自锚式悬索桥的发展与施工创新.docx

自锚式悬索桥的发展、施工与技术创新摘要：作为一种相对年轻的桥型，自锚式悬索桥在建设工程中的应用越来越广泛，虽然完形美观，施工方便，但是跨度限制也是其致命弱点。本文通过对自锚式悬索桥的发展历程和结构受力分析，对这种桥型作出比较详细的阐释，同时着重介绍了自锚式悬索桥在施工工艺上的特点，并介绍了几种富有创新性的新型施工工艺。关键字：自锚式 悬索桥 施工 主缆 吊杆 自锚式悬索桥是悬索桥的一个特殊形式，与一般的悬索桥相比，自锚式悬索桥不需要庞大的锚锭，而是把主缆锚固到桥面或加劲梁的两端，节省了费用，又使得外观造型简洁美观。此外，对于自锚式的悬索桥，主梁要承受较大的轴力，从受力角度讲使主梁受力大为改善，从施工角度来看，由于受轴力影响，其跨度不可能过大，适合于中等跨度的桥梁。一 自锚式悬索桥的发展自锚式悬索桥的发展只有100多年的历史，而相比于拥有1000多年历史的悬索桥来说，它还处于相当年轻的阶段。19世纪后半叶，来自奥地利和美国的工程师分别构思出自锚式悬索桥的造型，并于1870年在波兰建造了一座小型的铁路自锚式悬索桥。2O世纪初，德国开始建造自锚式悬索桥，1915年，科隆的莱茵河上建造了第一座大型自锚式悬索桥——科隆一迪兹桥，该桥主要是受地质条件的限制而设计的，此桥主跨185m，用支架法施工主梁。虽然该桥在1945年被毁，但原来桥上的钢箱梁仍保留至今。世界各国的设计师都认为该桥是一种创新，它的出现影响了其它桥梁的设计，特别是在宾夕法尼亚的匹兹堡跨越阿勒格尼河的3座桥和日本东京的清洲桥。科隆一迪兹桥建成后的25年间德国在莱茵河上又建造了4座悬索桥，其中，最著名的是1929年建成的科隆一米尔海姆桥，该桥主跨315m，是当时欧洲最大的悬索桥，目前它仍保持着自锚式悬索桥的跨径纪录。德国工程师在1930~1940年间继续修建自锚式悬索桥，但在战后修复工作中，斜拉桥占了主导地位，尤其是随着杜塞尔多夫3座斜拉桥群体的建成，斜拉桥开始流行于世界各地。40年代塔科马桥风毁事故后，悬索桥的建造步入了低谷阶段。1954年德国工程师在杜伊斯堡完成了跨径230m的自锚式悬索桥后，世界上没有再建造这种桥。上世纪90年代，日本和韩国重新推出了这种桥型，并且注入了新的元素。1990年建成的日本此花大桥为单索面自锚式公路悬索桥，跨径布置为120m+300m+120m，主缆垂跨比1：6，采用倾斜吊杆，加劲梁为钢箱梁，主塔为花瓶型；1999年建成的韩国永宗大桥为双索面公铁两用自锚式悬索桥，跨径布置125m+300m+125m，垂跨比1：5，采用竖直吊杆，索面倾斜，花瓶型主塔，加劲梁是桁架梁与钢箱梁的双层组合结构，上层通行汽车，下层铺设铁路。这两座桥成为现代自锚式悬索桥的典型代表。而在国内，自锚式悬索桥的发展历史更为短暂，只有不到十年时间，且以人行桥居多，主要是为了满足城市景观的需求。国内所建造的自锚式悬索桥的结构形式丰富多样，材料选择不拘一格。从加劲梁的构造上来说，有钢混叠合梁、桁架梁、钢箱梁、混凝土箱梁、混凝土边主梁；有漂浮式体系，也有在桥塔处设置支座的支承体系；从造型上来说，多数采用了双塔多跨式结构，佛山平胜大桥为独塔单跨式结构，还建成了独塔双跨式的人行自锚式悬索桥；在加劲梁的材料使用方面，我国桥梁设计者首次提出了混凝土自锚式悬索桥的概念，即以钢筋混凝土代替钢作为加劲梁材料，并且成功地建成了几座这种类型的悬索桥。1999年通车的浙江省诸暨市烷江桥是我国最早修建的自锚式悬索桥之一，跨径为150米，塔高为16.2米，桥面宽10米，此桥由著名的上海林同炎李国豪土建工程设计咨询有限公司设计。而在2000年建成的桂林丽泽桥则是城市桥梁的代表作，设计师采用了自锚式钢桁梁柔软悬索桥方案，充分展示了自锚式悬索桥的独特魅力。丽泽桥全长达到120米，主跨径为60米，桥宽26米，两座主塔高17米，由桂林市市政综合设计院设计，成为桂林市著名的景点之一。位于大连金石滩的金湾桥是世界上第一座钢筋混凝土自锚式悬索桥，建于2002年，全桥长198米，它采用了新的结构形式，造价低而且设计独特。渐渐地，自锚式悬索桥因其造型独特，设计新颖而逐步得到大众的认同，不断有新的桥梁工程得以实施，包括2003年建成通车的苏州竹园大桥，目前最宽的自锚式悬索桥——浙江平湖市东湖风景区海盐塘桥，以及2004年通车的天津子牙河大桥等等。简要归纳自锚式悬索桥的优缺点的话主要有如下几个方面。优点：①没有锚碇，造型美观简洁，美化城市景观；②可以在地质条件较差的地区修建；③结构形式灵活多样；④采用混凝土加劲梁省去大量预应力器具。存在的问题和缺点：①施工控制困难；②在支架上施工时需要大量支架；③锚固体应力分布复杂；④跨径受到限制；⑤混凝土加劲梁存在收缩徐变的问题，而采用钢梁则用钢量较大。自锚式悬素桥有如下特点：(1)在外形结构上，