1、悬索桥,08项目（2）班 第二大组 开始,悬索桥简介,基本结构 结构类型 分类及其相应的特点 适用性 施工方案 进一步研究的问题 结论及其发展,悬索桥桥型说明,悬索桥，又名吊桥（suspensionbridge）指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。 悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在许多桥梁使用这种结构方式。现代悬索桥，是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主
2、，当今大跨度桥梁全采用此结构。现代悬索桥通常有桥塔、锚碇、主缆、吊索、加劲梁及鞍座等主要部分组成。下页,悬索桥构造特点,1、桥塔 桥塔是支撑主缆的重要构件。 2、锚碇 锚碇是主缆的锚固体。通常采用的有重力式锚碇和隧洞式锚碇。重力式锚碇和隧洞式锚碇 3、主缆 主缆是悬索桥的主要承重构件。 4、吊索 是将活载和加劲梁的恒载传递到 主缆的构件。 5、加劲梁 加劲梁的主要功能是提供桥面和防止桥面发生过大的挠曲变形和扭曲变形。 6 、鞍座 鞍座是支承主缆的重要构件。,重力式锚碇和隧洞式锚碇,重力式锚碇依靠巨大自重来抵抗主缆的垂直分力，水平分力则由锚碇与地基间的摩擦力或嵌固力来抵抗。 隧洞式锚碇则是将主缆
3、中的拉力直接传递给周围的基岩。 返回原页,悬索桥结构类型,1.柔式悬索桥：不设加劲梁;只在活载于恒载的比值不大时适用：如人行桥或早期的一些主缆很大的悬索桥等。 2.单跨悬吊：仅主跨悬吊，并在主跨上设加劲梁；如存在边跨，则边跨独立。 3.三跨悬吊简支体系：加劲梁为三跨简支梁。 4.三跨悬吊连续体系：加劲梁为三跨连续梁。 5.自锚式悬索桥：与组合体系中的系杆拱相似，悬索的水平拉力不传给锚碇二传给加劲梁。 6.缆索中段同加劲桁架的上弦合为一体。下页（受力原理）,悬索桥分类及其相应的特点,1. 美国式悬索桥 其基本特征是采用竖直吊索，并用钢桁架作为加劲梁。这种形式的悬索桥绝大部分为三跨地锚式。加劲梁是
4、不连续的，在主塔处有伸缩缝，桥面为钢筋混凝土桥面，主塔为钢结构。其优点是可以通过增加桁架高度来保证桥梁有足够的刚度，且便于实现双层通车。 2. 英式悬索桥 60年代英国提出了新型的悬索桥，突破了悬索桥的传统形式。英国式悬索桥的基本特征是采用呈三角形的斜吊索和高度较小的流线型扁平翼状钢箱梁作为加劲梁。除此之外，这种形式的悬索桥采用连续的钢箱梁作为加劲梁，桥塔处设有伸缩缝，用混凝土桥塔代替钢桥塔。有的还将主缆与加劲梁在主跨中点处固结。其优点是钢箱加劲梁可减轻恒载，因而减小了主缆的截面，降低了用钢量总造价。 下页,1.1.1.3 日式悬索桥 日本的悬索桥出现在20世纪70年代以后，国际上悬索桥的技术
5、发展已日臻完善，日本结合自己的国情，吸收了世界上先进的技术，形成了日式流派，其主要特征是：主缆一律采用预制束股法架设成缆。加劲梁主要沿袭美式钢桁梁形式，少数公路桥也开始采用英式流线形箱梁结构。吊索沿用美式竖向4股骑挂式钢丝绳。桥塔采用钢结构，主要采用焊接，少数用栓接。鞍座采用铸焊混合式，主缆采用预应力锚固系统。 1.1.1.4 混合式悬索桥 其特点是采用竖直吊索和流线型钢箱梁作为加劲梁。混合式悬索桥的出现，显示了钢箱加劲梁的优越性，同时避免了采用有争议的斜吊索。 返回,适用性,悬索桥一般适用-些跨度大的山区山谷，峡谷等。相对于其他桥梁结构的桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥比较灵
6、活，因此它适合大风和地震取得需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度高的钢材（钢丝、钢绞线、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动。返回,施工工艺,绝大部分的悬索桥，特别是大跨度的悬索桥，都是地锚式悬索桥。其主缆的拉力由桥梁端部的重
7、力式锚固体(锚碇)或岩洞式锚固体(岩锚)传递给地基，因此在锚固体处一般要求地基具有较大的承载力，最好是有良好的岩层作持力地基。悬索桥有时也可以采用自锚式。承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，个别也有固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。 自锚式悬索桥的主缆拉力是直接传递给它的加劲梁来承受。下页,受力原理,传力路径为：桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而 主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小，一般来讲，跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁内的压力，跨度较小时
8、，可以适当减小其矢跨比，使混凝土主梁内的预压力适当提高。 另外，自锚式悬索桥中的主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。返回,自锚式施工工艺,悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。其主要靠主缆承受荷载，并通过主缆将拉力传给锚固体系，加劲梁仅仅起到局部承受荷载、传递荷载的作用；大跨度的悬索桥的加劲梁多采用自重较轻的钢材。现代的悬索一般是多股的钢筋。 悬索桥的施工顺序是锚碇、桥塔、主缆、吊索、加劲缆，施工需要的机械、技术和工艺相对较简单；结构的线型主要取决于主缆线型和吊杆长度，因而施工控制相对比较简单。下页,自锚式的施工,1.主塔施工 2.鞍部施工 3.主梁浇筑 4.索部施工,
9、1、主塔施工 悬索桥一般主塔较高，塔身大多采用翻模法分段浇筑，在主塔连结板的部位要注意预留钢筋及模板支撑预埋件。对于索鞍孔道顶部的混凝土要在主缆架设完成后浇筑，以方便索鞍及缆索的施工。主塔的施工控制主要是垂直度监控，每段混凝土施工完毕后，利用全站仪对塔身垂直度进行监控，以便调整塔身混凝土施工，应避免在温度变化剧烈时段进行测试，同时随时观测混凝土质量，及时对混凝土配比进行调整。,2、鞍部施工 检查钢板顶面标高，符合设计要求后清理表面和四周的销孔，吊装就位，对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理，安装索鞍主体。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm标高误差最大值3mm.吊装入座后，穿
10、入销钉定位，要求鞍体底面与底座密贴，四周缝隙用黄油填实。,3、主梁浇筑 主梁混凝土的浇筑同普通桥一样，首先梁体标高的控制必须准确，要通过精确的计算预留支架的沉降变形；其次，梁体预埋件的预埋要求有较高的精度，特别是拉杆的预留孔道要有准确的位置及良好的垂直度，以保证在正常的张拉过程中拉杆始终位于孔道的正中心。下页,主梁浇筑顺序应从两端对称向中间施工，防止偏载产生的支架偏移，施工时以水准仪观测支架沉降值，并详细记录。待成型后立即复测梁体线型，将实际线型与设计线型进行比较，及时反馈信息，以调整下一步施工。下页,4、索部施工,（1）主缆架设 （2）主缆调整 （3）索夹安装 （4）吊杆安装及加载,（1）主
11、缆架设,悬索桥的钢缆有钢丝绳钢缆和平行线钢缆。平行线钢缆根据架设方法分为空中送丝法(AS法)及预制索股法(PWS法)。 缆索的支撑：为避免形成绞，将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m，设置索托辊（或敷设草包等柔性材料。），以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大，在牵引过程中采用小车承载索锚端。 缆索的牵引：牵引采用卷扬机，为避免牵钢丝绳过长，索的纵向移动可分段进行，索的移动分三段，分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。 下页,缆索的起吊：在塔的两侧设置导向滑车，卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近，卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。当拉索锚固端牵引到位时，用锚
12、固区提升吊机安装主索锚具，并一次锚固到设计位置，吊机起重力在5t以上；主索塔顶就位吊机用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位，主索在提升到塔顶时，由于主跨的索段比较长，为确保吊机稳定，可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。 返回,（2）主缆调整,在制作过程中要在缆上进行准确标记。安装前按设计要求核对各项控制值。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度，然后计算出各控制点标高。 主缆的调整采用75t千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高，完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后，边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。 返
13、回,（3）索夹安装,为避免索夹的扭转，索夹在主索安装完成后进行。索夹安装采用工作篮作为工作平台，将工作篮安装在主缆上，承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊，索夹安装的关键是螺栓的坚固，要分二次进行）索夹安装就位时用扳手预紧，然后用扭力扳手第一次坚固，吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行，边跨从锚固点附近向塔顶进行。返回,（4）吊杆安装及加载,吊杆在索夹安装完成后立即安装。小型吊杆采用人工安装，大型吊杆采用吊车配合安装。主缆相对于主梁而言刚度很小。如果吊杆一次直接锚固到位，无论是张拉设备的行程或者张拉力都很难控制而全桥吊杆同时张拉调整在经济上是不可行
14、的。为了解决这个问题，就必须根据主梁和主缆的刚度、自重采用计算机模拟的办法，得出最佳加载程序。并在施工过程中，通过观测，对张拉力加以修正。下页,第一次张拉施加1/4的设计力将每一根吊杆临时锁定！第二次顺序与第一次相同，按设计力张拉完，然后检测每一根吊杆的实际荷载，最后根据设计力具体对每一根吊杆进行微调。张拉一定程度后，根据实际观测及计算分析！进行索鞍顶推，使塔顶回到原来无水平位移时的状态，如此反复后！将每根吊索的张拉力调整至设计值。返回（简介）,需要进一步研究的问题,（1）更优越的施工方法的研究。 （2）主缆锚固点锚下应力的分布研究。 （3）当主缆外包钢管混凝土时，吊杆在主缆上的锚固方式研究。
15、 （4）吊杆及主缆的合理张拉顺序研究。 返回,（5）新型材料的研究和开发。 （6）受力体系及理论的进一步完善。 （7）悬索桥以缆索承重其柔度、变形较大，如何较好地解决抗风和振动问题。 （8）自锚式悬索桥的索-梁受力合理分配问题。,结论及其发展,（1）通过国内工程时间证明，钢筋混凝土自锚式悬索桥在中小跨径上是一种既经济又美观的桥型，结构的刚度也相对较大，对于中小跨径的公路桥梁和人行桥都适合建造。 （2）对于钢筋混凝土结构的自锚式悬索桥，锚块的设计是一个关键环节，它不但影响结构的整体工作性能，也是影响桥梁的经济效益和美观要求，应给予足够的重视。 下页,（3）自锚式悬索桥主缆的锚固形式是与地锚式的最大不同之处，根据受力大小和锚块构造要求的不同，可采取直接锚固、散开锚固和环绕式锚固等方式。（4）由于主缆非线性的影响而使吊索张拉时的施工控制变的尤为关键。（5）加劲梁采用钢材造价较贵，并且钢结构容易在轴力作用下压屈。而采用钢筋混凝土材料恰好可以克服这两个缺点。 Next,世界十大悬索桥,1、日本明石海峡大桥,2、舟山西堠门大桥,3、大伯尔特桥,4、润扬长江公路大桥,5、亨伯尔桥,6、江阴长江公路大桥,7、香港青马桥,8、维拉扎诺桥,9、金门大桥,10、武汉阳逻长江公路大桥,鸣谢成员,质料收集：第二大组全体成员 策划员： 排版员： 演讲员： 。,
