悬索桥结构特点、体系类型、总体布置、基本构造优质PPT.pptx

1、形成了美式悬索桥体系，主缆采用纺丝法，加劲梁采用桁架梁，桥塔以钢塔为主；第四代悬索桥：形成了以流线形扁平钢箱为主要特征的英 式悬索桥。,3、悬索桥的发展：四,3.1悬索桥的组成,与特点个阶段,5,3.1悬索桥的组成与特点,4、悬索桥的受力特点在竖向荷载作用下，荷载通过吊杆使缆索产生拉力，并传递到 岸上巨大的锚碇上，锚碇受竖向和水平力；受拉主缆为主要承重构件，不存在失稳，材料性能利用率高；结构简单轻便，受力简单明了，加劲梁受力小，建筑高度小，纤细美观；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 大稳定的结构支承系统，施工过程中的风险相对较小；具有其它桥型无与伦比的特大跨度；也减少了下

2、部结构造价；锚碇大，柔性结构，刚度小，变形与振动大，对动荷载要求较高；抗风稳定性差。（悬索桥风毁）,6,3.1悬索桥的组成与特点,悬索桥风毁实例美国塔科玛海桥桥梁类型：悬索桥 所在地：美国主跨：853.4米建成时间：1940年桥梁特色：悬索桥风毁事故。1940年通车仅4个月美 国塔科玛海桥，被风速仅为19m/s的风吹毁由此开 创了大跨索桥风振理论的研究和风洞试验；,7,1 中跨扭转,2 扭转的严重程度：右侧人行道比左侧高8.5m,3 该开始破坏时，有一块砼桥面掉入水中,4 第一轮破坏后的样子,5 中跨破坏后，边跨 的松弛、下垂现象,6 桥刚倒塌后的照片,3.1悬索桥的组成与特点,1940年 1

3、1月7日上午1100 刚开通4个月的塔科玛大桥（悬索桥）由于风致振动而倒塌！,Flash,8,3,系,体,的结构,桥,索,.2悬,按悬吊跨数分：独塔双跨桥 单跨悬索桥 三跨悬索桥 多跨悬索桥 联袂悬索桥,按结构形式分：美国式吊桥 英国式吊桥 混合式吊桥,带斜拉索的吊桥斜拉悬吊混合体系桥,按加劲梁支承构造分：单跨两铰加劲梁吊桥 三跨两铰加劲梁吊桥 三跨连续加劲梁吊桥,柔性悬索桥 刚性悬索桥,刚性缆索体系悬索桥,地锚式自 锚式,洞口淘金桥,按主索形式分：单链式双链式,大桥，主跨288m，主梁为高强预应力悬拼施工，最大吊重为76,1997年建成的贵遵高等级公路乌江 预应力薄壁箱梁，采用全截面缆吊 吨

4、，是世界首座吊拉组合桥。按有无加劲梁分：按锚固形式分：,9,3.3悬索桥的总体布置,总体布置应考虑的结构特性：跨度比：0.30.5；单位桥长所需钢材随跨度比减小而增大;减小跨度比对结构刚度与桥梁变形有利特大跨度：0.20.4;垂跨比：垂跨比越大，整体刚度越小1/121/10；宽跨比：中小跨径桥梁1/20，悬索桥：1/60-1/40；高跨比：桁架式：1/1801/70；钢箱梁：1/4001/300;加劲梁支承体系：三跨悬索桥主梁在桥塔处大多为非连续；梁高：钢箱梁高宽比一般在1/111/7；主缆与加劲梁的连接：特殊情况时；吊索间距：跨径80200m吊桥，吊杆间距一般取58m；跨径增大，吊杆间距也应

5、增大，有时达20m左右。,10,3.4悬索桥的基本构造,悬索桥的基本构造：主 缆吊索及索夹 主塔锚碇 加劲梁索 鞍,11,主缆材料有效拉应力大；拉伸延伸率小；弹模大；截面密度大；疲劳强度高、徐变小；成缆锚固及防锈容易；价廉物美。类型钢丝绳主缆：钢绞线绳、螺旋钢丝绳、封闭式钢绞线索等，适于600米以下；平行丝股主缆：采用空中绕线法AS法或者预制丝股法PS 法），适于400米以上，是现代悬索桥主缆的主流结构类型。大跨多采用耐疲劳的高强钢丝，因为钢绞线虽然施工方便，但弹模较低使结构变形增大，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。,悬索桥的构造主缆,12,结构形式双面平行主缆（绝大多数

6、）；单面主缆；空间主缆；复式主缆（双链吊桥：朝阳大桥）。截面形状（六角形）尖顶形：将钢丝索故在竖向排列，列间插放隔片有助于通风和保持真圆度较高的截面形状，截面温度均匀。主缆施工之初的钢丝定位较难。平顶形：下层的钢丝索股会受到较大的挤压力，截面水平直径较竖向直 径大。方阵式：竖横双向均利于插放隔片，钢丝束股数目较为灵活，紧缆机操 作时也较容易形成圆形截面。,悬索桥的构造主缆,13,方阵式主缆断面,施工中的主缆断面,悬索桥的构造主缆,14,主缆编制方法AS法：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根 钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可 达400500根）编扎成一根索股。钢束股数较少，便

7、 于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所 需劳动力也较多。PS法：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆 的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设 备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、1275左右 钢丝，最重可达40吨。,悬索桥的构造主缆,15,AS法示意图,悬索桥的构造主缆,AS法示意图,悬索桥的构造主缆主缆断面,17,悬索桥的构造主缆主缆断面（排列形式：尖顶型、平顶型）,18,主缆的防护（不可更换的主要受力构件，必须防腐）锈蚀原因：架设期间水份进入；防护完成后因主缆线形变化、温度变化引起伸缩而导致粗糙表面的油漆开裂和索夹上受损 的密封部位开裂，水的渗入导致主缆湿度高而锈

8、蚀。防护方法：施工期间镀锌钢丝外涂底漆或者树脂类，然后手 工满刮腻子，再缠绕钢丝（退火镀锌4钢丝），最后作外 涂装。改良措施：以S 形截面的缠绕钢丝代替圆端面钢丝，使主缆表面光滑、丝丝相扣，油漆不易开裂、水不能渗入。开空气导入法：将除湿机产生的干燥空气用管道输送，通过 入口索夹输入主缆，经出口索夹排出主缆（出入口索夹间距 140米左右），一般可维持相对湿度在40以下。,悬索桥的构造主缆,19,吊索布置形式：竖直；倾斜（提高整体振动时的结构阻尼值）。材料：刚性吊杆（少量小跨：圆钢或钢管）；柔性吊索：钢丝绳或者平行钢丝索（多采用）。钢丝绳索绳心式：以一股钢丝绳为中央形心，外围用钢丝束股围绕扭 绞而

9、成。股心式：7股钢丝束股扭绞而成，中央一股为股心。注意：钢丝束股的扭绞方向与其间钢丝的扭转方向相反。平行钢丝索（PWS）：多根57镀锌钢丝外加PE套管。,悬索桥的构造吊索及索夹,20,以高强螺栓相连接，依靠高强足够索夹固定位置的摩擦阻力，空隙，以保证螺栓拉力，空隙 表面加工后不能磨光。,索夹作用：刚性索夹与柔而松的主缆索体力来保证主缆在受拉产生收缩变形时也不致滑动。构造：六边形（中小跨）：少用；圆形：一对铸钢半圆构件 螺栓拧紧后的拉力来提供 两半圆构件之间留有一定 内填防腐料；索夹半圆内骑跨式：索夹上半部有4各凸肋形成两条凹槽；销铰式：下侧半索夹下带有耳式吊板供销铰连接用。,悬索桥的构造吊索及

10、,索夹间的连接为不稳定连接。依靠摩擦,21,吊索与索夹的联结方式（钢丝绳）4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳索绕跨在索夹顶部的 嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索，索夹 分左右两半。双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳索或 平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。索夹分上下两 半。,悬索桥的构造吊索及索夹,22,吊索与主缆连接4股骑跨式,23,吊索与主缆连接 双股销铰式索箍 索夹,24,图为香港青马桥,25,桥塔材料：圬工（古老、小跨简易）；钢筋砼（框架式；实心矩形 或者箱形）最高155米；钢（框架式、桁架式；箱形、多格 箱

11、形、H形）。桥塔纵向结构形式：摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，适 于小跨。柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，适 于大跨。刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形，多用于 多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减 小加劲梁内的应力。,悬索桥构造塔,26,悬索桥构造塔,桥塔横向结构形式：刚构式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工 时稍显困难。混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济 性能。塔柱横向可竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。现代认为钢筋砼刚构式桥塔是

12、悬索桥的桥塔最佳选择。,27,悬索桥构造塔柱截面形式,28,锚碇：用于地锚式悬基本组成：主缆的锚碇架及固定装置、锚块、锚块基础。基本分类：重力式锚碇、隧道式锚碇、岩锚。重力式锚碇：依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与 地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻力来抵抗。前锚式：主缆采用PS法施工时的缆索锚固方式，支承（定 位）钢构架与传力钢构架的结合。后锚式：主缆采用AS法施工时的缆索锚固方式，铸钢索靴 与眼杆的结合。现代预应力锚拉工艺：近期已经陆续取代前两者。,悬索桥构造锚,碇索桥,29,悬索桥构造锚,碇,隧道式锚碇（岩洞式）：主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁

13、与 拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。岩锚（岩孔锚）：各索股先分散在各个岩孔内（每股一个孔），最后再进入锚 固室。主缆经散索鞍转向并在散索室分散后，每根钢丝索锚 拉在钢杆上，钢杆再锚拉在浇注在传力块体内的锚板上，各 钢杆与插放在各钻孔内的后张力筋连接，力筋最后在锚固室 内张拉后防腐。,30,重力式锚碇外观图,31,青马大桥锚碇索靴,32,当主缆在锚碇前墙处需要展开成丝股并改变方向时，则需 设置主缆支架。主缆支架可以设置在锚碇之外，也可以设 置在锚碇之内。主缆支架主要有三种形式：钢筋混凝土刚 性支架、钢制柔性支架及钢制摇杆支架。,悬索桥构造锚碇,33,特殊锚碇多跨悬索桥的共用锚墩三角形

14、空腹构架式重力锚平板式重力锚软土层中的深基础重力锚,悬索桥构造锚碇,34,三角形空腹构架式重力锚,35,丹麦大海带桥,36,钢桁架的横截面：双层公路桥面钢桁架梁公铁两用的双层桥面钢桁架梁 单层桥面钢桁架梁流线型闭合式桁架箱梁香港青马大桥钢桁架加劲梁的特点：通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度 较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。,悬索桥构造加劲梁,37,钢箱梁的特点,采用正交异性钢桥面板和带加劲肋的薄钢板组成，能充 分发挥薄钢板比厚钢板力学性能好的优点，利于焊接，同时，正交异性板具有很高的承载力，截面设计更为经 济合理。,为提高梁体抗失稳能力，纵向每隔一定间距设置框架横 联或横向联结系，相邻两横联之间可加设横向加劲肋，支座处横联更应加强；为保证翼缘板及腹板屈曲稳定，受压区架设纵向加劲肋（多为闭口纵肋：抗扭刚度大；屈曲稳