿）,1）吊桿分為直吊桿和斜吊桿，常采用的直吊桿可由圓鋼(或鋼管)或扭轉(zhuǎn)式鋼繩組成。聯(lián)結(jié)：吊桿上端通過套筒與索夾的吊耳聯(lián)結(jié)，吊桿下端通過套筒與調(diào)整眼桿聯(lián)結(jié)，眼桿通過聯(lián)結(jié)件與加勁梁聯(lián)結(jié)。實(shí)例：重慶朝陽大橋的上吊桿，為調(diào)整長度在吊

6、桿中部加一節(jié)單根花蘭螺栓調(diào)節(jié)。實(shí)例：重慶朝陽大橋采用高強(qiáng)度鋼絲繩加套筒與索夾連接。,,,重慶朝陽大橋,,,西堠門大橋,2）吊索：現(xiàn)代懸索橋形式,拉力較大的吊桿，如采用鋼吊桿則截面過大，構(gòu)造上不好處理，一般采用高強(qiáng)度鋼絲繩，為了聯(lián)結(jié)，把鋼繩兩頭散開伸入聯(lián)結(jié)套筒，澆入合金使鋼繩與套筒聯(lián)結(jié)成整體而形成錨頭。a、分類： 柔性的鋼絲繩或平行鋼絲索b、吊索與索夾的聯(lián)結(jié)方式：四股騎跨式；雙股銷鉸式,,四股騎跨式：兩根兩端帶錨頭的鋼絲繩

7、索繞跨在索夾頂部的嵌索槽中，使四個(gè)錨頭與下端加勁梁體聯(lián)結(jié)。適用條件：四股騎跨式吊索的構(gòu)造形式創(chuàng)始于早期的美國懸索橋，并在后來(包括目前)大量地被日本本四連絡(luò)橋中的各座懸索橋廣泛引用。四股騎跨式的吊索不宜采用平行鋼絲索。,雙股銷鉸式：兩根下端帶錨頭，上端帶聯(lián)結(jié)套筒的鋼絲繩索或平行鋼絲索，將其上端同銷鉸與索夾下的耳板(吊板)連結(jié)，下端用錨頭或同樣用銷鉸與加勁梁體聯(lián)結(jié)。適用條件：雙股銷鉸式的吊索對鋼絲繩索與平行鋼絲索都是能適應(yīng)的。,五、豎

8、吊索與斜吊索,1、傳統(tǒng)吊索豎直。英國式斜吊索：塞文橋、博斯普魯斯一橋和恒伯爾橋。鋼加勁箱梁加斜吊索。2、理由：提高懸索橋整體振動(dòng)時(shí)的結(jié)構(gòu)阻尼值，因?yàn)閷⒓觿盆炝焊淖優(yōu)榧觿配撓淞褐螅貏e是梁重減輕之后，擔(dān)心結(jié)構(gòu)阻尼值會(huì)降低。斜吊索和豎直吊索相比，索力較大，因此可以提高振動(dòng)能量的衰減率。,事實(shí)：首座斜吊索塞文橋不到十年之內(nèi)出現(xiàn)斜吊索在橋面梁體上的錨頭附近出現(xiàn)有鋼絲斷裂的現(xiàn)象。英國交通部門將全橋30根斜吊索的大部分都換成新索。新索截面較原

9、有的113根增加一倍之多。,3、各派看法,（1）認(rèn)為斜吊索在抗疲勞強(qiáng)度方面不如豎直吊索，應(yīng)恢復(fù)采用豎直吊索。（2）日本認(rèn)為塞文橋的自重過輕、斜吊索中施加的拉力誤差太大，并且沒有充分考慮活載引起的應(yīng)力變化。（3）英國的設(shè)計(jì)人員堅(jiān)持斜吊索可取。塞文橋的失敗是初次沒有經(jīng)驗(yàn)，并舉出博斯普魯斯海峽一橋和恒伯爾橋并沒有發(fā)生類似事故來辯護(hù)。但是英國同一公司所設(shè)計(jì)的，1988年建成的博斯普魯斯海峽二橋卻又回復(fù)到傳統(tǒng)的豎直吊索，這一點(diǎn)又增加了懷疑派的

10、理由。,（4）日本有疲勞強(qiáng)度等問題，主張應(yīng)改變主孔中部短斜吊索的傾角，并減小其應(yīng)力變動(dòng)幅度來解決問題。 總之，至今仍能引起熱烈討論，認(rèn)識也暫時(shí)未能一致。但近10余年在千米以上的大跨度懸索橋設(shè)計(jì)中沒有再出現(xiàn)采用斜吊索的建議，因而斜吊索的問題似乎暫告一段落，各國好像都心照不宣地暫時(shí)不再設(shè)計(jì)采用斜吊索的懸索橋。,,博斯普魯斯一橋,,塞文橋,,恒伯爾橋,六、橋梁的結(jié)構(gòu)形式 1、橋梁縱向(橋軸方向)的結(jié)構(gòu)形式,從結(jié)構(gòu)力學(xué)上來分類：

11、(1)剛性塔（矮而胖）：指塔頂水平變位量相對較小的橋塔。分類：單柱、A字形狀。適用：多塔(橋塔數(shù)量為3個(gè)或3個(gè)以上)，特別中間的橋塔，作用：通過提高橋塔的縱向剛度來控制其塔頂?shù)目v向變位，從而減小梁內(nèi)的應(yīng)力。(2)柔性塔（高而細(xì)）：指塔頂水平變位量相對較大的橋塔，也就是相對于剛性塔而言的。適用：大跨度三跨(雙塔)形式中，橋塔幾乎全是做成柔性的。分類：一般是塔柱下端作成固接的單柱形式。 (3)擺柱塔分類：搖柱塔為下端作成鉸接的單柱

12、形式。適用：它一般只用于跨度較小的懸索橋，很少用。,2、橋梁橫向的結(jié)構(gòu)形式,1）形式：（1）剛構(gòu)式：形式：懸索兩個(gè)平面，兩根立柱支撐――單層(橫梁)； (2)桁架式 (3)混合式 （4）將豎直的塔柱改變?yōu)樵跈M向略帶傾斜的斜柱式或2具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的折柱式。2）實(shí)例：,剛構(gòu)式 桁架式 混合式,（1）剛構(gòu)式,形式：懸索兩個(gè)平面，兩根立柱支撐――單層(橫梁)；

13、 為使整個(gè)橋塔在橫向能承受懸索和橋面系上全部橫向風(fēng)荷載的剛性，在塔碇和橋下設(shè)強(qiáng)大的橫系梁――多層橫梁（塔高時(shí)）。特點(diǎn)：單層(橫梁)或多層(橫梁)的門架式，這種形式在外觀上明快簡潔，它既能適應(yīng)鋼橋塔，又能用于混凝土橋塔。,(2)桁架式,形式：在兩根塔柱之間，為增強(qiáng)橋塔橫向剛度，除了有水平的橫梁之外還具有若干組交叉的斜桿，形成桁架式結(jié)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)：橋塔在橫向采用這種結(jié)構(gòu)形式，無論在塔頂水平變位、用鋼數(shù)量(經(jīng)濟(jì)性)及塔架內(nèi)力(功能性)

14、等方面均較有利。在風(fēng)力和地震力引起橋軸垂直方向的塔頂水平位移最小。缺點(diǎn)：由于交叉斜桿的施工對混凝土橋塔有較大的困難，因而這種形式一般只能適用于鋼橋塔。,(3)混合式,形式：由以上的剛構(gòu)式與桁架式可以組成混合式出塔架。這種形式一般在橋面以上不設(shè)交叉斜桿，特點(diǎn)：在景觀上可以保留剛構(gòu)式的明快簡潔，而在橋面以下設(shè)置少量交叉斜桿以改善塔架的功能(內(nèi)力)性和經(jīng)濟(jì)(耗鋼)性。由于具有交叉斜桿的關(guān)系，此種形式也只宜用于鋼橋塔（4）斜柱式（折柱式）

15、形式：豎直的塔柱改變?yōu)樵跈M向略帶傾斜的斜柱式或具有轉(zhuǎn)折點(diǎn)的折柱式。優(yōu)點(diǎn)：無論是斜柱式或折柱式，其優(yōu)點(diǎn)是都有穩(wěn)定感和塔頂寬度（塔柱中心距）較緊湊。,,,2）例子,（1）桁架式：開始在美國（舊金山奧克蘭海灣大橋），后來又影響歐洲(里斯本4月25日橋與英國福斯公路橋)，最后被較多地引用于日本的本四連絡(luò)線的各橋(因島、大鳴門、南北備贊以及明石海峽等橋)。 （2）剛構(gòu)式橋塔外觀簡潔，它既能適用于混凝土橋塔(如恒伯爾橋、坦?fàn)柧S爾橋)，又能適

16、應(yīng)于鋼橋塔(如塞文橋、下津井橋以及博斯普魯斯海峽一橋與二橋)。 15座已建成的千米以上大跨，除1990m的明石海峽大橋外，其余如大貝爾特(1624m)橋，恒伯爾(1410m)橋，青馬大橋(1377m)，江陰長江大橋(1385m)，瑞典的高海岸橋(1210m)等后期修建的，全部采用混凝土剛構(gòu)形式。因此，混凝土剛構(gòu)式橋塔一般應(yīng)被認(rèn)為時(shí)最佳選擇。（3）混合式,,桁架式,,,,,,剛構(gòu)式,,,混合式,七、鋼橋塔與混凝土橋塔比較,1、6

17、0年代以前，全部 鋼材 美國為代表。實(shí)例：1、30年代喬治·華盛頓橋、舊金山奧克蘭海灣大橋、舊金山金門大橋，1957年 麥金納克湖口大橋 1964年維拉扎諾海峽 鋼橋塔。2、高結(jié)構(gòu)物 混凝土澆注技術(shù)，特別模板技術(shù)，60年前后 歐洲實(shí)例：（1）1959年，法國 608m 坦卡維爾橋 混凝土 （2）1970年，丹麥 600m 小貝爾特橋 混凝土橋塔 （3）1981年 英國 恒伯爾橋 混凝土

18、 （4）90年代 中國香港青馬大橋(1377m)，中國江陰長江大橋(1385m)，瑞典高海岸橋(1210m)、丹麥大貝爾特東橋(1624m)等混凝土橋塔。,3、日本：鋼實(shí)例：（1）南備贊大橋(1100m)、北備贊大橋(990m) （2）90年代第一大跨度(1990m)的明石海峽大橋、來島第一(600m)、第二(1020m)及第三(1030m)等 全部采用鋼橋塔。原因：1、是鋼材生產(chǎn)大國。 2、地震頻繁出現(xiàn)的地區(qū)

19、，鋼結(jié)構(gòu)輕于混凝土結(jié)構(gòu)，因而在發(fā)生地震時(shí)因結(jié)構(gòu)物自重產(chǎn)生的慣性力也較小，采用鋼橋塔對抵抗大地震是有效的措施之一。 3、日本的高度工業(yè)化，在鋼橋塔的制造和安裝架設(shè)方面可以采用優(yōu)質(zhì)的栓焊技術(shù)及利用大型浮吊整體施工，從而在一定程度上可加快工期與減少勞力。方針政策：1、懸索橋和斜拉橋的橋塔，和一般大跨度橋梁的上部結(jié)構(gòu)而言，也是優(yōu)先采用與發(fā)展鋼結(jié)構(gòu)。 2、橋梁連水中橋墩都采用鋼結(jié)構(gòu)，如關(guān)西新機(jī)場連絡(luò)橋的海中橋墩與

20、橫跨東京灣道路的海中橋墩等。,1、橋塔的高度(以橋面以上的橋塔高度為準(zhǔn))來說，懸索橋塔高(1／9～1／11)L，斜拉橋塔高(1／4～1／5)L，L主孔跨度，懸索橋的橋塔高度大致僅為斜拉橋的一半。2、塔架(橋塔在橋梁橫向的布置形式)的形狀來說斜拉橋豐富：（1）斜單索面與雙索面、平面索與立體索等。（2）簡單獨(dú)柱式、雙柱式、單層或多層門式構(gòu)架，和較復(fù)雜的H形、A形、倒V形以及倒Y形等塔架。懸索橋簡單：絕大部分為單層或多層門式構(gòu)架，另

21、有一部分在兩根塔柱之間具有交叉的桁式斜桿，但這種形式僅限于鋼橋塔。,八、懸索橋與斜拉橋的橋塔比較,3、構(gòu)造上懸索橋簡單：懸索橋橋塔只需考慮在塔頂上布置主纜的鞍座，而斜拉橋的則必須考慮在塔柱上設(shè)有量多且細(xì)節(jié)復(fù)雜的斜拉索的錨固構(gòu)造。,特例：倒V形及菱形橋塔,特點(diǎn)：1、橋塔形狀作成如單索面斜拉橋中出現(xiàn)的倒V形及菱形，2、兩座懸索橋的跨度均較小，但是—種新的花色。實(shí)例：1、日本大阪的此花大橋(原名北港大橋) 此花大橋?yàn)?50m+

22、300m+150m三跨連續(xù)鋼箱梁自錨式單主纜懸索橋，全橋僅設(shè)置一個(gè)采用斜吊索的索面，因此采用倒V形的鋼橋塔。,2、韓國仁川新機(jī)場連絡(luò)線上的永宗大橋 永宗大橋?yàn)?25m+300m+125m三跨連續(xù)的公鐵兩用式懸索橋。本橋采用兩個(gè)立體的索面，兩根主纜在橋塔處合在橋中線位置上，然后逐漸在橫向分離，在跨中及邊墩處完全分開到橋梁的兩側(cè)位置上，因此采用菱形鋼橋塔。,,,此花大橋,,,韓國永宗大橋,作業(yè)：,要求：1. 就學(xué)過的拱橋、懸