2022-07-20 21:46:53

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编辑分类

又称"斜拉桥"。用通过或固定在桥墩塔架上的若干斜索吊住主梁的桥梁。由斜索、塔墩和主梁组成。斜索采用高强度钢丝绳(或钢缆),梁身用预应力混凝土或钢材制成。特点是梁身高度小、桥下净空大、用料较省、便于施工。适用于建造大跨度桥梁。

基本信息

  • 中文名称

    斜张桥

  • 又称

    斜拉桥

  • 特点

    梁身高度小、桥下净空大

  • 类型

    加拿大安纳西斯岛桥

折叠 编辑本段 构造

斜张桥的主要组成部分有缆索、塔柱、桥墩、桥台、主梁和辅助墩等(图1a)。

折叠 缆索

斜张桥斜张桥用以悬吊主梁,将其上荷载传递给塔柱与桥墩(合称塔墩)。索形布置主要有三种:①辐射形(图1a)。联邦德国、法国称为扇形。斜索吊点集中在塔顶,这种布置最省钢索,更适用于用缆索悬吊主梁于塔上的悬浮体系。②竖琴形(图1b)。斜索皆平行布置宛如竖琴,故名。用钢量多,但较美观。③折中形(图1c)。英国、美国称为扇形。系辐射形与竖琴形的折中形式,用钢量居中。

折叠 塔柱

为桥墩以上支承缆索的结构,可用钢筋混凝土或钢材建成。塔柱与桥斜张桥斜张桥墩的连接方式有三种:①塔柱与桥墩固结。简称塔墩固结(图2a、b、c)。这种结构整体稳定性好,主梁支点反力小,施工方便,但墩底受弯矩很大。②塔柱与桥墩分开。塔柱与主梁固结,而与桥墩分开,简称塔梁固结(图2e),可克服墩底弯矩过大的缺点,但主梁中间支点反力很大,要求特大吨位的桥梁支座,引起构造上的困难。③塔柱与桥墩铰接。简称塔墩铰接。也能减小墩底弯矩,但构造与施工均麻烦,整体稳定性也差,甚少采用。

顺桥轴方向塔柱的立面形式,常用的为柱形或A字形。而横桥方向的形式甚多,有双柱形、门形、倒V形、菱形与独柱形等(图2)。

塔柱形式与索面布置有关。例如双柱形、门形用于设置在主梁两侧的双平行索面;倒V形、菱形用于双倾斜索面;独柱形则用于沿桥中线设置的单索面。

双柱形与门形塔柱施工方便;倒V形施工麻烦,基础面积大,但对抗风稳定性好;菱形可减小基础面积;独柱形外形轻巧,但主梁必须选用抗扭刚度大的箱形截面。

折叠 主梁

直接支承桥面并锚固斜缆索。其结构形式主要有:①连斜张桥斜张桥续梁(图3a)。整体性好,抗风、抗震能力强,刚度大,行车舒适。在预应力混凝土梁中要受徐变与收缩产生附加力的影响,但可用半悬浮体系予以大大减小。②带挂孔的单悬臂梁(图3b)。结构外部是静定的,适用于软土地基,可以消减混凝土的徐变收缩影响,但结构刚度差。缆索受力大于连续梁,挠度大,不利于高速行车。③T型刚构(图3c)。除可利用悬臂拼装(灌筑)法施工(见桥梁施工)外,其优点同单悬臂梁,缺点是墩内弯矩大。三种结构形式中,以采用连续梁较多。在双跨独塔式斜张桥中,均采用连续梁。

主梁的横截面形式,主要有三种:①箱形截面(图4a)。因系闭合式截面,抗扭刚度甚大,尤适用于单面索的独柱式斜张桥。②半封闭式三角箱形截面(图4b)。两侧具有流线型的三角形箱梁,有很好的抗风稳定性。③槽形截面(图4c)。桥梁建筑高度(见桥梁)低,有利于争取桥下净空高度,降低引线或引桥标高。

折叠 辅助墩

设于边孔内的桥墩,用以减小跨中挠度,提高全桥刚度,并可改善边孔主梁的受力,当边孔梁底离地面不高时,宜增设辅助墩。

折叠 编辑本段 分类

按主梁材料分

有钢斜张桥、混凝土斜张桥和两者结合的结合梁斜张桥。钢斜张桥主梁较轻,跨越能力大,施工方便,但用钢量大,养护费用高,造价偏高。混凝土斜张桥反之,且具有刚度大,抗振性能好,噪声小等优点,采用较多。用钢筋混凝土桥面板的结合梁(见实腹梁桥)做斜张桥,用钢不多,噪声小,可减轻重量,在大跨度桥中有较大竞争力。

按桥塔设置分

有多塔(含双塔)斜张桥与独塔斜张桥。前者用于多跨,后者用于双跨,当桥位处无设置高引桥的必要时,以选用独塔斜张桥为好,可以减少工程费用,对结构受力与抗震均有利。

按索面形式分

有双平行索面斜张桥(图2a、 b)、双倾斜索面斜张桥(图2c、 d)与单索面斜张桥(图2e)。双平行索面斜张桥的缆索,在两个铅垂平面中布置,是最常用的一种。双倾斜索面斜张桥,缆索布置在两个倾斜面内,具有良好的抗风稳定性,适用于大跨度。单索面斜张桥的缆索只布置在一个铅垂直面,适用于公路桥与城市桥。单双索面配合的斜张桥,其主跨用单索面,而边跨用双斜索面,使独柱塔三面受力,非常稳定,可减小独柱尺寸,以利行车。

按主梁支承形式分

有刚性铰式支承斜张桥与悬浮体系斜张桥。前者在主梁支点处设支座,在塔梁结合体系中,全部反力直接传给墩台;而在塔墩结合体系中,部分反力由支座传给墩台,部分反力由斜索传至塔顶,通过塔柱传给塔墩,反力分配可由支座顶得松紧而定。后者梁在塔墩上不设支座,而是用缆索悬挂在塔上,支点反力通过塔柱传给桥墩。这种体系对消减混凝土徐变和抗震都有利,并可减小主梁支点处的内力,但为保证施工时稳定性好,须加设临时支座。

折叠 编辑本段 设计特点

主要须满足抗风与抗震的要求以及控制全桥的变形。为此,首先强调主孔的斜张桥斜张桥 跨、宽比不大于20,最好不大于15;其次是主梁的宽、高比要大于 8、至少要大于 7并加风嘴(见悬索桥),相应的索距要减小到10米以下(为了配合施工往往取5~6米)。此外,用双倾斜索面比用双平行索面的抗风稳定性好,可以抵抗对主梁不利的扭转振动。

在多塔斜张桥中,如采用预应力混凝土连续梁结构,因混凝土徐变收缩,则在主梁的无索区要产生拉力与弯矩,须采取措施克服。在独塔斜张桥中,因主梁可自由伸缩,不产生这一问题。而在多塔斜张桥中,则宜在主梁合龙前用对顶法消减甚至于预储徐变收缩量。

斜张桥的斜缆索存在一定的垂度,随索力的大小而变化,从而影响整个结构的受力与变形。在跨度大或索力变化幅度大时影响较大,须用精密的计算方法和电子计算机分析结构受力。对一般情况,则可用钢索的修正弹性模量(简单考虑缆索垂度影响的弹性模量)求解。锚固缆索用的锚具易疲劳破坏,宜选用具有高疲劳强度的锚具。在设计中还需考虑防止缆索锈蚀的措施。

折叠 编辑本段 外国

折叠 公路钢

首先建成的是瑞典的斯特伦松德(Str?msund)桥,1955年建成,主跨182.6米。当今最大跨度为 404米的法国圣纳泽尔桥,1975年建成,其特点为边孔带一段中孔的悬臂全部浮运顶升就位,塔墩则在顶升钢梁过程中逐步筑高;中孔中部分段拼装,用导流器解决了风振问题。独塔斜张桥的最大跨度为联邦德国的杜塞尔多夫-弗莱赫(Düsseldorf-Flehe)桥,1978年建成,主跨367.25米,其特点为边孔采用预应力混凝土和主孔用钢的混合体系。(见彩图) 斜张桥

折叠 铁路

最大跨度为南斯拉夫的萨瓦桥,1980年建成,主跨254米,索距达50米,钢梁太轻,要靠加道碴压重,才能避免疲劳破坏的危险。

折叠 公路混凝土

1962年首先在委内瑞拉建成的马拉开波桥,主跨5×235米,开创了这种桥的先例。创纪录的是1983年建成的西班牙卢纳桥,主跨达440米,其特点为梁高仅2.5米,跨、高比为176,宽、高比为9,边跨长度仅及主跨的24.3%。著名的法国布罗托讷(Brotonne)桥,1977年建成,主跨320米,其特点为采用独柱式塔、单面索,用悬拼与悬浇混合法施工的三向预应力混凝土箱形梁。美国帕斯科-肯纳威克桥,1978年建成,主跨299米,其特点为采用悬浮体系和重达270吨的全断面预制梁段。(见彩图)

折叠 铁路混凝土

最大跨度为主跨148.23米的联邦德国美因二号桥,其特点为铁路、公路与管道三用的独塔斜张桥,缆索采用迪维达格式粗钢筋组成,张拉简单精确,锚固可靠。

折叠 编辑本段 中国

1975年首次在四川建成云阳桥,分跨为34.91+75.84+34.91米。其后蓬勃发展,现建成10余座,均为预应力混凝土斜张桥。其中公路桥最大跨度为主跨220米的济南黄河斜张桥;铁路桥最大跨度为主跨96米的广西来宾红水河桥,是现今亚洲的创纪录者;1977年建成的台湾省淡水桥,分跨为67+134+134+67米。

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