第十九章斜拉桥

第十九章斜拉桥

第一节斜拉桥的构造 一、结构概述

斜拉桥由梁、斜缆索和桥塔三部分组成。如图19—1，斜拉桥的主要特点是利用由桥塔引出的斜缆索作梁跨的弹性中间支承，借以降低梁跨的截面弯矩，从而减轻梁重，提高梁的跨越能力。

只从索的弹性支承角度考虑，斜拉桥仅相当于在连续梁桥或刚架桥等母体结构的跨中加上了弹性支承，如图19—2。但这种弹性支承没有设置墩台，思维方式很巧妙。斜拉桥的优点不仅在于此，斜索的水平分力对主梁产生的轴向预施压力的作用可以增强主梁的杭裂性能，节约高强度钢材的用量。当然这种预压力的作用，使主梁要考虑不使之在轴向力作用下失稳。从其发展规律上，索距变得较小，这也使得施工变得容易些。

另外，斜索对梁的弹性支承作用，只有在斜索始终处于拉紧状态才能得到充分发挥，而由车辆活载的作用，桥塔弯向某一侧，使得索有时变得松弛，因此，必须在承受荷载前对斜索进行预拉。这样的预拉还可以减小斜索的应力变化幅度，提高斜缆索的刚度，从而改善结构的受力状况。

斜拉桥是一种古老的桥型，但广泛的应用仅是最近几十年的事。斜拉桥之所以能得到很快的发展，除了其跨越能力大，索、塔、梁组成的完美的组合结构与桥型美观，技术上的发展是决定性的，其中计算机的应用在其中起了不可估量的

作用。

斜拉桥的迅速发展已引起了我国桥梁界的注意。我国公路部门于1975年首次在四川云阳汤溪河上建成第一座预应力混凝土公路斜拉桥，跨度35m+76m+35 m ，主梁系单室箱型连续梁，梁高1m，为跨度的1/76。接着在上海、青岛先后修建了五座试验桥和大沽河桥等，为我国发展斜拉桥积累了一定的经验。，

1993年，在上海建成的杨浦大桥，是全部由我国设计、施一的组合梁斜拉桥，跨度达602m，是具有国际先进水平的。

斜拉桥轻巧柔细的外形一也使结构抗振动性能差、刚度小和挠度变形较大；同时，斜索两端锚固处抗疲劳性能较差。，所有这些缺点对动力影响较大的铁路荷载来说都非常不利。因此，铁路斜拉桥迄今在国内外建造得并不多，寥寥可数。

其中较典型的有：南斯拉夫贝尔格莱德萨瓦河桥是钢斜拉桥，跨度254 m；1972年西德建成第二美因河（Main2nd）独塔斜拉桥，主跨148m；日本柜石岛、岩黑岛桥是公铁两用钢斜拉桥，跨度达420m，阿根廷萨特巴拉那河桥主跨达330 m，系公铁两用组合梁斜拉桥；我国也于1981年在广西湘桂线红水河建成第一座跨度为48m+96m+48m的预应力混凝土单线铁路斜拉桥。可喜的是近几年我国对铁路预应力斜拉桥开展了广泛的研究。在较短的时间内，无论在结构分析计算、模型试验方面，还是在斜拉索构造和防护、索力测试等方面都取得了不少新的进展和有益的经验。 二、斜拉桥的类型

斜拉桥从不同的角度，可以有多种分类。 （一）从斜缆索的角度分

1.根据斜缆索的构造，可分刚性索斜拉桥与柔性索斜拉桥。刚性索斜拉桥拉索数少而集中，能提高主梁的刚度，减少高强度钢材的用量。用柔性索斜拉桥的缆索施工、安装方便，目前应用最多。

2.根据斜缆索数量（或者说索距），可分为密索、多索与稀索体系，其特点

见表19—1。从索距的发展上看，其趋势是稀索→多索→密索。

3.从斜缆索的纵桥向布置上分，可分为辐射形索、竖琴形索、扇形索和星形索斜拉桥。如图19—2。

（1）辐射形索斜拉桥：斜缆索由索塔上一点向主梁辐射，斜缆索沿梁分布。索的倾角最大，竖向分力大，弹性支承的效能最好，用钢量少。但索集中于塔上一点，使得塔的该部位受力大，施工难度大，构造复杂。

（2）竖琴式索斜拉桥：斜索互相平行，比较美观，斜索与索塔的连接构造简单，使得主梁和索塔得以分段安装或灌筑。

（3）扇形索斜拉桥：斜索在塔和主梁上都不集中于一点，且不互相平行。该种索用得最多的原因是其索、塔连接构造较简单，索的效能发挥得也比较好。

（4）星形索斜拉桥：斜缆在塔上分开布置，但向主梁方向却集中于一点。该种形式要求索在底端的锚固性要好，所以一般用于桥两端地质情况良好时的地锚体系，索在主梁上实现自锚是不多见的。

4.从斜缆索的横向布置上分有单索面斜拉桥、双索面斜拉桥和三索面斜拉桥（如图19—3，其中三索面未示出）。

（1）单面索：索面布置在中间分车带上，缆索锚固在路面的下部。这种布置很经济，但横桥向的刚度差。单索面只能用于公路桥。莱昂哈特认为，考虑刚度和经济性在内，单索面布置的适用范围可达600 m左右的跨度。

（2）双面索：横桥向有两个缆索面，一般都位于路面两侧，或者相向倾斜，交会于桥梁纵向中心线上。倾斜的双面索和倒V形索塔相结合，具有良好的抗风稳定性，适于大跨度斜拉桥，是国内外应用最多的索的横向布置形式。

（3）三面索：具有三个独立的竖直索面的三面索形式是在丹麦大贝尔特桥方案竞赛中提出的，其一在中垂线上，其余两个各沿一个外缘。这特别适于公、铁两用桥和由双车道过渡到多车道的城市桥。

2.支承体系（图19—4（b））：主梁在塔墩上设有支点，接近于在跨度内具有弹性支承的三跨连续梁。这种体系的主梁内力在塔墩支点处产生急剧变化，出现

了负弯矩尖锋，通常需加强支承区段的主梁截面。

3.塔梁固结体系（图19—4（c））：塔梁固结，但与墩分开，塔和梁的受力主要取决于它们的刚度化。采用这种形式的主梁大都采用箱形截面，此时不仅要在固结点对箱形截面作必要的补强，并且还要在其底下提供庞大的支座。

4.刚构体系：墩、梁、塔固结。特点是结构刚度大、变形小，但附加力大。为了减小附加力，中间要加剪力铰。墩可做成双薄臂的（图19—4（d））。

（五）从主梁的角度划分

从主梁的角度可划分为钢桁梁、钢实腹梁、混凝上梁、组合梁等。 三、斜拉桥的构造

斜拉桥是一个由索、塔、梁三种基本构件组成的组合结构，一F面从这三个组成部分对其构造做分别介绍。