桥梁工程课件第四篇　悬索桥与斜拉桥.pptVIP

第四篇　悬索桥与斜拉桥　　　　　　 第一章　悬索桥 第一节　悬索桥的构造 第二节　悬索桥的设计与计算简介 第二章　斜拉桥 第一节　斜拉桥的构造 第二节　斜拉桥的设计 第三节　斜拉桥计算简介 第四节　风振问题 第一章　悬 索 桥 　　悬索桥的特点是依靠固定于索塔的主缆支承梁跨(图4-1-1)，梁似多跨弹性支承梁，梁内弯矩与桥梁的跨度基本无关，而与吊索的间距有关。它适用于大跨、特大跨度桥梁。 第一节　悬索桥的构造 　　悬索桥主要由主缆、加劲梁、吊索、索塔、锚碇和鞍座六部分组成，如图4-1-1所示。 　　一、主缆 　　主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自重和吊索重外，又通过吊索承受加劲梁、桥面系恒载及活载。 　　(一)主缆结构 　　悬索桥大都采用双面主缆，一般是一侧布置一根，个别有一侧用两根主缆的设计。大多数悬索桥主缆由平行高强钢丝束股合成。由于架设方法的不同，平行钢丝束股分空中纺线法(AS法)与预制钢丝束股法(PPWS法或PS法)两种。 　　主缆外形多按六角形配置，一般有尖顶型和平顶型两种(图4-1-2a、b)，以采用尖顶形居多。图4-1-2c是预制钢丝束股每束股钢丝的排列。 　　(二)主缆防锈 　　目前悬索桥主缆通常都采用镀锌钢丝。为了进一步增强防锈蚀能力，在主缆索四周涂以锌粉膏等防锈剂，再用直径4mm软退火的镀锌钢丝缠绕，然后在上面再涂油漆，以形成双重防锈蚀措施。也有用合成树脂的塑料包缠主缆，但实例不多。为了完全防水，主缆箍处产生的间隙要填充密实材料，图4-1-3为钢丝包缠的防锈例子。 　　在锚碇区主缆分散开来，锚固到锚块，无法用镀锌钢丝缠绕，常采用在锚碇箱内吹风除湿措施，保持箱内空气干燥。 　　二、加劲梁 　　(一)加劲梁结构型式 　　悬索桥加劲梁主要有两种型式：钢桁梁和扁平钢箱梁。 　　钢桁架梁用钢量较多，适宜于需要双层桥面的桥。钢桁梁的桥面板可以是钢筋混凝土板或钢桥面板。钢桥面板一般与加劲梁分离，图4-1-4为日本因岛大桥加劲梁与桥面板断面图。 　　图4-1-5是塞文桥扁平钢箱梁的横截面。钢箱梁抗扭刚度大、构造简单、易于制造、重量轻、省钢、易于养护，已得到了广泛应用，但扁平钢箱梁只适用于单层桥面。 　　为保证钢板受压稳定，顶板加劲肋间距一般为30～40倍钢板厚，腹板、底板加劲肋间距可大些。横隔板间距一般为3～5m。 　　个别悬索桥也有采用混凝土箱梁，我国汕头海湾桥，加劲梁采用预应力混凝土箱梁，其断面形状及尺寸见图4-1-6所示。混凝土箱梁抗风性能好、自重大、结构刚度大、一般无需养护，但由于混凝土梁自重大，只宜在跨度不大(≤500m)的悬索桥中应用。 (二)加劲梁的支承形式 　　加劲梁在塔墩上的支承，分为简支与连续两种。简支形式的优点是：加劲梁构造简单；制造和架设时的误差对加劲梁无影响；简支的加劲梁不需通过桥塔，桥塔横向两塔柱的距离比连续加劲梁要小，因此其基础尺寸也相应小。连续梁并不省钢，它的优点是：梁端转角小，在索塔处不产生折角，有利车辆行驶；可以减少加劲梁的挠度。 　　三、吊索 　　吊索也称吊杆，它将加劲梁恒载和活载传递到主缆。 　　(一)吊索形式 　　吊索有直吊索和斜吊索两种(图4-1-7)。其上端通过索夹与主缆相连，下端与加劲梁连接。目前，大多采用直吊索。 　　吊索一般用钢丝绳制作，也有用钢绞线或用平行钢丝束股制作，少数小跨度悬索桥也有用刚性吊杆。图4-1-8是汕头海湾桥吊索断面图，由7根φ 45mm钢丝绳组成。每根钢丝绳由19根3mm镀锌钢丝捻制而成。 　　(二)吊索与主缆、加劲梁的连接 　　吊索与主缆的连接方式有鞍挂式和销连接式两种，如图4-1-9所示。两者都是通过主缆套箍与主缆连接。套箍由两个半圆筒合成，用高强度螺栓紧固。　　 鞍挂式的特点是： 　　索夹应力不直接受吊索拉力的影响，结构简单； 　　由于主缆倾斜角变化，套箍沟槽要随之变化，铸造型式多。 　　吊索与主缆的连接多用鞍挂式。 　　为了与加劲梁的连接，钢丝绳两头散开，伸入连接套筒，浇人合金使钢丝绳两端形成锚头。锚头通过垫圈以承压方式顶住加劲梁。对于桁架梁，一般是顶住上弦节点；对于扁平钢箱梁，一般是顶住其横隔板的加劲肋下端。图4-1-10是汕头海湾桥吊索与加劲梁连接图。 　　四、索塔 　　索塔是支承主缆的重要构件，恒载和活载大都通过索塔传到塔墩和基础。索塔还承受作用于塔身、加劲梁及主缆上的风力。 　　索塔的材料可以是混凝土或钢的。我国的悬索桥都采用混凝土塔。 索塔型式分顺桥方向与横桥方向。顺桥方向为柱型等宽或从塔顶向塔底以一定坡度扩大，塔底固定(图4-1-11a)。横桥方向为底部固定的平面桁架或刚架或混合式(图4-1-11b、c、d)。混凝土塔宜