结构轻型化

斜拉桥结构轻型化(六)拉索布置•作用：拉索是斜拉桥的主要承重构件之一。拉索对主梁有一个弹性支承作用，对整个斜拉桥的结构刚度和经济合理性起着重要作用。•材料：拉索宜采用抗拉强度高、疲劳强度好和弹性模量较大的高强钢丝、钢绞线及高强粗钢筋等钢材制作。众多拉索在梁与塔之间形成一个索面。•特点：从大索距的稀索发展到小索距的密索，世界各国的斜拉桥绝大多数采用密索布置。特例：预应力混凝土斜拉板（杆）桥•优点：预应力混凝土斜拉板（杆）代替钢拉索工作，索由混凝土包裹使防腐问题解决、疲劳问题解决、抗震问题解决。•实例：瑞士甘特峡谷桥，174m，1980年1、拉索在空间的布置型式•由于塔、梁、索之间的连接及支承方式不同．桥面宽度不同，索塔和主梁的型式不同，拉索索面在空间可布置成•单索面和双索面，•双索面：竖直双索面和倾斜双索面。比较•（1）、单索面：抗扭作用小，主梁用抗扭较大的截面。•双索面：双索面的拉索锚固在主梁上，两个拉索面能加强结构的抗扭刚度，抗扭刚度小的箱形断面。•（2）、桥面宽度的利用率：•单索面：要有保护拉索免受车辆意外碰撞的防护构造，有一部分宽度不能作为行车道，较宽的双车道桥梁。双索面：拉索下端锚固在桥宽以内(一般位于人行道部分)，也可放在桥面两侧的外缘。双索面斜拉桥的索塔横桥向尺寸较大，对基础的结构尺寸要求也相应加大。•（3）、从施工、养护考虑，拉索锚固点放在桥面宽度以内比放在两侧外缘好。•单索面：简洁、美观，无交叉零乱的感觉。•倾斜双索面：配合A形索塔，具有良好的抗风稳定性。•（4）、单索面不宜过大。单索面混凝土最大法国的艾龙河桥，主跨为400m。•倾斜双索面布置，最大跨径混凝土主跨530m的挪威斯卡恩圣特桥三索面（四）•西•班•牙•：•奥埃勃罗2、拉索在索面内的布置幅射形、竖琴形及扇形•（1）幅射形：•特点：1、拉索与水平面的平均交角较大，拉索垂直分力对主梁支承好，拉索用量最省。•2、拉索水平分力在塔顶基本平衡，故索塔的弯矩较小，索塔高度比另两种布置型式时低。•3、但辐射形布置所有拉索集中锚固于塔顶，使塔顶构造较复杂，局部应力集中现象突出，给施工和养护带来困难。•4、拉索倾角不等，也使锚具、垫板的制作与安装比较复杂。•5、索塔的内力及刚度、桥梁的总体稳定性能山不如竖琴形优越，因此，辐射形拉索布置已日趋减少。(2)、竖琴形•特点：1、由于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、拉索与主粱的连接构造简单，易于处理。•2、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是有利的。•3、从外观上看，拉索平行布置外形简洁美观，无辐射形拉索的视觉交叉感。如将中间拉索用边孔内设置的辅助墩锚固，可大大减少索塔的弯矩和变形。•4、但竖琴形布置拉索倾角较小，拉索对主梁的支承效果差，拉索总拉力大，拉索用量相应较多，又无法形成飘浮体系，于抗风、抗震不利，且难于控制中跨挠度，故拉索竖琴形布置一般仅用于中、小跨径的斜拉桥中。(3)扇形•特点：•1、拉索在索面内呈扇形布置，兼有辐射形和竖琴形索出优点，又可灵活地布置，与索塔的各种构造型式相配合。是采用最多的一种索型，特别是在大跨径斜拉桥中，几乎都采用扇形布置型式。•2、随着斜拉桥跨径的不断增大．对结构的总体刚度，特别是抗扭刚度以及抗风振稳定性和抗地震稳定性提出越来越高的要求。采用扇形空间倾斜双索面布置是理想的选择。•3、对拉索在索塔和主梁上的锚固位置、构造要求及施工工艺要求较高，应妥善处理。•拉索在索面内的布置型式，除了上述三种基本型式外．有时还可采用星型、叉型及混合型的布置。3、拉索索距•定义：拉索索距是指索面内相邻两根拉索的间距。索面内拉索根数多则索距小，拉索根数少则索距大。•特点：拉索索距的选择应根据主梁内力、拉索张拉力、锚固构造、施工吊装能力、材料规格及经济等因素综合考虑。拉索索距的确定应结合施工方法一起考虑。•发展：•早期：斜拉桥采用拉索根数少而刚性大的稀索布置，索距达15m～30m(混凝土主梁)或30m～-50m(钢主梁)．相应的斜拉桥跨径也不大。•实例：如主跨235m的马拉开波桥，索塔两侧只布置一对拉索。•特点：1、稀索布置的主要优点是拉索索力易于调整到设计预期值。•2、但由于索距大，主梁的弯矩和剪力仍较大，因而需要较大的主梁高度。拉索索力相对也较大，使架设和施工较困难，拉索锚固构造也较复杂，其附近还需作大规模的补强，耗材较多。马拉开波桥现代•优点：（1）拉索根数多，采用高宽比例接近于薄板的梁式板截面型式。•（2）多索，简化了拉索锚固构造，张拉千斤顶可小型化、轻型化。尤其多索与悬臂平衡的施工方法相适应，利于斜拉桥的施工控制。多索、密索布置使每根拉索索力和截面较小，有可能使每根拉索在工厂制索中就能完成防护、配装好锚具，也使在通车条件下更换索面内任何一根拉索成为可能，而且十分方便。•缺点：（1）但由于多索、密索布置，每根拉索刚度相对较小，可能会产生风振问题，边跨主梁可能产生较大负弯矩及端锚索刚窿较小等问题。为此，须增大端锚索刚度，将边跨拉索集中为一根端锚索或将边跨的部分拉索集中为端锚索等。•（2）混凝土斜拉桥拉索采用密索布置较多。一般密索布置时，对于混凝土主梁，索距宜采吊4m～12m，钢主梁时索距宜取8m～24m。4、拉索倾角•定义：拉索的倾角是指拉索与梁轴线之间的夹角。•特点：拉索的倾角与拉索受力情况有关。当索与梁之间的倾角增大，则拉索索力减小，但塔的高度与索的长度都要增加，虽然此时由于索力的减小，索塔截面可相应减小。•设计：角应小于45时较经济。无论是双塔三跨式或独塔两跨式斜拉桥，宜控制在25‘～45‘左右。•竖琴形布置较多取26～30，辐射形或扇型布置，倾角在21-30范围内，以25最为昔遍。二、钢—混凝土结合梁的构造特点•特点：1、结合梁斜拉桥又称叠合梁斜拉桥。是由钢和混凝土两种材料组成。钢主梁、钢横梁及钢纵粱等组成钢梁桥，与混凝土桥面板通过连接构件形成一个整体结合梁，作为主梁共同受力。•2、由于结合粱与混凝土和钢相比较，施工方便且造价低，80年代末得到飞速发展。1986年加拿大建成了主跨465m的结合梁斜拉桥——安娜雪丝桥，一直保持了7年世界最大跨径斜拉桥的纪录。我国结合梁起步晚，但发展迅速，在1991年和193年建成了主跨分别为423m和602m的上海南浦大桥和杨浦大桥，至今，杨浦大桥还是结合梁斜拉桥最大跨径保持者。•3、结合梁自重力小，相应也减少钢索用量和基础工程量；钢主梁及钢横梁可在工厂加工制作，混凝土桥面板可以预制，精度较高，质量容易控制；现场拼装简便，施工迅速，工期短，且结合梁梁高小，外观轻巧，体现桥梁建设新技术等优点。安娜雪丝桥