介紹
斜拉橋又稱斜張橋,是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋樑,是由承壓的塔、受拉的
索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。其可看作是拉索代替支墩的多
跨彈性支承連續梁。其可使梁體內彎矩減小,降低建築高度,減輕了結構重量,節省了材料。斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。
基本信息
斜拉橋作為一種拉索體系,比梁式橋的跨越能力更大,是大跨度橋樑的最主要橋型。
斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱,材料有鋼和混凝土的。斜拉索布置有單索麵、平行雙索麵、斜索麵等。如武漢長江二橋、白沙洲長江大橋均為鋼筋混凝土雙塔雙索麵斜拉橋。現代斜拉橋可以追溯到1956年瑞典建成的斯特倫松德橋,主跨182.6米。歷經半個世紀,斜拉橋技術得到空前發展,世界上已建成的主跨在200米以上的斜拉橋有200餘座,其中跨徑大於400米的有40餘座。尤其20世紀90年代後,世界上建成的著名斜拉橋有:法國諾曼第斜拉橋(主跨856米),南京長江二橋南汊橋鋼箱梁斜拉橋(主跨628米),以及1999年日本建成的世界最大跨度的多多羅大橋(主跨890米)。 中國至今已建成各種類型的斜拉橋100多座,其中有52座跨徑大於200米。20世紀80年代末,我國在總結加拿大安那西斯橋的經驗基礎上,1991年建成了上海南浦大橋(主跨為423米的結合梁斜拉橋),開創了中國修建400米以上大跨度斜拉橋的先河。我國已成為擁有斜拉橋最多的國家。
建造歷史
斜拉橋(cable stayed bridge)作為一種拉索體系,比梁式橋的跨越能力更大,是大跨度橋樑的最主要橋型。斜拉橋是由許多直接連線到塔上的鋼纜吊起橋面,斜拉橋由索塔、主梁、斜拉索組成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、獨柱,材料有鋼和混凝土的。斜拉索布置有單索麵、平行雙索麵、斜索麵等。第一座現代斜拉橋是1955年德國DEMAG公司在瑞典修建的主跨為182。6米的斯特倫松德(Stromsund)橋。目前世界上建成的最大跨徑的斜拉橋為中華人民共和國的蘇通大橋,主跨徑為1088米,於2008年4月2日試通車。 斜拉橋是將梁用若干根斜拉索拉在塔柱上的橋。它由梁、斜拉索和塔柱三部分組成。斜拉橋是一種自錨式體系,斜拉索的水平力由梁承受、梁除支承在墩台上外,還支承在由塔柱引出的斜拉索上。按梁所用的材料不同可分為鋼斜拉橋、結合梁斜拉橋和混凝土梁斜拉橋。
構造原理
橋承受的主要荷載並非它上面的汽車或者火車,而是其自重,主要是主梁。以一個索塔為例,索塔的兩側是對稱的斜拉索,通過斜拉索將索塔主梁連線在一起。現在假設索塔兩側只有兩根斜拉索,左右對稱各一條,這兩根斜拉索受到主梁的重力作用,對索塔產生兩個對稱的沿著斜拉索方向的拉力,根據受力分析,左邊的力可以分解為水平向向左的一個力和豎直向下的一個力;同樣的右邊的力可以分解為水平向右的一個力和豎直向下的一個力;由於這兩個力是對稱的,所以水平向左和水平向右的兩個力互相抵消了, 最終主梁的重力成為對索塔的豎直向下的兩個力,這樣,力又傳給索塔下面的橋墩了。 斜拉索數量再多,道理也是一樣的。之所以要很多條,那是為了分散主梁給斜拉索的力而已。
建造規格
現在已建成的斜拉橋有獨塔、雙塔和三塔式。以鋼筋混凝土塔為主。塔型有H形、倒Y形、A形、鑽石形等。 斜拉索仍以傳統的平行鍍鋅鋼絲、冷鑄錨頭為主。鋼絞線斜拉索目前在汕頭石大橋採用。鋼絞線用於斜拉索,無疑使施工操作簡單化,但外包PE的工藝還有待研究。 斜拉橋的鋼索一般採用自錨體系。近年來,開始出現自錨和部分地錨相結合的斜拉橋,如西班牙的魯納(Luna)橋,主橋440m;我國湖北鄖縣橋,主跨414m。地錨體系把懸索橋的地錨特點融於斜拉橋中,可以使斜拉橋的跨徑布置更能結合地形條件,靈活多樣,節省費用。 斜拉橋的施工方法:混凝土斜拉橋主要採用懸臂澆築和預製拼裝;鋼箱和混合梁斜位橋的鋼箱採用正交異性板,工廠焊接成段,現場吊裝架設。鋼箱與鋼箱的連線,一是螺栓,二是全焊,三是栓焊結合。 一般說,斜拉橋跨徑300~1000m是合適的,在這一跨徑範圍,斜拉橋與懸索橋相比,斜拉橋有較明顯優勢。德國著名橋樑專家F.leonhardt認為,即使跨徑1400m的斜拉橋也比同等跨徑懸索橋的高強鋼絲節省二分之一,其造價低30%左右。 斜拉橋發展趨勢:跨徑會超過1000m;結構類型多樣化、輕型化;加強斜拉索防腐保護的研究;注意索力調整、施工觀測與控制及斜拉橋動力問題的研究。
中國發展
斜拉橋是我國大跨徑橋樑最流行的橋型之一。目前為止建成或正在施工的斜拉橋共有30餘座,僅次於德國、日本,而居世界第三位。而大跨徑混凝土斜拉橋的數量已居世界第一。 50年代中期,瑞典建成第一座現代斜拉橋,40多年來,斜拉橋的發展,具有強勁勢頭。我國70年代中期開始修建混凝土斜拉橋,改革開放後,我國修建斜拉橋的勢頭一直呈上升趨勢。
我國一直以發展混凝土斜拉橋為主,近幾年我國開始修建鋼與混凝土的混合式斜拉橋,如汕頭礐石大橋,主跨518m;武漢白沙洲長江大橋,主跨618m,武漢二七長江大橋為三塔斜拉橋,兩個主跨均為616米 。鋼箱斜拉橋如南京長江第二大橋南汊橋,主跨628m;武漢軍山長江大橋,主跨460m。前幾年上海建成的南浦(主跨423m)和楊浦(主跨602m)大橋為鋼與混凝土的結合梁斜拉橋。武漢楊泗港長江大橋主跨將達1700米。 我國斜拉橋的主梁形式:混凝土以箱式、板式、邊箱中板式;鋼樑以正交異性極鋼箱為主,也有邊箱中板式。