斜拉桥的分类.doc

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斜拉桥的总体布置与结构体系

总体布置主要有跨径布置、拉索及主梁的布置、索塔高度与布置。

一、跨径布置主要有下面三种类型

（1）双塔三跨式。

为目前应用最广泛的跨径布置方式。

下面是立面图与其荷载作用不同位置时发生的索塔与主梁的形变。

（2）独塔双跨式。

这也是应用较为广泛的一种跨径布置，但由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的小，故特别适用于跨越中小河流、谷地及作为跨线桥，或用于跨越较大河流的主航道部分，也可用主跨跨越河流，索塔及边跨布置在河流一岸的方式。

独塔双跨式斜拉桥立面图

（3）多塔多跨式。

多塔多跨式斜拉桥适用于需要多个大通航孔的大江大河、宽阔湖泊或海峡上，但这种结构一般采用较少，主要原因是中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的变位，使结构柔性及变形增大，整体刚度差。

多塔多跨式斜拉桥示意图

二、拉索的布置，拉索的布置分为空间上的布置与索面内的布置。

（1）拉索索面在空间可布置成单索面和双索面，而双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面。

单索面斜拉桥（临海大桥）

竖直双索面斜拉桥

倾斜双索面斜拉桥

（2）拉索在索面内的布置形式主要有以下三种：

辐射形、竖琴形及扇形。

辐射形：

拉索与水平面的平均交角较大，拉索的垂直分力较大，故拉索的用量最省。

由于在拉索的水平分力在塔顶基本平衡，故索塔的弯矩较小，索塔高度也较小，但由于拉索都固定在塔顶，所以塔顶的结构复杂，集中应力现象突出，给施工和养护带来困难。

竖琴形：

所有拉索的倾角完全相同，且拉索与索塔的锚固点分散布置，使拉索与索塔、拉索与主梁的连接构造简单，易于处理。

竖琴形布置拉索加强了索塔的顺桥向刚度，对减少索塔的弯矩和提高索塔的稳定性都有利。

但是其拉索的倾角与水平方向的交角较小故所需的拉索数量大，布置密集，一般都用于中小跨径的斜拉桥中。

扇形：

扇形兼有辐射形和竖琴形索的特点，又可灵活布置，与索塔的各种构造形式相配合。

扇形是采用最多的一种索型。

三、索塔与主梁的布置

（1）索塔的布置主要在于高度的确定，矮塔斜拉桥为桥塔高度与主跨长度的比值在1/8~1/13之间的斜拉桥。

一般斜拉桥，双塔三跨式的比值在0.18~0.25之间，独塔双跨式的比值在0.3~0.45之间。

矮塔斜拉桥

（2）主梁的布置

1、主梁为连续体系，无论是双塔三跨式还是独塔双跨式，主梁在斜拉桥全长范围内布置成连续体系，这时主梁为连续梁或连续钢构（拉索作为跨内的弹性支撑），为改善结构受力布置外边孔时，斜拉桥主梁梁体还与边跨或引桥的上部结构主梁相连续。

主梁布置为连续体系

2、主梁为非连续体系，这种结构可以减少超静定次数，带有挂孔的主梁布置能较好地适应两个索塔基础得不均匀沉降，用剪力铰可以缓解温度内力的影响，但是这两个体系都破坏了桥的整体性和桥面的连续性。

目前使用的较少。

主梁布置为非连续体系

四、结构体系

（1）由梁、索、塔、墩的不同结合构成四种不同的结构体系。

1、塔墩固结、塔梁分离—漂浮体系：

主梁除两端有支承外，其余全部由拉索作为支承，成为在纵向可稍作浮动的一根具有多点弹性支承的单跨梁。

优点是满载时，塔柱处主梁不出现负弯矩峰值；温度及混凝土收缩，徐变内力均较小；在密索情况下，主梁各截面的变形和内力的变化较平缓，受力较均匀。

地震时允许全梁纵向摆动，从而起到抗震消能作用。

漂浮体系（南浦大桥）

2、塔墩固接、塔梁分离，在塔墩处主梁下设置竖向支承—半漂浮体系:

在主梁穿过桥塔位置一般通过垂直的吊索来支承主梁，如将0号吊索换成在塔柱横梁上的竖向支座，主梁成为在跨内具有多点弹性支撑的连续梁，可设一个固定支座，多个活动支座，但一般均设活动支座。

半漂浮体系的主梁内力在塔墩支承处出现负弯矩峰值，温度及混凝土收缩、徐变内力也较大，通常需加强支承区段的主梁截面。

塔墩固结体系

3、塔梁固结、塔墩分离—塔梁固接体系：

这时主梁相当于顶面用拉索加强的一根连续梁或悬臂梁。

优点是取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分，代之以一般桥墩，致使塔柱和主梁的温度内力极小，并可显著减小主梁中央段承受的轴向拉力。

但当跨中满载时，由于主梁在墩顶处的转角位移导致塔柱倾斜，是塔顶产生较大的水平位移，因而显著增大了主梁的跨中挠度和边跨的负弯矩。

并且上部结构的重力和活载反力均由支座传给桥墩，这就要求设置承受很大吨位的支座，故该体系一般仅用于小跨径斜拉桥。

塔梁固结体系

4、主梁、索塔、桥墩三者互为固接—刚构体系：

主梁成为在跨内有多点弹性支承的刚构。

优点是结构刚度大，主梁和塔柱的挠度均较小，不需要大吨位支座，最适合用悬臂法施工。

但刚构体系动力性能差，尤其是在窄桥时。

刚构体系斜拉桥

（二）按拉索的锚固体系不同而形成的体系

1、自锚式斜拉桥：

自锚式斜拉桥塔前侧的拉索分散锚固在主梁梁体上，而塔后侧的拉索除了最后边的锚固在主梁端支点处以外，其余拉索则分散锚固在边跨主梁上或将一部分拉索集中锚固在端支点附近的主梁上。

无论是双塔三跨式还是独塔双跨式斜拉桥，绝大多数均采用自锚体系。

自锚式斜拉桥

2、地锚式斜拉桥：

单跨式斜拉桥一般采用地锚式，这时全桥只需一个索塔。

由于不存在边跨问题，故塔后拉索只能采用地锚形式。

双塔三跨有时因为某种原因也会使用地锚形式。

地锚式斜拉桥