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2、战之前现代斜拉桥：国际国内早期斜拉桥： 斜拉桥的雏形远在几百年之前就出现过。老挝和爪哇很早就有原始的竹制斜拉桥，早期斜吊在树上，后来发展为斜吊在竹柱上。老挝的竹斜拉桥爪哇的竹斜拉桥 古埃及的海船上也出现过用绳索斜拉的工作天桥等等，这些结构中所具有的斜拉桥特征已明晰可见。 1617年，威尼斯建筑大师福斯图斯费尔安蒂翁斯(FranstusVerantius)在达尔玛提亚出版的一部著作中发现了第一座用斜拉索吊拉的桥梁，近似于悬索桥和斜拉桥的混合结构。1784年Loscher在德国设计过一座木斜拉桥。 1817年在英国出现的Kings Meadow桥和Dryburgh桥都初具斜拉桥的形式。但Drybu
3、rgh桥仍以悬索桥为主，其斜索仅起辅助作用。Kings Meadow桥（人行桥，主跨33m，已坍塌）Dryburgh桥（人行桥，主跨79m，已坍塌） 1868年在捷克希拉格出现的Franz Joseph桥也是混合结构。Franz Joseph桥 1873年，英国泰晤士河上修建了艾尔伯特(Albert)桥，主跨122m，已初步过渡到以斜拉为主的形式。 法国1907年的Cassagne桥，主跨156m，有短竖索。 法国1925年的Lezardrieux桥，主跨112m，斜索有交错。与Cassagne桥均以具有现代斜拉桥的形式。 1926年，由西班牙工程师托罗加(Tottojr)设计，修建于西班牙
4、Guadalete河上的第一座钢筋混凝土斜拉结构腾普尔(Tempul)渡槽，中孔57.3米，设有两个铰结构。 在以上近三百年时间里，斜拉桥经历了一个由缆索悬吊体系到悬吊斜拉混合体系再到单纯斜拉自锚体系的发展过程。 这个时期斜拉桥发展缓慢的原因： 没有高强材料 斜拉索易于松弛，造成桥梁变形过大 对复杂的超静定结构缺乏计算分析手段现代斜拉桥（国际）： 第二次世界大战以后。德国人狄辛格尔(FDischinger) 在1949年研究得出：对斜拉索必须施加足够的应力来消除长索自重垂度带来的柔度影响，借以使梁体的变形保持在较低的水平上。1955年他设计并建成了世界上第一座现代化的斜拉桥瑞典斯特姆特(Str
5、omsund)钢斜拉桥，主跨183m，从此开始了现代斜拉桥的发展历史。 1957年德国杜塞尔多夫(Dusseldorf)北桥钢斜拉桥，首次使用正交异性钢桥面板的钢箱梁； 1959年德国科隆塞维林(Severin)桥(主跨302m)，是世界上第一座非对称式钢斜拉桥。 1962年第一座现代化混凝土斜拉桥-马拉开波(Maracaibo)桥在委内瑞拉建成，全长8.85公里，其中混凝土斜拉桥部分为160米+5x236米+160米。 马拉开波桥(Maracaibobridge) 是世界上第一座公路预应力混凝土斜拉桥。该桥为六塔双索面稀索体系双箱单室预应力混凝土箱梁斜拉桥，24组拉索从塔顶拉向桥面，桥塔纵向
6、为A形，横向为门字形，下塔柱另有X形墩向上支撑桥面。 马拉开波桥主桥共有5孔，跨径235米，宽17.4米，塔高86.6米，梁高5.4米，全桥长8.7公里，由意大利结构专家工程师莫兰第于1957年设计，1958年动工，1962年建成通车。 1962年法国东兹尔(Donzere)PC斜拉桥，主跨度81m，桥长160m。 1963年前苏联基辅的第聂伯尔(Dnepr Bridge)斜拉桥，主跨144m，桥长474.14m。 进入20世纪70年代后，预应力混凝土斜拉桥大量兴起，如1977年法国建成的普鲁东(Brotonne Bridge)桥，主跨320m，桥长1278m。 到了90年代，斜拉桥的跨度不断
7、被创新，如挪威的斯卡恩圣特(Skamsundet)桥、日本的名港东、名港中央和名港西大桥、法国的诺曼底桥、日本的多多罗大桥，等等。世界各国现在已建成的各类斜拉桥大约300多座。13 苏通长江大桥 中国 2008 10881、瑞典斯特姆特(Stromsund)钢斜拉桥， 1955年，主跨183m3、德国科隆塞弗林钢斜拉桥(Severin) ， 1959年，302m4、德国杜塞尔多夫(Kniebrcke) 钢斜拉桥， 1969年，主跨320m5、德国Duisburg-Neuenkamp Bridge ， 1971年，主跨350m，钢斜拉桥6、德国Saint-Nazaire Bridge， 1975
8、年，主跨404m，钢主梁混凝土塔8、加拿大Alex Fraser Bridge， 1986年，主跨465m，结合梁9、挪威Skarnsundet Bridge， 1991年，主跨530m，混凝土梁10、中国杨浦大桥， 1993年，主跨602m，结合梁11、法国诺曼底大桥， 1994年，主跨856m，混合梁，主跨流线型扁平钢箱梁，边跨倒梯形单箱三室混凝土截面12、日本多多罗大桥， 1999年，主跨890m，流线型三室扁平钢箱梁13、中国苏通大桥， 2008年，主跨1088m，混合梁我国斜拉桥的发展：在75、76年分别建成76m、56m的两座混凝土斜拉桥（四川云阳汤溪河桥，上海新五桥）1981年第
9、一座预应力混凝土铁路斜拉桥：湘桂线红水河斜拉桥，全桥总长398米，最大跨度96米。 1987年第一座钢斜拉桥：288m的山东东营黄河桥，5孔连续分离式双箱正交异性板钢斜拉桥，桥面总宽19.5m 1993年，杨浦大桥602米，世界纪录1998年第一座部分斜拉桥漳州战备大桥 部分斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种桥型，塔高较矮、主梁刚度大、斜拉索布置较集中、边中跨比例更接近连续梁等。 2005年第一座钢塔斜拉桥南京长江三桥648m 2008年，苏通大桥通车1088米，世界纪录 世界各国现在已建成的各类斜拉桥大约300多座。快速发展的原因： 计算机技术飞速发展 超静定结构分析理论的不断完善 正交
10、异性板的设计计算及制造技术的日趋成熟 预应力混凝土的兴起和发展 高强度缆索材料制造工艺的发展、防腐能力的提高、锚 固方式以及高疲劳性能锚具的研究和开发 模型试验技术水平及试验能力的提高 悬臂架设方法为主的施工技术的开发和完善第二节 斜拉桥的总体布置 孔跨布置 斜拉索的布置 索塔的布置 主梁的结构体系孔跨布置包括双塔三跨式、独塔双跨式(单跨)及多塔多跨式等。 双塔三跨式主跨和边跨跨径之比应考虑全桥的刚度、拉索的疲劳强度、锚固墩承载能力等多种因素。常控制在2.0-3.0之间。端锚索索力最大，对控制塔顶变位起重大作用。边孔辅助墩 在边孔设置辅助墩，可以改善结构的受力状态，增加施工期的安全。边孔设一个
11、辅助墩后，塔顶水平位移、主梁跨中挠度、塔根弯矩和边跨主梁弯矩都大大减少，一般约为原来的40-65，边孔加两个辅助墩，上述这些内力和位移虽然继续降低，但变化幅度不大；加三个辅助墩后，则上述内力和位移不再有明显变化。通常不等跨布置，主跨和边跨长度之比常在1.22.0之间。独塔两跨式L2=232m，L1=138m，0.59武汉汉水月湖桥L2=230m，L1=200m，0.87重庆石门桥哈尔滨松浦大桥(主跨208m)南昌英雄大桥单跨：地锚固定式受力分析：1、斜拉索锚固在具有良好地质条件的地锚上；2、在地锚和索塔基础间设置压撑平衡地锚和主梁间的轴向力。西班牙Ebro河桥单跨：无背索式 受力分析： 塔、梁
12、、索间的内力完全依靠结构自重及合理的几何位置实现自平衡。湖南长沙洪山庙桥长沙浏阳河斜拉桥1994年建成，2007年拆除多塔多跨式改进措施:做中间刚性塔拉索加劲中间塔加粗尾索并在锚固尾索的梁段上压重,以增加索的刚度。希腊Rion-Antirion，主跨560m，桥长2880.4m做中间刚性塔米洛高架桥（ Millau Viaduct ），法国，343m长465米 拉索加劲中间塔 香港汀九桥 Ting Kau Bridge。全球最长的三塔独柱斜拉桥，采用全漂浮体系，主跨448m475m，两边跨各为127m，双向六车道。1998年5月建成，位居世界上同类型斜拉桥之首。加粗尾索并在锚固尾索的梁段上压重
13、 湖南岳阳洞庭湖大桥是具有高低塔的三塔斜拉桥，跨径130m+2x130m+130m。为提高总体刚度：缩小中跨和边跨最外侧三根拉索的索距，并增大其截面面积。在端支点和各中跨跨中增加压重，提高拉索的张紧程度。丹麦大贝尔特桥斜拉索的布置 空间布置形式单索面双索面竖直双索面倾斜双索面主梁抗扭、桥面利用率、风力扭振重庆石门桥位于重庆市沙坪坝，跨越嘉陵江，全长716。主桥为200230(）单索面独塔预应力混凝土斜拉桥，桥面全宽25.5，设车道。墩高约50，塔柱自桥面以上高113，塔总高约163。拉索采用平行索布置。单塔单索面双塔双索面济南黄河公路桥，5孔连续预应力混凝土双塔斜拉桥，主跨220 。桥塔为型门
14、式立体结构，塔高68.4，索面采用扇形布置，索距，每塔共11对索。大桥于1982年建成。德国杜塞尔多夫桥 对于设置8车道以上的宽桥，还可采用更为经济合理的三索面或四索面结构。西班牙一座三索面斜拉桥，其主塔形态独特，上大下小，看上去非常生动别致。武汉天兴洲大桥：是中国首座四线公铁两用双塔三索面三主桁斜拉桥，创下了跨度、荷载、速度、宽度4项世界第一。斜拉桥主跨504米为世界公铁两用桥梁跨度之首；可以同时承载2万吨的荷载，是目前世界上荷载量最大的桥梁；可满足列车250公里的运行时速，居世界第一，也是中国第一座能够满足高速铁路运营的大跨度斜拉桥；主桁宽度30米，为世界同类桥梁第一。 2009年12月2
15、6日建成通车。 三索面布置使主梁在满载和偏载下都不产生显著的横向弯矩和扭矩，不仅改善了横向联接系的受力与主梁的经济性，而且显著地提高了桥面的横向刚度，将成为今后大跨度公铁两用斜拉桥的重要结构形式。 立间布置形式辐射式竖琴式扇式辐射式来宾红水河，位于广西红水河，是我国修建的第一座预应力混凝土铁路斜拉桥。全长398，主跨489648(），索型采用双塔竖琴型。竖琴式三台涪江桥位于四川省三台县，跨越涪江。全桥共11孔，全长560.3m。该桥主桥为双塔混凝土斜拉桥，其孔跨为56+128+56m。，桥面总宽12.6m(车行道7m及两侧人行道各2.25m）。斜拉索为扇形双索面体系。扇式 拉索倾角(边索)辐射
16、式或扇式：26o30o竖琴式:21o30o 拉索间距早期：稀索主梁基本是弹性支承的连续梁。现代：密索主梁承受较大轴力，又是受弯构件。混凝土达15m30m钢斜拉桥达30m50m混凝土达4m12m钢斜拉桥达8m24m密索体系优点如下： 索距小，主梁弯矩小； 减小了截面，提高了抗震、抗风性能； 索力较小，锚固点构造简单； 利于伸臂架设； 减小了单根面积，易于拉索的工厂； 根数的增多，有利于索具更换。主梁的结构体系 按梁体与塔墩的连接方式 按拉索的锚拉体系分类 按主梁的布置方式 按梁体与塔墩的连接方式漂浮体系半漂浮体系塔梁固结体系刚构体系岳阳洞庭湖大桥（130+310310130m） 漂浮体系：塔墩固
17、结、塔梁分离， 可纵向浮动荆州长江公路大桥北汊桥（混凝土200+500+200m)主梁侧向限位支座半漂浮体系：塔墩固结 设竖向支承南京长江二桥，主跨628米，2001塔梁固结体系法国普鲁东桥刚构体系：塔、梁、墩固结广东崖门大桥长沙湘江北大桥，预应力混凝土斜拉桥，跨径（105m+210m+105m）主梁弯矩图主梁轴力图四种体系主梁的挠度图 按拉索的锚拉体系分类自锚式斜拉桥：极限跨径1500m地锚式斜拉桥部分地锚式斜拉桥：跨度更大 林同炎先生在加利福尼亚的一条峡谷河流上设计了一座曲线斜拉桥Ruck-A-Chucky桥，斜索锚拉于两岸岩壁。 按主梁的布置方式主梁布置为连续体系主梁布置为非连续梁体系：
18、三台涪江桥位于四川省三台县，跨越涪江。全桥共11孔，全长560.3m。该桥主桥为双塔混凝土斜拉桥，其孔跨为56+128+56m。，桥面总宽12.6m(车行道7m及两侧人行道各2.25m）。斜拉索为扇形双索面体系。塔索的布置 顺桥向布置 索塔设计必须适合于拉索的布置，传力应简单明确，在恒载作用下，尽可能轴心受压。 希腊Rion-Antirion 横桥向布置日本仙鹤见桥的塔柱断面为带凹槽的八角形。 索塔高度双塔：H/l2=0.180.25单塔：H/l2=0.340.45矮塔斜拉桥：H/l2=1/121/8 也叫部分斜拉桥，是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种桥型，靠梁的受弯、受压和索的受拉来承受荷载，
19、显著特点是塔高较矮、主梁刚度大、斜拉索布置较集中、边中跨比例更接近连续梁等。 瑞士桑尼伯格大桥 （Sunniberg Bridge ） 这是一座有着超低高度主塔和曲线桥面的高高耸立的四塔斜拉桥，1998年建成。主桥跨径为（5912814013465）米，最高桥墩为62米，桥面以上塔柱高15米，桥墩主塔轮廓呈抛物线形，梁高0.8米，混凝土柔梁矮塔斜拉桥。全桥墩、塔与主梁固结，显得简洁、精练。大桥与环境协调，山的稳重与桥的轻快，一刚一柔交相呼应，形成一道优美的彩虹。 “她是一道优美的彩虹，桥梁建筑的精品。”瑞士甘特桥 （The Ganter Bridge ） 这是一座具有独特风格的斜拉桥，拉索设置
20、在混凝土薄板内，1980年建成。整座大桥只有主跨174米是直线段，两边孔跨径127米，以形曲线穿越山谷，桥中有一个高达150米的桥墩。在明媚的阳光照耀下，郁郁葱葱的山峦衬托出明亮而巨大的混凝土立面，显示出强烈的效果， “一件真正的艺术品，一种创新的体系。”第三节 斜拉桥的构造与设计 主梁 斜拉索 索塔设计主梁 主梁截面形式 主梁主要尺寸 斜拉索在主梁上的锚固构造主梁截面形式 混凝土梁a 实体双主梁 b 分离式双箱 c 整体箱型混凝土梁、钢梁、结合梁、混合梁 钢梁(正交异性板)a沥青层；b钢桥面板；c纵肋；d横梁；e主梁；f横向加劲肋 结合梁和混合梁混合梁主梁主要尺寸梁高与主跨之比：一般1/50
21、1/100，密索体系达1/200，甚至达1/500。 (希腊Evripos桥，主梁高度仅0.45m。主跨长度215m，跨高比达到478)梁宽与主跨之比大于等于1/30.梁宽与梁高之比大于大于8。斜拉索在主梁上的锚固构造 在钢梁上的锚固锚管式索梁锚固结构(单股斜索)锚拉板式索梁锚固结构湛江海湾大桥锚箱式索梁锚固结构耳板式索梁锚固结构 在混凝土梁上的锚固锚固在箱梁顶部锚固在箱梁斜隔板上锚固在主梁两侧实体块上锚固在箱梁两侧锚固在箱梁体内锚固在箱梁顶部锚固在箱梁斜隔板上锚固在主梁两侧实体块上锚固在箱梁两侧锚固在箱梁体内 在结合梁上的锚固锚固板直接焊在钢主梁上翼缘顶板上锚固板与钢主梁腹板焊接南浦大桥拉索
22、锚固箱斜拉索 斜拉索的构造 斜拉索的横截面 斜拉索的防腐斜拉索的构造斜拉索的横截面a) 平行钢筋索；b) 平行钢丝索；c) 钢绞线索；d) 单股钢绞线；e) 封闭式钢缆钢丝根数：3n(n-1)+1 (n=2,3,4)平行钢丝股索(parallel wire strand)PWS：7根钢绞线按平行钢丝束的排列方法布置成等边六角形。平行钢绞线索(parallel strand cable)PSC：索塔设计 索塔的构造 斜拉索在索塔上的锚固索塔的构造 索塔的组成 索塔的横断面斜拉索在索塔上的锚固 在钢塔上的锚固 在混凝土塔上的锚固实体塔柱交错锚固空心塔柱非交错锚固第四节 斜拉桥的结构分析 静力分析
23、动力分析 稳定性分析结构分析内容静力分析确定成桥的理想状态，即确定成桥阶段的索力、主梁的内力、位移和桥塔的内力。 按照施工过程、方法和计算的需要划分施工阶段。 计算确定施工阶段的理想状态，经过多次反复才可以达到成桥阶段的理想状态。 分析步骤：把空间结构简化为平面结构的计算图式来计算，确定其内力与变形后再乘以荷载横向分布系数，以此来考虑结构的空间效应； 直接按空间结构来分析 。 考虑结构的非线性影响与斜索锚固区的局部效应。非线性影响包括材料非线性影响和结构几何非线性影响。材料性质的非线性主要指混凝土在长期荷载作用下的徐变影响和拉索锚固区局部应力考虑塑性重分布的影响等。结构几何非线性影响主要包括索
24、的变形受到垂度的影响以及考虑主梁与塔的轴力效应的大挠度理论。 计算图示：斜拉桥的恒载内力按阶段计算时，在施工阶段主要是根据箱梁的承载力确定斜拉索的初始张拉力，然后按施工方法进行施工验算。在运营阶段再考虑混凝土徐变的影响，计算恒载及预应力的徐变内力重分布。 斜拉桥施工结束时的内力状态，可通过调整索力，使整个结构受力趋于合理，常用的有两种状态，其一是刚性支承连续梁成桥，其二是指定应力法成桥。分析方法：刚性支承法所谓刚性支承连续梁法就是求一组恒载索力值，使主梁在恒载和索力作用下，成桥后索梁连接点处的位移为零。这时主梁的恒载弯矩即为刚性支承连续梁的弯矩。将斜索与主梁的连接点作为连续梁的支点来求斜索的水
25、平分力，并以此决定索力值。 斜索垂度的影响斜索因自重垂度而引起损失后的弹性模量称为表观弹性模量，也称有效弹性模量或修正弹性模量。 大跨度斜拉桥中，一般常用Ernst式来计算修正弹性模量： 不考虑斜索垂度影响的弹性模量；斜索的应力；斜索的水平投影长度。第五节 斜拉桥的施工 钢桥面斜拉桥悬臂拼装 南京长江二桥施工介绍 混凝土桥面斜拉桥悬臂浇筑 海口市世纪大桥南京长江二桥施工介绍 工程概况 基础施工 主塔施工 缆索施工 悬臂拼装工程概况 南京长江二桥位于现南京长江大桥下游11公里处，全长21.337公里，由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成。其中，南汊大桥为钢箱梁斜拉桥，桥长2938米，主跨为
27、温控检测主墩承台施工现场下塔柱施工现场主塔施工塔柱施工中的爬模系统中塔柱施工中的水平主动横撑索塔完成后的外观形象上塔柱施工水面进索方式的挂索施工缆索施工挂索过程中桥面护索系统斜拉索张拉悬臂拼装无索区钢箱梁块件的支撑托架托架精确完成后的钢箱梁钢箱梁与主桥墩的支座连接岸侧支撑排架施工排架上钢箱梁的块件安装桥面吊机系统钢箱梁吊机主构架上桥悬臂施工的钢箱梁块件钢箱梁起吊吊具钢箱梁悬臂施工斜拉索鸟瞰第一跨边孔合龙施工斜拉桥主梁合龙施工斜拉桥主梁合龙施工海口世纪大桥施工介绍 工程概况 0号块施工 拼装挂篮 悬臂浇筑工程概况 世纪大桥位于海口市龙昆北路北延长线上，跨越海甸河入海处。大桥全长2683.585米
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