斜拉桥与悬索桥优秀PPT.ppt
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1、4 4 斜拉桥斜拉桥4.1 4.1 总体布置总体布置4.2 4.2 斜拉桥的构造斜拉桥的构造 4.3 4.3 斜拉桥的计算斜拉桥的计算1第五章 其它体系桥梁4.1.1 4.1.1 概述n一、斜拉桥的组成(见附图)斜拉桥由斜拉索、塔柱和主梁组成n二、斜拉桥的主要特点2第五章 其它体系桥梁斜拉桥简图 3第五章 其它体系桥梁4第五章 其它体系桥梁二、斜拉桥的主要特点1、斜缆是主梁的弹性支座,使主梁跨度减小,节约材料并增大了桥梁的跨越实力2、斜缆的水平分力相当于混凝土梁的预压力,可提高抗裂性能3、建筑高度小,可增大桥下净空4、结构灵活美观5、高次超静定结构,设计计算困难6、拉索两端的连接构造困难7、施
2、工限制要求严格(张拉程度要求相同)5第五章 其它体系桥梁4.1.2 4.1.2 孔跨布局一、双塔三跨式可跨越较大河流,为了在视觉上清晰地表现主跨,边跨L1与主跨L2与比例应小于0.5。6第五章 其它体系桥梁二、独塔双跨式一般接受不对称形式,主跨和边跨之比为0.50.6,但多数接近于0.66倍。跨度较小时,也可接受单跨。7第五章 其它体系桥梁三、三塔四跨和多塔多跨式斜拉桥和悬索桥一样,很少接受三塔四跨和多塔多跨式。缘由就是多塔多跨式斜拉桥中间塔塔顶没有端锚索来有效限制它的位移,已经是柔性结构的斜拉桥或悬索桥接受多塔多跨式使结构柔性进一步增大,变形过大。如必需接受多塔多跨式斜拉桥时,可将中间塔做成
3、刚性索塔。8第五章 其它体系桥梁三塔斜拉桥(湖南洞庭湖大桥)9第五章 其它体系桥梁四、协助墩和边引跨10第五章 其它体系桥梁4.1.3 4.1.3 索塔布置一、索塔的形式1、纵向形式(见附图)单柱形、倒V形或A形、倒Y形。2、横向形式(见附图)(1)单索面桥:单柱形、倒V形或A形、倒Y形。(2)双索面桥:双柱式、门式、H形、倒V形、倒Y形11第五章 其它体系桥梁 桥塔的纵向形式 12第五章 其它体系桥梁索塔的横向形式-1 13第五章 其它体系桥梁索塔的横向形式-214第五章 其它体系桥梁二、塔的高跨比双塔:H/l2=1/41/7,单塔:H/l2=1/2.71/4.7辐射式或扇式:260300,
4、竖琴式:210300。15第五章 其它体系桥梁4.1.4 4.1.4 拉索布置一、索面位置(1)双索面平行双索面:作用在桥梁上的扭矩可由拉索轴力来反抗,主梁可接受抗扭刚度较小的截面斜向双索面:两个索平面的上端均向内侧倾斜。(对桥面梁体反抗风力扭振特殊有利)(2)单索面(拉索对抗扭不起作用,主梁接受抗扭刚度较大的截面)设置在桥梁纵轴线上。16第五章 其它体系桥梁索面布置形式 17第五章 其它体系桥梁二、索面形态(1)辐射式拉索上端锚固于塔柱同一位置,成辐射状。特点:拉索倾角大,受力较小;但塔身自由长度大,对塔身受力不利;且塔顶锚头拥挤。(2)平行式(竖琴式)各斜索相互平行,但倾角相同特点:与塔柱
5、的连接点分散,连接构造易处理;但斜索倾角小,对其受力不利,且斜索用量较大。18第五章 其它体系桥梁(3)扇形(用的较多)外形与受力特点介于以上两者之间,应用最为广泛。(4)星式 斜索下端合并锚于边跨梁端与桥台上,可减小跨中挠度,但斜索倾角最小,接受较少。19第五章 其它体系桥梁索面形态20第五章 其它体系桥梁三、索距的布置(1)稀索 对钢梁 间距约3060m对混凝土梁 间距约1530m(2)密索 间距约515m优点:索间距小,可使主梁弯矩减小目前斜拉桥大多接受密索布置。21第五章 其它体系桥梁稀索和密索 22第五章 其它体系桥梁4.1.5 4.1.5 主要结构体系斜拉桥的结构体系,可以有几种不
6、同的划分方式:(1)依据塔、梁、墩相互结合方式:漂移体系、半漂移体系、塔梁固结体系和刚构体系;(2)依据主梁的连续方式:连续体系和T构体系;(3)依据斜拉索的锚固方式:自锚体系、部分地锚体系和地锚体系;(4)依据塔的高度不同,有常规斜拉桥和矮塔部分斜拉桥体系。23第五章 其它体系桥梁一、漂移体系塔墩固结,塔梁分别,主梁除两端支承于桥台处,全部用斜索吊起,其结构形式相当于在单跨梁加斜索。特点:可削减主梁在支点的负弯矩,但须施加横向约束。缺点是:悬臂施工时,塔柱处主梁需临时固结,成桥后解除临时固结时,主梁会发生纵向摇摆。为防止纵向漂移体系斜拉桥产生过大的摇摆,特别有必要在斜拉桥塔上的梁底部位设置高
7、阻尼的主梁水平弹性限位装置。二、半漂移体系塔墩固结,主梁在塔墩上设置竖向支撑(固定铰和活动铰,可以是一个固定支座三个活动支座,也可以是四个活动支座,但一般均设活动支座,以避开由于不对称约束而导致不均衡温度变位,水平位移将由斜拉索制约),其结构形式属于有弹性支承的连续梁特点:具有连续梁的优点。24第五章 其它体系桥梁三、塔梁固结体系塔梁固结并支撑在墩上。特点:主梁的内力与挠度干脆同主梁与索塔的弯曲刚度比有关,这种体系的主梁一般只在一个塔柱处设置固定支座,而其余均为纵向活动支座。优点是显著减小主梁中心段承受的轴向拉力,并且索塔和主梁的温度力微小。四、连续刚构式(刚构体系形式)主梁与塔、墩固结形成整
8、体,其结构形式是有弹性支承的连续刚构。特点:便于平衡对称施工,反抗跨中变形的刚度较大25第五章 其它体系桥梁五、T构体系T构体系斜拉桥与刚构体系的区分主要是主梁跨中区域无轴拉力,具体做法两种:在斜拉桥主跨中心部分插入一小跨悬挂结构,以剪力铰代替悬挂结构,这种铰的功能是只传递弯矩、剪力,不传轴力。六、部分地锚体系在主跨很大边跨很小的特殊状况下,少数斜拉桥接受部分地锚式的锚拉体系。26第五章 其它体系桥梁七、矮塔部分斜拉桥 由力学学问可知:在截面相同的状况下,塔的抗水平位移刚度与塔高的三次方成反比,因而塔高降低则塔身刚度快速提高,但塔高降低后拉索的水平倾角也将减小,拉索对主梁的支撑作用减弱,而水平
9、压力增大,这相当于拉索对主梁施加了一个较大的体外预应力。矮塔部分斜拉桥由于拉索不能供应足够的支撑刚度,故要求主梁的刚度较大。具有以下特点(1)塔较矮,(2)梁的无索区较长,没有端锚索,(3)边跨与主跨的比值较大,一般大于0.5,(4)梁高较大,高跨比为1/301/40,甚至做成高度梁,(5)拉索对竖向恒活载的分担率小于30%,受力以梁为主,索为辅,(6)由于梁的刚度大,活载作用下斜拉索的应力变幅较小,可按体外预应力索设计。27第五章 其它体系桥梁28第五章 其它体系桥梁29第五章 其它体系桥梁4.2 4.2 斜拉桥的构造斜拉桥的构造4.2.1 4.2.1 主梁的构造主梁的构造4.2.2 4.2
10、.2 索塔索塔4.2.3 4.2.3 拉索拉索30第五章 其它体系桥梁4.2.1 4.2.1 主梁的构造主梁的构造主梁的主要作用有三个方面:(1)将恒、活载分散传给拉索,梁的刚度越小,则担当的弯矩越小;(2)与拉索及索塔一起成为整个桥梁的一部分,主梁承受的力主要是拉索的水平分力所形成的轴压力,因而须要有足够的刚度防止压屈;(3)反抗横向风载和地震荷载,并把这些力传给下部结构。31第五章 其它体系桥梁主要尺寸拟定主梁高度h:h=1/501/200,主梁宽度B:主梁宽与主跨的比值宜大于1/30,与主梁高的比宜大于8,主梁各细部尺寸:主要依据轴力来确定,截面调试。钢筋布置一般钢筋的配置纵向预应力筋:
11、分段布置,一般在主跨跨中和边跨端部横向预应力筋32第五章 其它体系桥梁一、实体梁式和板式主梁实体梁式和板式截面的主梁一般仅适用于双索面斜拉桥,因为这种截面具有构造简洁和施工便利的优点,特殊是斜索在实体的边主梁中锚固时,锚固构造特别简洁,而且在索面内具有确定的抗弯刚度,在锚固点处可以避开产生大的横向力流。二、箱形截面混凝土箱形截面主梁是现代斜拉桥中常常接受的截面形式,这是因为它的抗弯刚度和抗扭刚度大,能适应稀索、密索、单索面或双索面等不同斜索布置,其组合截面,也可以便利地形成封闭式的单箱形式或分别式的双箱形式,以适应不同桥宽的须要,截面的组合构造,也可以部分预制、部分现场浇筑。33第五章 其它体
12、系桥梁在双索面混凝土斜拉桥中,箱形截面的主梁常以分别式的两个箱体各自锚固于拉索,两箱之间的则以横梁和桥面板拉结,双箱梁的典型截面为倒梯形。在双箱梁的两个分别式箱体之间用底板将其封闭,即成为三室的单箱梁截面。双索面与单索面的三室箱梁截面应有所不同,接受双索面时,应将两个中间竖腹板尽量拉大,使中室大于边室,以期取得较大的横向惯距,对于单索面,则应将其尽量靠拢,以便斜拉索锚固于较小的中室内。34第五章 其它体系桥梁混凝土主梁常用截面形式 35第五章 其它体系桥梁斜拉桥的主梁横断面 36第五章 其它体系桥梁三、不同材料主梁的适宜跨径 斜拉桥主梁有下列四种不同的组成方式:(1)预应力混凝土梁称为混凝土斜
13、拉桥,跨径200400m;(2)钢混凝土组合梁称为组合梁斜拉桥,跨径400600m;(3)钢柱梁称为钢斜拉桥,大于600m。另外,当跨径处于400m和600m两个临界区域时,应考虑其他因素分别对两种不同材料主梁作经济比较。37第五章 其它体系桥梁4.2.2 4.2.2 索塔索塔一、索塔构件组成38第五章 其它体系桥梁二、混凝土塔的构造混凝土索塔常接受的截面形式见表4-2-2,实心体索塔一般适用于中小跨度的斜拉桥,对于小跨度可接受等截面,对于中等跨度可接受空心截面,矩形截面索塔的构造简洁,其四角宜做成倒角或圆角,以利抗风,全部其他多边形截面的索塔均比矩形截面的抗风有利,还能增加桥梁外形的美观,八
14、角形截面有利于配置封闭式环向预应力筋,但构造困难。各种空心截面包含H截面一般均需在每一层拉索锚头处增设水平隔板。39第五章 其它体系桥梁4.2.3 4.2.3 拉索拉索一、拉索的构造 在近代大跨度斜拉桥中,拉索的构造基本上分为整体安装的拉索(平行钢丝索配冷铸锚)和分散安装的拉索(平行钢绞线索配夹片锚)两大类。1、平行钢丝索陪冷铸锚平行钢丝索是把5mm或7mm镀锌钢丝捆扎成股,一般排列成六角形,表层由玻璃丝布包扎定型后用热挤高密塑造成正圆形,这种斜索具有厚镀锌层和厚PE层的双重防腐爱护。40第五章 其它体系桥梁41第五章 其它体系桥梁2、平行钢绞线索配夹片锚 将平行钢丝索中的钢丝换成等截面的钢绞
15、线即成为平行钢绞线索。钢索丝在索中是平行排列的。二、拉索的锚固1、斜拉索与混凝土梁的锚固42第五章 其它体系桥梁43第五章 其它体系桥梁44第五章 其它体系桥梁45第五章 其它体系桥梁46第五章 其它体系桥梁2、拉索在索塔的锚固(1)在实体塔上交织锚固,其具体构造是在塔柱中埋设钢管,再将斜拉索穿入和用锚头锚固在钢管上端的锚垫板上。(2)在空心塔上做非交织锚固,其构造与上述相同,但须要在箱形桥塔的壁板内配置环向预应力筋,以反抗拉索在箱壁内产生的拉力。(3)接受钢锚固梁来锚固,将钢锚固梁搁置在混凝土塔柱内侧的牛腿上,斜索通过埋设在塔壁中的钢管锚固在钢锚固梁两端的锚块上。(4)利用钢锚梁锚固,整个钢
16、锚箱是由各层的钢锚箱进行上下焊接而成,然后将锚箱用焊钉使之与混凝土塔身连结,另外还要用环形预应力筋将钢锚箱夹在混凝土塔柱内,以增加对拉索水平荷载的反抗力。47第五章 其它体系桥梁48第五章 其它体系桥梁49第五章 其它体系桥梁50第五章 其它体系桥梁三、拉索的拉力 拉索的应力限制须要考虑三个因素,有效弹性模量、破断强度和疲惫。若拉索的应力过低,则斜索的垂度大,索的有效模量就小,这也反应了斜拉索必需接受高强度钢材的干脆缘由。51第五章 其它体系桥梁四、拉索的减振1、气动限制法将斜拉索原来的光滑表面做成带有螺旋凸纹、条形凸纹、V形凸纹或圆形凹点的非光滑表面。2、阻尼减振法作用机理就是通过安装阻尼装
17、置,提高拉索的阻尼比从而抑制拉索的振动。3、变更拉索动力特性法接受联结器(索夹)或协助索将若干根索相互联结起来,协助索可以接受直径比主要索小的多的索,作用机理:通过联结将长索转换成为相对较短的短索,使拉索的振动基频提高,从而抑制索的振动。52第五章 其它体系桥梁我国第一座斜拉桥简介辐射型拉索辐射型拉索云阳汤溪河桥位于四川省云阳县,是我国第一座试验性斜拉桥,建于云阳汤溪河桥位于四川省云阳县,是我国第一座试验性斜拉桥,建于1975年。双塔斜拉桥的孔跨布置为年。双塔斜拉桥的孔跨布置为34.9175.8434.91(),全长),全长153.12。每。每塔有三对斜拉索,由钢芯缆索组成,呈辐射形布置。塔有
18、三对斜拉索,由钢芯缆索组成,呈辐射形布置。53第五章 其它体系桥梁大型斜拉桥实例介绍铜陵长江大桥,桥型为预应力钢筋混凝土双塔索面斜拉桥,全长2592米,主桥长1152米,最大跨径为432米,桥面宽度23米,其中4车道15米,人行道5米,通航净高24米。54第五章 其它体系桥梁湘桂铁路湘桂铁路线红水河桥是我国修建的第一座预应力混凝土铁路线红水河桥是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉桥。全长斜拉桥。全长398m,主跨,主跨48+96+48(m),接受双塔竖琴型、塔,接受双塔竖琴型、塔梁固结、塔墩分别的结构形式。主梁截面为单箱双室,梁高梁固结、塔墩分别的结构形式。主梁截面为单箱双室,梁高3.2m,
19、箱宽,箱宽4.8m,索塔高,索塔高29m,有两个塔柱组成,底部通过强,有两个塔柱组成,底部通过强大的箱形横梁与主梁组成整体。支座全部接受国内首次研制成大的箱形横梁与主梁组成整体。支座全部接受国内首次研制成功的盆式橡胶支座。功的盆式橡胶支座。55第五章 其它体系桥梁 南京长江其次大桥,位于现南京长江下游南京长江其次大桥,位于现南京长江下游11公里处,公里处,2001年建成,桥全长年建成,桥全长21.197公公里,由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成。其中:南汊主桥为钢箱梁斜里,由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成。其中:南汊主桥为钢箱梁斜拉桥,桥长拉桥,桥长2938米,主跨为米,主跨
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