文档介绍:斜拉桥
组成:主梁、索塔和斜拉索。
主梁:一般采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构。
索塔:大都采用混凝土结构。
斜拉索:采用高强材料(高强钢丝或钢绞线)
荷载传递路径:斜拉索的两端分别锚固在主梁和索塔上,将主梁的恒载与车辆荷载传递互固结,行成跨内具有多点弹性支承的刚构。为消除温度应力,需要墩具有一定的柔性,常用高墩。
优点:既免除了大型支座又能满足悬臂施工的稳定要求。结构的整体刚度比较好,主梁挠度小。
缺点:主梁固结处负弯矩大,使固结处附近截面需要加大。
T构体系
T构体系与刚构体系的区别是主梁跨中区域无轴拉力。具体方法:
(1)在中跨中央部分插入一小跨悬挂结构 (活动支座,卸力)。
(2)以剪力铰代替悬挂结构。这种剪力铰的功能是只传弯矩、剪力,不传轴力。
部分地锚体系
主跨很大,边跨很小时采用。
矮塔部分斜拉桥体系
塔高降低能提高塔身刚度,但拉索的水平倾角也将减小,故矮塔部分斜拉桥拉索不能提供足够的支承刚度,要求主梁的刚度较大。受力性能介于梁式桥和斜拉桥之间。
特点:
塔矮。常规斜拉桥塔高与跨度比为1/4~1/5,而部分斜拉桥为1/8~1/12。
梁无索区较长,没有端锚索。
边跨与主跨比值大,。
梁高较大,甚至做成变高梁。
受力以梁为主,索为辅。
由于梁的刚度大,活载作用下斜拉索的应力变幅较小。
斜拉桥的主要构造
(一)主梁
作用:
将恒、活载分散传递给拉索。梁的刚度越小,则承担的弯矩越小。
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,因而需有足够的刚度防止压屈。
抵抗横向风载与地震荷载,并将力传给下部结构。
主梁设计需考虑:
拉索间距较大时,采用弯矩控制设计;
单索面斜拉桥,采用扭转控制设计;
双索面密索体系,主要考虑轴压力和整个桥的纵向弯曲;
需考虑一定的安全储备。
高跨比:对于双索面1/100~1/150;单索面1/50~1/100,且高宽比不宜小于1/10。
截面形式
实体梁式和板式主梁:适用于双索面斜拉桥,结构简单,施工方便,空气动力性能合理。
箱形截面:抗弯和抗扭刚度大,能适应稀索、密索、单索面或双索面等不同斜索布置。
主梁据材料组合有如下方式:
预应力混凝土梁,称混凝土斜拉桥
钢-混凝土组合梁,称组合梁斜拉桥
钢主梁,称钢斜拉桥
主跨为钢主梁或钢-混凝土组合梁,边跨为混凝土梁,称为混合式斜拉桥。
(二)索塔
组成:塔柱、横梁以及其他联结构件。
横梁一般分为承重横梁与非承重横梁。前者为设置主梁支座的受弯横梁,以及塔柱转折处的压杆横梁或拉杆横梁;后者为塔顶横梁和塔柱无转折的中间横梁。
索塔截面
实心体索塔一般适用于中小跨度,对于小跨度可以采用等截面,对于中等跨度用空心截面。
矩形截面宜将四角做成倒角或圆角。
种空心截面包括H形截面,一般均在每一层拉索锚头处增设水平隔板。
(三)拉索
整体安装拉索:平行钢丝索配冷铸锚。
分散安装拉索:平行钢绞线索配夹片锚。
拉索的锚固:拉索与混凝土梁的锚固、拉索在索塔上的锚固。
索与梁的锚固形式
顶板锚固块:以箱梁顶板为基础,向上下两个方向延伸加厚。拉索水平分力传至梁截面,垂直分力由加劲肋斜杆平衡。适用:箱内具有加劲斜杆的单索面斜拉桥。
箱内锚固块:
锚固块位于顶板之下和两个腹板之间,并与它们固结在一起。
垂直分力通过锚固块左右的腹板传递。
适用范围:两个分离式单箱梁的双索面斜拉桥和带有中间箱室的单索面斜拉桥。
斜隔板锚固:
锚头设在梁底外面。
垂直分力由斜隔板两侧的腹板以剪力形式传递。
适用范围:两个分离式单箱梁的双索面斜拉桥和带有中间箱室的单索面斜拉桥。
梁底两侧设锚固块:
设在风嘴实体之下或边腹板之下。
适用于双索面斜拉桥。
梁两侧设锚固块
锚块设在梁底。
适用于双主梁或板式截面斜拉桥。
拉索在索塔上的锚固
在实体塔上交错锚固。在塔柱中埋置钢管,再将斜拉索穿入和用锚头锚固在钢管上端的锚垫板上。
在空心塔上作非交错锚固。在箱形桥塔的壁内配置环向预应力筋,以抵抗拉索在箱壁内产生的拉力。
采用钢锚固梁锚固。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。
利用钢锚箱锚固。整个钢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,用环形预应力筋将锚箱夹在混凝土的塔柱内,以增加对拉索水平荷载的抵抗力。
拉索的减振
气动控制法:将拉索的光滑表面