斜張橋

斜張橋

又稱“斜拉橋”。用通過或固定在橋墩塔架上的若干斜索吊住主梁的橋樑。由斜索、塔墩和主梁組成。斜索採用高強度鋼絲繩(或鋼纜),梁身用預應力混凝土或鋼材製成。特點是梁身高度小、橋下淨空大、用料較省、便於施工。適用於建造大跨度橋樑。

基本介绍

  • 中文名:斜張橋
  • 又稱:斜拉橋
  • 特點:梁身高度小、橋下淨空大
  • 類型:加拿大安納西斯島橋
構造,纜索,塔柱,主梁,輔助墩,分類,設計特點,外國,公路鋼,鐵路,公路混凝土,鐵路混凝土,中國,

構造

斜張橋的主要組成部分有纜索、塔柱、橋墩、橋台、主梁和輔助墩等(圖1a)。

纜索

用以懸吊主梁,將其上荷載傳遞給塔柱與橋墩(合稱塔墩)。索形布置主要有三種:①輻射形(圖1a)。聯邦德國、法國稱為扇形。斜索吊點集中在塔頂,這種布置最省鋼索,更適用於用纜索懸吊主梁於塔上的懸浮體系。②豎琴形(圖1b)。斜索皆平行布置宛如豎琴,故名。用鋼量多,但較美觀。③折中形(圖1c)。英國、美國稱為扇形。系輻射形與豎琴形的折中形式,用鋼量居中。
斜張橋斜張橋

塔柱

為橋墩以上支承纜索的結構,可用鋼筋混凝土或鋼材建成。塔柱與橋墩的連線方式有三種:①塔柱與橋墩固結。簡稱塔墩固結(圖2a、b、c)。這種結構整體穩定性好,主梁支點反力小,施工方便,但墩底受彎矩很大。②塔柱與橋墩分開。塔柱與主梁固結,而與橋墩分開,簡稱塔梁固結(圖2e),可克服墩底彎矩過大的缺點,但主梁中間支點反力很大,要求特大噸位的橋樑支座,引起構造上的困難。③塔柱與橋墩鉸接。簡稱塔墩鉸接。也能減小墩底彎矩,但構造與施工均麻煩,整體穩定性也差,甚少採用。
斜張橋斜張橋
順橋軸方向塔柱的立面形式,常用的為柱形或A字形。而橫橋方向的形式甚多,有雙柱形、門形、倒V形、菱形與獨柱形等(圖2)。
塔柱形式與索麵布置有關。例如雙柱形、門形用於設定在主梁兩側的雙平行索麵;倒V形、菱形用於雙傾斜索麵;獨柱形則用於沿橋中線設定的單索麵。
雙柱形與門形塔柱施工方便;倒V形施工麻煩,基礎面積大,但對抗風穩定性好;菱形可減小基礎面積;獨柱形外形輕巧,但主梁必須選用抗扭剛度大的箱形截面。

主梁

直接支承橋面並錨固斜纜索。其結構形式主要有:①連續梁(圖3a)。整體性好,抗風、抗震能力強,剛度大,行車舒適。在預應力混凝土梁中要受徐變與收縮產生附加力的影響,但可用半懸浮體系予以大大減小。②帶掛孔的單懸臂樑(圖3b)。結構外部是靜定的,適用於軟土地基,可以消減混凝土的徐變收縮影響,但結構剛度差。纜索受力大於連續梁,撓度大,不利於高速行車。③T型剛構(圖3c)。除可利用懸臂拼裝(灌築)法施工(見橋樑施工)外,其優點同單懸臂樑,缺點是墩內彎矩大。三種結構形式中,以採用連續梁較多。在雙跨獨塔式斜張橋中,均採用連續梁。
斜張橋斜張橋
主梁的橫截面形式,主要有三種:①箱形截面(圖4a)。因系閉合式截面,抗扭剛度甚大,尤適用於單面索的獨柱式斜張橋。②半封閉式三角箱形截面(圖4b)。兩側具有流線型的三角形箱梁,有很好的抗風穩定性。③槽形截面(圖4c)。橋樑建築高度(見橋樑)低,有利於爭取橋下淨空高度,降低引線或引橋標高。

輔助墩

設於邊孔內的橋墩,用以減小跨中撓度,提高全橋剛度,並可改善邊孔主梁的受力,當邊孔梁底離地面不高時,宜增設輔助墩。

分類

按主梁材料分
有鋼斜張橋、混凝土斜張橋和兩者結合的結合梁斜張橋。鋼斜張橋主梁較輕,跨越能力大,施工方便,但用鋼量大,養護費用高,造價偏高。混凝土斜張橋反之,且具有剛度大,抗振性能好,噪聲小等優點,採用較多。用鋼筋混凝土橋面板的結合梁(見實腹梁橋)做斜張橋,用鋼不多,噪聲小,可減輕重量,在大跨度橋中有較大競爭力。
按橋塔設定分
有多塔(含雙塔)斜張橋與獨塔斜張橋。前者用於多跨,後者用於雙跨,當橋位處無設定高引橋的必要時,以選用獨塔斜張橋為好,可以減少工程費用,對結構受力與抗震均有利。
按索麵形式分
有雙平行索麵斜張橋(圖2a、 b)、雙傾斜索麵斜張橋(圖2c、 d)與單索麵斜張橋(圖2e)。雙平行索麵斜張橋的纜索,在兩個鉛垂平面中布置,是最常用的一種。雙傾斜索麵斜張橋,纜索布置在兩個傾斜面內,具有良好的抗風穩定性,適用於大跨度。單索麵斜張橋的纜索只布置在一個鉛垂直面,適用於公路橋與城市橋。單雙索麵配合的斜張橋,其主跨用單索麵,而邊跨用雙斜索麵,使獨柱塔三面受力,非常穩定,可減小獨柱尺寸,以利行車。
按主梁支承形式分
有剛性鉸式支承斜張橋與懸浮體系斜張橋。前者在主梁支點處設支座,在塔梁結合體系中,全部反力直接傳給墩台;而在塔墩結合體系中,部分反力由支座傳給墩台,部分反力由斜索傳至塔頂,通過塔柱傳給塔墩,反力分配可由支座頂得鬆緊而定。後者梁在塔墩上不設支座,而是用纜索懸掛在塔上,支點反力通過塔柱傳給橋墩。這種體系對消減混凝土徐變和抗震都有利,並可減小主梁支點處的內力,但為保證施工時穩定性好,須加設臨時支座。

設計特點

主要須滿足抗風與抗震的要求以及控制全橋的變形。為此,首先強調主孔的跨、寬比不大於20,最好不大於15;其次是主梁的寬、高比要大於 8、至少要大於 7並加風嘴(見懸索橋),相應的索距要減小到10米以下(為了配合施工往往取5~6米)。此外,用雙傾斜索麵比用雙平行索麵的抗風穩定性好,可以抵抗對主梁不利的扭轉振動。
在多塔斜張橋中,如採用預應力混凝土連續梁結構,因混凝土徐變收縮,則在主梁的無索區要產生拉力與彎矩,須採取措施克服。在獨塔斜張橋中,因主梁可自由伸縮,不產生這一問題。而在多塔斜張橋中,則宜在主梁合龍前用對頂法消減甚至於預儲徐變收縮量。
斜張橋的斜纜索存在一定的垂度,隨索力的大小而變化,從而影響整個結構的受力與變形。在跨度大或索力變化幅度大時影響較大,須用精密的計算方法和電子計算機分析結構受力。對一般情況,則可用鋼索的修正彈性模量(簡單考慮纜索垂度影響的彈性模量)求解。錨固纜索用的錨具易疲勞破壞,宜選用具有高疲勞強度的錨具。在設計中還需考慮防止纜索鏽蝕的措施。

外國

公路鋼

首先建成的是瑞典的斯特倫松德(Str?msund)橋,1955年建成,主跨182.6米。當今最大跨度為 404米的法國聖納澤爾橋,1975年建成,其特點為邊孔帶一段中孔的懸臂全部浮運頂升就位,塔墩則在頂升鋼樑過程中逐步築高;中孔中部分段拼裝,用導流器解決了風振問題。獨塔斜張橋的最大跨度為聯邦德國的杜塞道夫-弗萊赫(Düsseldorf-Flehe)橋,1978年建成,主跨367.25米,其特點為邊孔採用預應力混凝土和主孔用鋼的混合體系。(見彩圖) 斜張橋

鐵路

最大跨度為南斯拉夫的薩瓦橋,1980年建成,主跨254米,索距達50米,鋼樑太輕,要靠加道碴壓重,才能避免疲勞破壞的危險。

公路混凝土

1962年首先在委內瑞拉建成的馬拉開波橋,主跨5×235米,開創了這種橋的先例。創紀錄的是1983年建成的西班牙盧納橋,主跨達440米,其特點為梁高僅2.5米,跨、高比為176,寬、高比為9,邊跨長度僅及主跨的24.3%。著名的法國布羅托訥(Brotonne)橋,1977年建成,主跨320米,其特點為採用獨柱式塔、單面索,用懸拼與懸澆混合法施工的三向預應力混凝土箱形梁。美國帕斯科—肯納威克橋,1978年建成,主跨299米,其特點為採用懸浮體系和重達270噸的全斷面預製梁段。(見彩圖)

鐵路混凝土

最大跨度為主跨148.23米的聯邦德國美因二號橋,其特點為鐵路、公路與管道三用的獨塔斜張橋,纜索採用迪維達格式粗鋼筋組成,張拉簡單精確,錨固可靠。

中國

1975年首次在四川建成雲陽橋,分跨為34.91+75.84+34.91米。其後蓬勃發展,現建成10餘座,均為預應力混凝土斜張橋。其中公路橋最大跨度為主跨220米的濟南黃河斜張橋;鐵路橋最大跨度為主跨96米的廣西來賓紅水河橋,是現今亞洲的創紀錄者;1977年建成的台灣省淡水橋,分跨為67+134+134+67米。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們