4.  悬索桥

悬索桥(也称吊桥)是用悬挂在塔架上的强大缆索作为主要承重结构,在桥面系竖向荷载作用下,通过吊杆使缆索承受很大的拉力,缆索锚于悬索桥两端的锚碇结构中,为了承受巨大的缆索拉力,锚碇结构需做的很大(重力式锚碇),或者依靠天然完整的岩体来承受水平拉力(隧道式锚碇),缆索传至锚碇的拉力可分解为垂直和水平两个分力,因而悬索桥也是具有水平反力(拉力)的结构。现代悬索桥广泛采用高强度的钢丝成股编制形成钢缆,以充分发挥其优良的抗拉性能。悬索桥的承载系统包括缆索、塔柱和锚碇三部分,因此结构自重较轻,能够跨越任何其他桥型无法达到的特大跨度,悬索桥的另一特点是,受力简单明了,成卷的钢缆易于运输,在将缆索架设完成后,便形成了一个强大的结构支承系统,施工过程中的风险相对较小。

在所有桥梁体系中,悬索桥的刚度最小,属柔性结构,在车辆荷载作用下,悬索桥将产生较大的变形,例如跨度1000m的悬索桥,在车辆荷载作用下,L/4区域的最大挠度可达3m左右。另外,悬索桥风致振动及稳定性在设计和施工中也需予特别的重视。

悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,论文网可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型(从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型)。但从发展趋势上看,斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件,若能采用隧道式锚碇,悬索桥在千米以内,也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析,就目前的建材水平,悬索桥的最大跨径可达到3500m左右。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。悬索桥跨径增大,如上所述当跨径达3500m时,动力问题将是一个突出的矛盾,所以,对特大跨桥梁,已提出用悬索桥和斜拉桥相结合的“吊拉”桥型。

悬索桥结合地形、地质、水文可采用单跨悬吊、双跨不对称悬吊和三跨悬吊。据查,世界上悬索桥多为单跨悬吊,其次是不对称双跨和三跨简支悬吊。三跨悬吊连续体系最少。丹麦大带桥,三跨悬吊连续,其跨径为535m+1624m+535m;中国的厦门海沧大桥,三跨悬吊连续,其跨径为 230m+648m+23Om,可称世界同类桥梁的第二位。

主缆的施工方法:空中纺线法(AS);索股法(PWS)。我国几座悬索桥均采用PWS法。索股采用φ5mm镀锌钢丝,由91或127根φ5组成一根索股,根据受力钢缆由不同数量索股组成。

我国今后还会在长江、海湾修建更大跨径的悬索桥;一般加劲梁仍用钢箱;塔、锚用混凝土,但应对大体积混凝土水化热的冷却降温措施加以研究;悬索桥风动稳定还需进一步研究;钢箱梁的桥面铺装,我国已建成的几座悬索桥,都存在问题,今后应进一步研究钢箱梁桥面铺装材料、钢箱除锈、清洁、铺装的粘结以及施工工艺等。

5  斜拉桥

斜拉桥由塔柱、主梁和斜拉索组成。它的基本受力特点是:受拉的斜索将主梁多点吊起,并将主梁的恒载和车辆等其他荷载传至塔柱,在通过塔柱基础传至地基,塔柱基本上以受压为主。跨度较大的主梁就像一条多点弹性支承(吊起)的连续梁一样工作,从而使主梁内的弯矩大大减小。由于同时受到斜拉索水平分力的作用,主梁截面的基本受力特征是偏心受压构件,斜拉桥属于高次超静定结构,主梁所受弯矩大小与斜拉索的初张力密切相关,存在着一定最优的索力分布,使主梁在各种受力状态下的弯矩(或应力)最小。

斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有3O余座,仅次于德国、日本,而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。我国一直以发展混凝土斜拉桥为主,近几年我国开始修建钢与混凝土的混合式斜拉桥,如武汉长江第三大桥,主跨618m。我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。

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