桥梁工程综述连载_六_吊桥

桥梁工程概述连载

丰乍考落口二

接粽述连章沁吊周义

六

、

桥武

(湖南大学 )

一

、

概

述。

用受拉悬索作为主要承重结构的桥梁称为吊桥力的悬索可以用高强钢丝制成径能超过 6 0,

由于吊桥的受力形式合理,

,

承受拉,

故它的跨越能力比所有其它桥梁体系都要大,

是目前跨,

米以上的唯一体系.

例如英国1 9 8 1

年建成的恒伯尔。

(H,

u

m ber )

吊桥 (图1 )。

中跨达 1 1 4 0

0

米

,

成为当前世界上跨径最大的桥梁

据理论分析

这种体系的桥梁1

其

。。最大可能跨径还可达到 3 7。米

现将世界已建成的十一座有名的特大吊桥列于表

_测鲤一

,

岑卜仁

二

-

一三久烈周

二于一一爷一

竺

匕一月

加勤承成玫山

国庄止托军

;绝中京

戌

p .,,

玲苏立自图

宇了贾瞥

气‘二 .

卜二了

.

卜一一一矛又未

玛么

伍彻尔扮胡

。〔

心卜责成

子

吊桥可以充分发挥高强材料的受力性能

一

。

随着跨径的增大,

,

虽然吊桥的恒载也在迅,

速增大的改进

,

但与其它桥型相比较。

,

它的自重与活载之比仍是最小的,

所以在一般情况,,

,

吊

桥是一种用料最省的桥型,

随着世界各国工业的迅速发展

材料强度的提高,

施工工艺

吊桥的发展也十分迅速。

加之吊桥的建筑高度较小

外型美观

在公路和城市

中采用吊桥也是合理的10 2

桥梁工程概述连载

叭握令条功鉴蜓馨洲脚

卜

令军法悠势深呆澳

卜认

令军寒蜜脚默基馨寒

卜‘

一城令盼塞脚深缝条契锹

认价

术东彭炭洲服以挥曰令默撼绘慕脚,

卜

盼令叱深基以悠增默左

叭卜

畔 l

州 l州令鸽鉴块深默子樱纵仇、认

令澎迷匡趁悠联锐条转 洪暴针一郧卜

卜

赶以{。坦日脚岁目工的。

以纂架

尸司,

幼.

工川 O卜 9

。

吕1 9的

蕊工卜 O

的 0 O日

.

霓.

‘一’

工 6囚 O。一蕊韶

, .

叫 1 0侧褥召工写写

一 .

.

工对 0。 O砚器一,

.

6 1

。

C,1.

t、

叫

囚

侧 r曰

飞一牙一

—鬓一引_

一厂一万一石一厂诬丁百万一石一

一

0东

.

0吕

.

口《‘二

J.

二月

}

}一

望__

一

一乳竺_

一

攀二衬匕__ _

一

一

。。

l

{

{闪的价。

压兰

, _「

_

_

_

仁

_

_

_

_

_

{

_

_

_

_

_

_

_

_

}

_

_

_

_

_

叠搔己

:

. o

‘

哭二州 9对

{

到钊}蕊拓{娜洲二二工对 9

只‘冕民

二洲山 9

N的工.

N的 0

。

N的卜

。

的心。 O

,

的洲匀凶

.

{

乏O a的二的二. 1对的

. 1对 N

对的二{

. 1 N卜

“工娜卜

}仍工的洲.,

叫州卜“

0州 9二

洲叫 0.

工的助卜

”

{1 1 1、 1一 l 1,

洲 1.州卜

一

—L乃

{

一己刁。J叱

一

的 N对二

O

匀

尸叫二

二工卜闪

一

}’

州 0.的

州。

一

{!}

州。

{

{

魏一

仍 0

。

州 6劝

。

气

叹O,

}}

的口

。

0织。

s||工 e。一一一工一冲吕

!、

.

.

日洲{日工的 N匕。

,

{写们叫闪 0的邸卜洲工心.

尸闷

口急

*

{写工,。 0州一困召嗽:性厅怨甘. .

! l工

卜

}

州 O

。

{句

_

:{0C,

叫日6 1 1卜洲 0 0

{ )1

:}}

司公}}

汽洲

。;宫信.1

. .

!l, !一r

‘

冲一|

!

囚工 6 T卜。工 0 0雪气一呀虏

·

.

工 9 Q O 6召吕

. 。

叹月夕

}1

对,.

又.

叫

{{

! 6卜叻 0囚 N。 二?.

工。",洲 0升

,

一‘

写州 N 6昌。

{

。

}

!…1的 N 6困一长珊

O a帅哪的叻”,一·

T嘴 6 O水画

,。。.

l 1一

11

1燕{黑 (你\产

一 z。卜仍书狱对

斗一

. .. l J一 l

.

!

l 1

!

叫。仍州甩嗽一升

一一一一

卜

!

l块粗欲虞份

1

6 1 9公一酶毋为升

开

州 9 6皿一一冰升

。的 0皿一眠升

饰

。 z构 o S抽昭。璐 u川渗之卜 )抽

招二炸

肩招。璐科的粼渊喇份 )J璐昌。。。口切白 卫书

s璐口目。 o .冈月喇 )。口 认沐

杯望 J咧 娇军宜公炸 q。 a t

姗习伽姆建笃牵绷

如仁祝您麒担

版瓢枷获鉴玻o。抽, d (的巴

讨悦璐 J‘切白的 (的 )n工

澳悠韵田妇鉴 P‘爬月鸽伪 o。 势。 口 的

及比泄焦摄只梅

( 印建诀落块骂悠

‘。 s 。‘训一之 毖日

胆黔写侧帐

协

10 3

桥梁工程概述连载

近年来

,

世界各国又在拟建 (或正在建 )一批大型吊桥 (见表e n a

2 )

,

其中正在进行,

方案设计的意大利墨西拿 ( M” i(公路铁路两用桥.

)

吊桥 (图 2 ),,

,

主孔跨径达 3 5 0 0米,、

桥面宽4米 0,

,

其中公路有 6车道,,

铁路为双线 )

钢筋混凝土塔架高4 0米吊缆1 5 0 0 0 0吨。

流

线型钢加劲梁高 3 6米吨,

总用钢量为 2 2 5 00 0吨

其中主缆

,

加劲梁4 5 0 0 0表2

8总造价约 1亿美元

已开始向吊桥的最大可能跨径 ( 3 7 0 0米 )靠近

桥墨西拿吊桥(Me s s

名

国名 (地名 )‘

主孔跨径径(m)

附公铁两用桥,

注

钢筋混凝土塔架钢。

意大利

…33

00

in

a

)

{

}日本17 8 0 1 416

箭梁

,

边孔跨径 7 00米

明石海峡大桥

公铁两用桥公铁两用桥

格勒特伯尔特桥桥(Gr e e

丹麦

t

Be l t)

列

、

马n

桥Ma )

…,

14 13

公路桥

,

加劲梁为封闭式钢箱梁

(T s i

g

-

(香港)

南备赞懒户大桥北备赞獭户大桥一-

{

日本

1 1 00 0 99 0- -

公铁两用桥公铁两用桥,

,

正在施且正在施工,,

-

J

日本-

,

-

一一

一一大鸣门桥

一

-

-

一一

-

一

-

一

!,

{

一

-

一

一—日本一

87 6

公铁两用桥边孔跨径 3 3米 0正在施工预计 1 0 8 5年建成,

我国具有修建吊桥的悠久历史竹 )做成的吊桥,

早在三千多年前,

就有用各种植物纤维 (如藤,

、

而且我国也是用铁链修建吊桥的最早国家

至今保留下来的古代吊桥.

—链的铁内外。

四川沪定县的大渡河铁索桥 ( 17 0年 ) 6 (外径约 9厘米 )组成。

长约1 0米

,

宽2

8米

,

由 1根锚固在两岸 3

1 9 3 5年工农红军长征途中曾强渡此桥而使它更加名扬海

庄+

必月

平了.

。

恻确澎J‘‘‘卜占‘ J二,

,

’

,

’

梦

’‘

_

竺 l

一

丝塑

士。

”

一

’

‘

一

鑫

’

一

’

“

仁二

二,

一

尹

一

盆留即

2图

面磺截困;」之之

二日

门么耀织「

一

,一

二企一 2皿

全京吧

}

1石‘日日

104

桥梁工程概述连载

解放后我国也修建了一些较大跨径的吊桥吊桥展,,

,

并在援外工程中也曾设计和修建了多座,

其中主要的如表

3

所列,

。

因我国钢铁工业的发展尚不能满足国家建没的需要,。

使

吊桥的发展受到一定的影响

与世界各国相比还有较大差距

但随着国民经济的向前发

我们一定能赶上和超过世界先进水平、

二古代的悬索桥(图3、

主要类型及其特点,

,

大多是在几很并列布置的悬索上直接铺设桥圈板、

以供人

、

畜行走

a

)

。

由于桥面随索起伏。

晃荡,

,

使人

、

畜不易通行一

,

故更难以适应现代;交通。

工具 (如汽车等 )的需要

通过实践

人们逐渐掌握了用悬佳住主缆索上的吊杆 (吊

索)

吊住桥面

,

构成现代的吊桥型式

,

使桥面的变形和坡度等都得到了改善

板侨重

上

破

图昌现代的吊桥1.

,

一

般都由悬索 (主索和边索或锚索 )3、

、

锚锭塔架吊杆 (或竖杆 ):

、

、

、

加劲梁和桥面等

组成 (图2 3 4.

) b:

。

吊桥的形式多样3、

,

主要有 ) f

按桥面与主索的位置分按建桥材料分:

上承式吊桥 (图,

和下承式吊桥 (图 33、

、

) b;

;

藤

、

竹吊桥:

钢吊桥和预应力混凝土吊桥;3、

.

按悬索锚固形式分

:

非自锚式吊桥 (图

) b

和自锚式吊桥 (图。,

) e

.

按加劲梁的刚度大小分(

柔性悬索桥和刚性悬索桥等,。

吊桥的悬索一般采用柔性结构 (如钢缆索 )何形状图3、

在不对称活载作用下

悬索会改变几,

c

)

,

引起桥跨结构产生较大的浇曲变形,

为了避免这一不利状态发生。

根据加劲梁的刚度大小

又可分别采用柔性悬索桥和刚性悬索桥的型式,。

前者由于加劲,

梁的刚度小 (甚至不设加劲梁而只设桥面结构 )干荷载小的人行桥或施 1二桥便_

桥面挠度随活载增加而加大

故多用

,

现代公路吊桥一般均采用刚性悬索桥

105

桥梁工程概述连载

坦羞

默脚叫馨此

默辫幂悠

亘

埃呆

鸽

脚般尼、悠万日口

涨块书馨贻辗层

默脚幂捧

{

{}}

深刹照捉果

{坎奖

联脚书馨咄

蜜

又

以‘

O勺

簇寡蜜

寒鸽框~框~日日块甲腿、~

落石令月

友昌阵君只圈

蜜

与令令帅.

鉴

峪令

令O a.

鸽令.

乃.

心闷,.

!(

八住三1

。t

侧

口

月

辱}

5

o

一一

月.

1

心节.

{}

:.

《 O

闪~~~~~~~~~奋,网~~~~,~叫

!日

‘,

亡、甲曰曰

上、

侧甲叫

办1

囚l

-

‘

.,

护

一一

一

二~

一

兰-止茎…二荡碳纂妇瀚巴引公口.

祠省{_

气

气

咤

哪.

叹

O刃 C勺.卜.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.

.‘

‘.

.

目

.

!

对

…}}

囚

囚

囚

~ -

一

QJ

闪一

-

一

登一‘

啼、t二甲

一

丫

习「

1

「

}

…}‘

一~

~

~占目一

:。

_

一

,

尸叫曳份

~

兮~

二甲叫

日

万1了‘

-

!, .

. .

, .

.呼 . .石

心~

C巾

一一一

仁乃,

二

七山

书巨口洁人

茸仁〕‘尸

}

a〕 C‘勺护叫

}i

匕_

J

{~

-闷‘-

_

C )OO-

{」

, .叫

。

}{{

.闷

J而

姻,

{

护叫

!}

}C〕

扮匕

口公鲜、球了

峨r -

只勺一一_

},

吕矿一一

‘

二

叹‘门

p}

只C勺勺

甲

. o},

O勺.二,

极留公{尸之;朽,

刁之

{

l

~,

‘

。厄.卜’

C,

棍.

一一

,

了一一

C匀,.

乃.

足

( J.

刀自

d

}

C )‘

伞巴岁,,

认t卜

、

气

,

C欢

婚{戒叫

}·

‘lL」

}_

i

,O

,

1…,

‘

.

CO

一

纸欲岌

州{C O

芍{CO

不下叫叫

,

‘

{

J{

“。

卜

{

}0~、.曰

,

}0一

,

!~

}试‘

1

提亘

‘

~‘

口

闪.

{

}」

】C,4二,,为

O,

伪.的 1.弓户

.

{!

( O.

芬昌‘)仁,,心门

吸口.

. J

O J

曰,‘

吸 O, .月J

登刃刃甲.

叫

C,tO C口,

O )亡、

‘,气半 .

母,二 .口

OD

户l

珊 OO心口几

毋亡J.

珊 O心心 O

侧

奋】,

习‘

O匀

珊口.

自七、 O 1

溯到田撷

叫

长叫

{口

矛喇

口

日三履团麒

团

似画禾尺必洲日

脚

三口臣刘

澎

坦

.

106

桥梁工程概述连载

刚性悬索桥有单链和双链两种结构型式

。

单链悬索桥 (图

3

、

b)

是指3,、

个吊杆平)。

面内仅设一根悬索 (主索)

,

在半跨承受活载时会产生 S形变形 (图,

。

双链悬,

索桥 (图时,

3

、

d )

索是指一个吊杆平而内布置两根悬飞 (上链和下链 ),

当半跨有活载

荷载将由该半跨的下链承受,,

此时的下链形状恰好符合于承受荷载后悬索的变形。

下链也不再产生变形

故吊桥将不发生 S形变形,。

因而双链悬索体系比单链体系的刚度

大桥

加劲梁材料省但构造较复杂外形也较差,

我国目前最大跨径的吊桥

成的重庆朝阳大桥,,

8中孔就是跨径为 1,。

6米的双链式组合箱梁吊桥。

年建—跨径悬索现代的大为了简化构岩石锚等独,

19 69

加劲梁的自重和刚度都有所增大

,活载引起的 S形变形一般是很小的

造

均采用单链式结构,

悬索锚固在两岸锚锭上的吊桥称为非自锚式吊桥

。

锚锭可以用混凝土。

、

立形式确3,

也可以利用边跨或引桥的墩,

、

台结构作为锚锭

这种吊桥的构造简单,

受力明.

施工方便e

故广泛采用。

。

但锚锭所需污工材料数量大,

施工质量要求高,

,

它是吊桥:

安全使用的关键设备之一、

悬索锚固在加劲梁端部的刚性悬索桥称为自锚式吊桥 (图

)

,

锚索中的水平分力传给加劲梁,

垂直分力通过连杆支座传给桥台其特点是,,

为了承受悬索内力劲梁的负担,

加劲梁必须为三跨刚性连续梁,

由于悬索水平分力的作用加重了加,

所以比非自锚式悬索桥用料多。

但另一方面减少了锚锭的污工体积

并且

不受温度变化的影响可以考虑采用

因此一般在土质不良的河段上建桥或不允许修建大体积的桥台时。

以下分别对

钢吊桥和预应力混凝土吊桥的主要型式及构造情况作一般介绍

三(一 )下承式钢吊桥

、

钢

吊

桥它的受力明确,

桥面位于悬索之卞的吊桥称为下承式吊桥几乎都是采用这种经典型式1二.

。

构造简单

,

故近代吊桥

。

悬索,

悬索是吊桥的主要承重结构。、

它主要有两种构造型式。

,

一种是钢丝绳缆索,

,

一种是。

平行钢缆索

钢丝绳缆索一般用于中两种,

小跨径吊桥

2我国吊桥常用的钢丝绳通常是由小。

8

~选0

.

毫米高强冷拉钢丝分层左旋或右旋绞合而成的布

它又分为有机物芯的和不加有机物芯的。

桥规,

》

规定

,

悬索应选用钢芯的

,

钢丝直径应不小于 2毫米,

平行钢丝索是目前世界上广泛采用的一种型式表4

其使用及发展情况见表0

4

所示以上

。

由

可见

0自1 8 8 3年美国布鲁克林桥采用平行钢缆索以来的 15

年间

,

虽然钢丝直径基“,

本上都是

毫米左右

,

但钢丝的抗拉强4,

度已由 I O7 k g/ m m,

“

提高到1 6 o k g/ m m。

而

9且每根缆索的直径已由 3

毫米增加到9 2毫米 (甚至更大 ) 4“

按照架设方法不同SP i

平行钢缆索又可分为两种型式纺缆,

一种是采用空中纺缆法 ( A i r,

n

n i

g

m e t

加d

,

简称 A S法 )施工的,

”

,

它是由一个可移动的纺轮

在一根

架好的辅助缆索上来回移动来架设每根钢索

这样可以保证钢索中每根钢丝的安全系数

基本相同

,

但施工麻烦

工期较长

。

另一种是采用工厂预制的预制平行丝钢缆索未7 Q

桥梁工程概述连载

表日期完成

搜亚全

序号

桥

名

国

名

}跨径卜一 (年) ! i n根…数 (根)

性孔{

缆

钢

一52 82

直径}拉强度 (抗 k> 1 07

g

/m

m’)

7 69 69 47 2Q J内。谧。 甲 .八O 占一六 O,n一一一一 J一‘污一比勺 U任曰 9厅了 u叮片 O f U自甘一 1吕 n

>

14] 14 4

>

冬826 2 78 56 47 8 62 4 1 2

>二 1 51

‘

‘工今 0. O 1‘叮 一 1

>>>

15 1 1 51 1 51

一4.

-

97

一!

-

-

-

-

-

-

> 1 54 7

。

一4

…{

》 15 1一一、

一

—{—.

一-

95

、了理 5

44 4 4

。

9898 98 98

>>>>

154

.

7

。

15连 7..

。

15 4 7 157。

。

5

4 98。

>

1 59

46 36

5

。

13

> 15 4

.

7

2三兰…竺一上竺二i里二~

2卫登竺1 4只 8 4

二{旦些

一

…}

{

“ 0。

·

阵全{色一> 15 5

5

一

0革8

桥梁工程概述连载

(p

a r c瞬f b i。

a

t

e

d

pa

r a

lle l w ir

e

,

t

r a n

d,)

来取代就地编织的,。

a

纺缆

”

,

故又称为

“

PP,

w

s

法”

美国罗德岛的纽波特桥就首先使用了这种悬索,

因采用这种方法能简便施工

加

快施工进度2。

节省造价

,

故国外已经广泛采用

吊杆,

吊杆 (吊索 )在吊桥中的作用主要是将桥面荷载传给悬索 (主索 )采用构造简单、

故吊杆一般均

施工方便的竖直方向平行布置的形式 (图,

35

·

b8.

、

) e

中吊杆间距与面桥,

构造和材料用量有直接关系

应按经济比较确定.

,

一般为

~

米

随跨径增大而增,

大

。

如葡葡牙的塔古斯河桥 (主跨 1 1 2 9米 ) 0、

,

吊杆间距达 2 3

2 0米

此时桥面系设置一是将竖,

了强大的纵

横桥道梁,

。

理论和实践证明

对于特大跨径吊桥,

,

减小垂直挠度的最有效措施之,

向布

置的吊杆 (吊索 )倾斜布置的恒伯尔吊桥 ( 1 4 10米 )1、。

呈双斜向吊杆

(又称三角形吊杆 )形式的吊桥

如已建成

和正在设计的墨西拿吊桥 ( 3 5 0 0米)

都是采用这种形式 (图

2 )3.

加劲梁、

吊桥的加劲梁可做成钢板梁

钢析梁或钢箱梁4 )

。

以往中

、

小跨径的吊桥常采用钢板

梁作为加劲梁

、

大跨径吊桥则采用钢析架 (图

。

图滩

拍切年美国修建的塔科马海峡桥

,

主跨‘5 3米·

,

边孔3 5米跨径,

,

桥宽仅“”米‘一跨径,

·

六。

跨

径,

,

故又称塔科马峡桥,

,

口力劲梁高仅 2

7‘米 (、

如

,

一般为

1品07,

该

桥刚度不够时67·

浇筑桥面混凝土时工人便有晕船的感觉

19选 0

年n月

日在风速仅为每小9其设计风速为‘”

5公

里的情况下‘时的风压力只有设计允许风压力的此,

告左右,,

公里/小时 ).

桥面产生波浪式垂直振动。

,

随后又变为扭转振动。

局部位置扭转达药

。,

振幅达 9 7米 6

致使中孔塌落,

,

边孔随之也垮了

事件发生以后,

使世界桥梁界认识到,

空气动力学对桥梁 (特别是大跨径吊桥 )的重要性并认为采用加劲析架和空格通气的桥面对动力稳定更为合适于是新建的塔科马吊桥·

,

主孔仍为 8 5米 3

8而桥面宽采用1。

.

0

米

,

“加劲析架的析高增至‘ 0米

,

为跨度的,

去

,

使上部结构的重量比,日桥重 5% 0

经过一段时期的

理论研究和试验

使人们认识到单纯从增加加劲梁的刚度来提高吊10 p

桥梁工程概述连载

桥的稳定性

,

必然会使吊桥多用材料,

,

而降低了吊桥的经济性

,

积极的措施应是减小空

气动力的作用来增加吊桥的稳定性实例有三个1 323,

例如采用空格桥面或在跨中设通风洞和采用两端倾r

。斜的棱形横截面等 (图 5 )都是有效的措施用新技术对经典式吊桥进行改革的代表性

第一个是 1 9 6 6年通车的英国塞汉 ( S v e e、

) n、

)桥跨径 3 0 5+ 9 8 5 b,

+,

3 05

米加

,

劲梁首先采用了棱形的。

正交异性板箱形加劲梁 (图 5

,

梁高3 0米 5

.

为跨径的

。。 u, 9第二个是 1 7 3年建成的土耳其博斯普鲁斯 ( B即,, )海峡吊桥主跨 1 0 7 0米,

庆

·

望伯尔并勒特 (丹:镶

3 3

2

了

_ _卜

一—_一—卜.

习

一_

.

2 2

已6

塞汉挤。共国)

3 1已6

一一一

~

一

一一

.

~,

…‘·

砰石注二

吻黝

桥

J

.

犷}

,

2犷

·

口犷

‘

声

奖皇卜一窦和木图孚:

{

比南海丸桥〔翱鲜)南

10享

桥梁工程概述连载

3棱,衫、‘‘ l气“:勺浅色梁,

·

“米

(}:到

、

·

)

,

是“径。 3 7夸勺

;。

,

3、 !:的塔卞马桥‘“。

;。

。更为

爹细关于

观

。

这样一来

,

使吊桥又回到了轻巧美观的型式,

第三个突出的实例是 1 9 8 1年建成的英.

,;恒、尔吊桥 (}, )〔困

1跨径达 1、 0米,.

·

反i梁:。

为选 5米

,

二

是“径的 3夸,

{

3

“些吊桥都孟

是采用流线形价形浅面的加劲梁大,

与过去采用的价架加劲梁相比6

不仅抗扭刚度有所增

其经洲

,

,

沙川分显著

一

,

I K如[

的用钢量曲线所示

。

加“,

弩吟一

:

、,

伽习量琳

一

_

妙箱歌

如肯尔

桥

| !|

!

上

_

一上

一

~

L

_~

~ L

~

司

_

一土.

~

~土 _

_ r

_

_

,

灼口

I户。。

,钾乡一

万叻‘

惬讯螃岁 (护

图。,

8

杏清感枷令 J补钢量线西挤。

另外加劲梁的型式还与吊桥横截面布置形式有直接关系

一

般来说吊桥可以作为,

,

公路桥和铁路桥,

,

也可以作公路铁路两用桥但由于吊桥的变形较大通常难以满足铁路‘

,

桥梁的要求如美国金门吊桥在大风作用下横向振幅达 2 4米而在 1 5年 1 2月一次受台 9 1,

风舞时击

,

跨径

立n

处

,

竖向振 l福达“。

’

·

”5米,

显然是不“满足火车运‘要

求的故以往的叁于,

,

帛桥天都是单层的公路桥其中也有为数较少的双层吊桥如金山奥克兰 ( O k l a增加,

193 3~ 19 37年_

修建的美国旧,

a

) d

海湾桥,,几

,

主孔 7选米 0,

,

边孔3 4米 5

,

仁层为六车道公路

下层为。

双轨电车道及三车道公路

塔高 1 5 2米

加劲梁采用钢析架。

。

近年来随着交通量的迅速

为了节省工程造价,

又开始修建大型的双层公路吊桥和公铁两用双层吊桥

如日

本 1 9 3 2年建成的下津井獭户大桥就是一座公铁两用大桥9扔冲米

该桥全长 1 4 4 6,

.

6米

,

中孔跨长,

主析架高 1 37

.

。米

,

_

巨层为公路 (

4

车道)

,

下层为铁路 (双复线 )

横截面

布置如图梁,一

所示

。

又如正在设计的香港孙马桥〔跨1拉 3米 )主,

将采用封闭式钢筋箱形

桥梁上面有,

理个车道

中间设有分隔板,

,

箱梁的内部有两个车道以备大风期间开放。

交通

另外在箱梁外边还将设有地铁道.

供今后发展的需要

心

塔架支撑悬索、

j答架在吊桥中川干

承受由悬索传来的水平分力和垂直分力

。

塔架的构造J11

桥梁工程概述连载

/

到兄索

之犷

.

7

·

。

.

,

孰

犷

.

认口

‘产

二

r

一

-

-

一

奋

哭口目,

N-

毛

.

一—

一

—

.目目

〕: l’

.

!‘. .

,

口

l

蓦{‘‘

Z盯

{

1翻人

}更员道

0 1冲·

主 !旬渔 D o付至3

位单未

:

母7和型式与桥跨大小、

桥面宽度,

、

中跨主索的矢跨比等有密切关系。

。

随着吊桥跨径的增

大

,

塔架的高度也显著增加据理论分析,

给工程带来更大的困难

最有利的矢跨比为下,,

;

一杏而欧美各国为了减小塔架高度一,

,

常采用

一乡人这种偏小值甘1乙

。如墨西拿吊桥主跨 3 5。米主索矢高 3 2。米

,

矢跨比约为。

大1 1,

其塔架全高仍然高达选米 (如图 8所示 ) 0一

,

工程的艰巨性是可想而知的。。

钢吊桥的塔架1 0 7落米 ),

,

国外一般均采用钢材修建,

如土耳其的博斯普鲁斯海峡吊桥 (主跨,。

采用的是全焊接钢结构塔架,

高度为 1 6米世界著名的维拉札诺海峡吊桥 5。

主跨1 2 9 8米钢箱组成5.

在 1 9 8 1年恒伯尔河吊桥建成以前一直是世界上最大跨径的吊桥

塔架也由

,

高达 2 0 7,。

米

,

每座塔架用钢量为 2 7 0 0。吨。

基础由混凝土整体筑成,

,

中有“个,

2米直径的圆井

底在平均高水位下 2 3米美国另一座著名吊桥

1全桥总长选 7 6米

共用钢材 1 50 0 0吨,

造

价达 32 5 0 0万美元

高达2

8 2米

。

—

金门桥 (主,

跨 1280米)

钢箱组成的塔架,

近年来

,

由于采用了滑模浇筑混凝土的施工方法,

使高塔架的施工变得较为方便,,

而且外型美观恒伯尔河吊桥箱形截面,,

维修养护费用低塔高已达 1 5米.

,

因此广泛采用钢筋混凝土箱形截面塔柱图8

如已建成的0火

,

。

所示的 4 0 0米高的塔柱。

也将采用1 8

.

12 0

.

米的

箱壁厚度按 2

6

米~

1

.

3米进行变化,

吊桥一般修建在大川深谷地区

实际中还可以因地制宜地利用两岸地形2年 9

,

减小塔架

高度

甚至可以不修塔架

。

如我国1 9 8。

月建成的四川省汉源吊桥就是这样一座很具

特色的大跨度吊桥 (图

9 )

汉源吊桥是一座无加劲梁的柔性吊桥抖名

,

两岸索塔间的距离为2 0

8 3

,

米两侧桥道结构

,

桥梁工程概述连载

. l

二‘

…训_

州口旧 .峨“ J二翩甘日一 T月翻 R一引孔川一 A旧八|.

l

吕一乃

1

“

立率米

:

}:。

而卑拿垮架称、图研

、

!于江观早齐图月桥畏0.

’

间的距离为 1 8主索由 7根小 9 3

0

.

米

,

桥宽4 2米 5

.

,

一

可通行一辆载重 5吨的卡车 (技汽车一 1仓设计 )级,

。

5的麻

心钢丝绳组合在一起

3吊杆为小 2的圆钢筋

,

桥面系横梁为 h久3}

o

0 4

桥梁工程概述连载

厘米的工字钢槽钢,

,

间距为 3

.

0米,

在3

.

0米内另外均匀设置两根 7 5,

又

75.

x

7

2介婀和两根 1,一

A

横梁上纵方向铺设 1选A型槽钢,

组成桥面系

。

全桥用钢 1 2 1,

7

吨

每延米用钢量,

为0

.

62 2吨,

1造价 4万元

。

该桥的特点是它充分利用了一侧山岩。.

直接将主索锚固于。! L使两岸索鞍的仁. .

体中

只在另一岸设置了塔架.

同时还首次采用了不对称曲线设计主索9 6米),,一

8高差达 1

3

米

,

这样不仅有效地降低了塔架的高度 (仅高 1 0

方便了施

而。

且节省了材料

。

另外为工减少

J几量程

,

桥面也设置成单向纵坡,

使两岸桥面相兰3

4米

(二 )悬带桥

随着吊桥跨度的迅速增头应地急剧增加,

,

桥面增宽

下承式吊桥的塔架高度和材料用提等也都相,

而且悬吊构件均在桥面以上3、

使桥面上视野不开阔

提出了悬带桥的型式十.

,

于是国外又开始在一

古代悬索桥 (图承式吊桥米。。

a

)的基础上作了创薇二

,

。

9 8] 5年德国芬斯特瓦尔德为 l耳其博斯普鲁斯海峡桥设计方案时提出了三孔连续[ .第一次设计方案的跨径为药 o.

一

十,

60

朽。米

,

其中中间墩上每边伸竹各1 5 0.

桥面宽“5

“米

,

3左布苍,

,

7 5米的车道 1 230 0。

“ 5米的人行道及二条“ 5米的格栅纷缝

·

桥

面混凝土板厚2 6厘米层中。

分中跨的

桥面板钓排列 1 1 2 0根小的钢筋 2 3.

,

锚在两岸石,

路而呈波浪形,,

。

第一次设计由于坡度太大 (最大 1 0,。

3

%)

,

不合要求,

故进行第3

二次设计验,

0修改后的桥面板加厚到 3厘米外型如图1所示 0,

钢筋增加萝! 1 3 7根小 0 2 3,

坡度减至

%

,

车

速每小时 9公里 0桥)。

用这种型式的吊桥作了振动的理论计算和模型试

认为它比经典的钢吊绒好

而且夕

哗如带

轻巧美观

,

故称之为悬带桥 (或薄带

.

…”

”二

’

‘

二

“

”-

一一

一飞

图10

在此之后孔连续,、

,

曾有多座大型桥梁采用此式吊桥的设想

,

如 1 9 6 5年瑞日士内瓦湖桥。

,

七

最大,,

捉径46夸 0

米

,

、

板厚2 5。

.

4米,

设计可承受最大风速为 5米/秒 0

另外还有的薄,

带桥方案目前

中跨跨径达 5 8米 6,

用这种新型的悬带桥方案还只修建过几座小跨度的人行试验桥

因桥面极

薄

,

在车辆集中荷载作用下。

桥面板内局部应办较大-

,

尚存在一定的缺点

,

,

还在继续研

究之中.

1 14

桥梁工程概述连载

四

、

预应力混凝土吊桥,

随着预应力混凝土结构的理论和技术的不断发展

近年来国外已开始在大跨径吊桥,

中采用预应力混凝土结构土结构具有刚度大,

。

尽管目前修建的数量还不多,。

但与钢结构相比,

,

预应力混凝5。

省钢材。

维修养护工作量小等显著优点

它将对吊桥的发展带来巨

大影响

,

因此仍值得我们重视

现将世界上已建成的预应力混凝土吊桥列于表

以下

分别简要介绍其构造特点

表型式下承

5

式

桥:

名

(H

u

合得孙霍普dso n

H

o

Pe )

j|

。1

厂一 !

,

国

名

{主孔跨径2 08

‘ ) n t

建成年代19 64

(M

麦瑞尔伯克桥e r e

l be ke )

19 57

各泣多桥(R 10

lo

r a

do )

哥斯达黎加__

197 2二“

式

}.

速

日

蜂

桥

}

日

本

(一 )下承式预应力混凝土吊桥19 64年,

…一匕一二三pe ).

:

8

_

加拿大建成 T哈得孙雷普 ( H: d:,

o n

H

o

预应力混凝土吊桥 (图 1 1 ).

,

全民3胎 9米

中跨 2 0 7塔架高3 0

.

3米

,

两侧边跨不等,.

,

分别为 5 8

5米和6 3

1米

。

,桥宽8 5米

.

两

3 0侧各布置一根主索 (由 2很直径今毫米的钢缆索组成 )和一恨锚索 (直径小 8毫米的 8 5

锚固钢索)-

,

.

5’

米‘

一

’

一

一

‘

’

一一

~

’

咐

一

’

.

.、子

,主索矢高 2 4米 7”~一一一

矢跨比为‘

,

1。,。

这与吹美各倒一般钢吊一

‘’

一

’

一

‘

’一’

一一·

‘

’

‘

7

’ 6一

~

’

~

曰

一

一

”

‘

”’

桥常用的

夸去,

6万相比是比饺大的‘价为‘。美元

。

该侨为扣劲梁由 3 4个长约 6全桥内连续面,

.

1

米的顶制混凝上块件组拼}叮成。,

。

镀锌的预应力钢束在目

在梁端和横隔板内的导管中不灌浆,

由于该桥在世界灿尚无先例,。,

因此

还需在比时明内了解租调整钢束的拉力经分沂沂充认为,

述至准备调换树索

关子空气勺力学稳定性方,

因加劲梁采用的是箱形截面n

而且值载大Ban

故不会有问题。

。

按照

这种设计思想19 7 9,

0沽计跨径在 2 4米左右的预应力混凝土吊桥均可实现da m:。

a年在北爱尔兰的曼达姆斯斑克 ( M

) k桥设计中就又采用了这种桥,

2型方案 (图 1 )

该桥全长8 2米 5

,

主体结构采用三跨吊桥。

其中中孔跨长 2 5米 0

,

两边

孔各长 9 5米首。

。

。万预计投资2了。美元

此桥建成后将超过上述的哈得孙雷普桥而居世界之

(二)t9 72

上承式预应力混凝土吊桥5

羊

o月在哥斯达黎加建成的里奥科洛位多 ( R i。

Co l、

o r

l t ) a o.

桥是全世界第

一

座这种类型的预应力混凝土上承式吊桥

该桥是全长 2 0米 4

宽 8 5米的双车道高速公路11,

桥梁工程概述连载

‘

令

杀

横截面

迄蒸戴回,,

,, ., . .

. .

,

了

月冲,, .,

月竹勺,

,,

曰

仕单米

图

,‘

·

”

翩导霍着桥于图置孙

桥

,

9桥下峡谷深度达 1米

。

图1 2该桥的建成开辟了预应力混凝士桥梁的新领域’」

‘

,

土桥梁

长

大化的二孙群垫;新,

一,

并成为混凝

日本于 1 9 7 7年建成的速日峰桥

是继里奥科洛拉多桥后修建的第二座

上承式预应力.

混凝土吊桥

全长5 4

.

拐米

,

桥宽4 8米 0

。

该桥的特点是没有普通下承式吊桥那样的高,:

塔架

,

几

而是被下部结构 (由桥台和岩石错旋两部分组成 )代替了

其中桥台用来支承桥

道板和固定底部预应办主缆索;岩石锚旋用来承受固定在桥台上的主缆索产生的水平11 6

桥梁工程概述连载

力

。

关于里奥科洛拉多桥和速日峰桥的结构型式“

、

构造特点

、

受力性能,

、

施工主要步骤

等详见本刊

上承式吊桥,

”

一文

,

此文不再赘述

。

通过此桥的修建:,

使人们认识到上承

式预应力混凝土吊桥与普通吊桥或悬带桥相比有如下一些特点

¹由于上承式吊桥的底,

板吸取了悬带桥的优点高梁;

主缆索本身用混凝土包裹起来了,

所以整体刚度比一般的吊桥如果能够

º由于加大了主缆索的垂度,

与悬带桥相比

,

用较小的锚碗就可以建成,,

使承受水平力的锚旋更加经济;;,

如采用岩石锚旋等

上承式吊桥还可以应用于大跨径桥施工安全可靠,

»底板在施工中还可以作为临时施工场地或脚手架

节省临时设备,

费用¼由于设置了桥道板克服了悬带桥纵坡较大且不能任意选定行车道纵坡的缺,点,½上承式吊桥的桥面上没青任何遮挡视线的结构物故比普通吊桥视野开阔利于车辆安全运行等。

五(一 )吊桥的动力问题

、

其

它

如前所述点是柔软。

,

吊桥的主要优点是材料用量经济。

,

跨径能力特大,

,

但随之而来的最大缺

,

在车辆荷载和风荷载作用下有较大的变形和振动

有时会使桥梁产生局部破

坏甚至全桥坍塌

所以又可以说

,

整个吊桥的发展史就是一部同变形和振动作斗争的历。

史

风力是使桥梁产生破坏的重要原因之一响尤为显著,

与其它桥型相比

,

风力对大跨径吊桥的影。

表

6

列出了一些国家的部分吊桥由风力造成的破坏 (损坏 )简况

其中最6

表地

下

……西丽可面…而一}威{关一‘一

址主

槛

径

建成年代

…一

美国

…一一

1 28 0

1

万丁履妥{舀

一}

11了

桥梁工程概述连载

·

著名的是前面已介绍过的美国塔科马吊桥 (旧桥 )跨径大、

。

通过吊桥事故的研究表明,,

,

对这种

自重轻

、

外型复杂的特大吊桥,,

,

一

仅仅在

静力学范围内研究是不行的、

必须充分

考虑空气动力的影响模型放置在风洞内引起的振动,

而目前最有效的方法是进行风洞试验、

也就是将符合相似条件的

量测风速

空气动力

振动等各种参数

,

推算实桥的风荷载及风力,

从而确定吊桥对于空气非恒定振动的动力安全度,

以确保吊桥的安全

。

(二 )墩柱局部破坏的影响

影响吊桥质量的因素很多,。,

如构造型式是否合理

,

施工质量的好坏等均可造成吊桥.

的损坏甚至破坏,例如 1 9 3年建成的维也纳多脑河上的莱克斯桥是一座跨径为 6 7 0

1十 2叭,

.

2

十

60

.

9

米的自摘式悬索桥

,

使用了 3年后于 19 7 6年 8月 1日突然坍塌 9。

。

事故调查表明,

该桥是

由于支承悬索的两座索塔框架之一的支座破坏造成的筋上,

该桥的双柱式桥墩是由抗压强度差别很大的大体积混凝土浇筑而成的表面却用花岗石贴面,。

墩内未设钢

框架式索塔的支座把 8 9 24,

0吨的最大垂直压力作用到每个墩柱,

,

6这一荷载靠放置在 1片钢梁上的其收缩,,、

根钢板梁分布到墩柱混凝土上,

由于墩柱混凝土一

质量属中等

徐变较大

而花岗岩贴面又无徐变 (实际很小,

,

可忽略不计 ),

,

随时间的增长

荷载逐渐转移至花岗岩贴面上,

6结果墩柱局部破坏,使 1片钢梁中的形成偏心荷载,

4,

片失去文承

其余 1根梁上的荷载大大增加 2

,

使支座翻倒

滑出桥墩。

带走一大片混凝土

门式框架索塔的一个支脚完全踏空,

致使整座吊桥坍塌破坏

(三 )吊桥的立体结构型式随着近代桥梁从平面结构向立体结构发展的新趋势

吊桥在结构型式上也开始作新,

的探索

。

如国外在设计吊桥时就采甲了图 1所示的立体结构型式 3。

它的倒八字形的塔架,

和立体缆索系统可以增加吊桥在各个方向上的弯曲变形刚度

目前这种立体型式的吊桥

还只在宽度很小的管道桥上采用过方案也就采用了这种立体吊桥型式,

,

而 1 9 7 0年意大利墨西拿海峡桥征集方案时其主孔跨径达 3 0 0 0米。

第14号 3

姿

有关吊桥的其它问题些重要问题1飞3,

粤耀缪彝弊嘟鹦嗽一一气瘫缅俪一-

磕颜髓{缨缝

图 13

鄂产钾一

-

一

几

~

,

如悬索的内力调整

、

钢缆索的防腐措施以及更换等,

,

均沦。

有的还是需要深入研究和呕待解决的重要课题

本文不再一一论述