斜拉桥的现状与展望

斜拉桥的现状与展望目录1.概述2.现代斜拉桥的三大发展历史时期3.斜拉桥的特点4.斜拉桥的分类5.斜拉桥结构面临的挑战6.斜拉桥的发展趋势与展望Page21.概述斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。通过桥塔上多条斜向拉索的支承，斜拉桥结构可以跨越较大的山谷、河流等障碍物。斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的主要桥型。Page31.概述拉索加劲梁桥塔Page4斜拉桥(Cable-stayedbridge)的上部结构由梁、索、塔三类构件组成。它是一种桥面体系以加劲梁受压（密索）或受弯（稀索）为主、支承体系以斜索受拉及桥塔受压为主的桥梁。1.概述斜拉桥的历史很早，在几百年之前就存在有斜拉桥的雏形。其承重索是用藤罗或竹材编制而成。Page51.概述1784年，德国人勒舍尔(C.JLöscher)在弗莱(Freiburg)建造了一座木桥，是早期斜拉桥的雏形。Page61.概述1821年，法国建筑师帕叶特(Poyet)描述了斜拉桥结构①用锻铁拉杆将梁吊到相当高的桥塔上②拉杆按扇形布置，锚固于桥塔顶部这一描述只给出结构外形和构件组成，缺少对其力学性能及合理受力的阐述1824年,德国尼恩堡(Nienburg)的萨勒河(SaaleRiver)上建造了一座跨径为78m的斜拉桥①木制桥面、主梁由斜向锻铁拉杆支承②建成次年就在行人通过时倒塌Page71.概述斜拉桥因其结构性能未被有效开发，沉睡了一百多年二战后随着高强度钢材和电子计算机的出现，人们重新认识斜拉桥体系1949年，德国人迪辛格(Dishinger)首次完整地阐述了斜拉桥体系的优越性以及斜拉索的力学特征拉索张拉；拉索采用高强钢丝为现代斜拉桥的诞生和发展奠定了理论基础，被视为二十世纪桥梁发展最伟大的创举之一！Page81.概述1956年，迪辛格在瑞典建成了世界上第一座现代化斜拉桥——斯特罗姆松德桥(StrömsundBridge)1967年，应用计算机辅助分析技术的应用，在德国建成了第一座密索体系斜拉桥——弗里特里希-欧贝特桥（FriedrichEbertBridge）Page91.概述20世纪八十年代中期以后，斜拉桥的发展进入了新时期；表现在:1）新理论和分析方法2）跨径不断突破3）新施工方法和设备4）新材料与连接技术5）新构造和附属设备Page101.概述改革开放后，中国的斜拉桥建设与世界同步发展1991年，上海南浦大桥，中国第一座400m以上大跨度斜拉桥Page111.概述1993年，上海杨浦大桥，当时世界最大跨度斜拉桥2008年，苏通长江大桥，将斜拉桥带入千米级时代Page121.概述短短五十多年里，斜拉桥的发展取了辉煌的成就，可以说，斜拉桥是当代大跨度桥梁的主流桥型！----世界十大斜拉桥斜拉桥的跨径从182m发展到1104m，增长了近5倍！----创跨径记录的斜拉桥Page132.现代斜拉桥的三大历史时期1.斜拉桥的稀索体系时期（1956-1967）2.斜拉桥的稀索体系时期（1967-1985）3.迈向超大跨度的新时期(1985-2010)Page142.现代斜拉桥的三大历史时期斜拉桥的稀索体系时期（1956-1967）稀索体系斜拉桥的特点1.斜拉桥发展初期都为稀索体系2.稀索体系斜拉桥的特点是：①拉索在钢梁上的间距为30～65m，混凝土梁上索距为15～30m②主梁截面尺寸和刚度大，以受弯为主③拉索锚固区的构造复杂，换索困难④受计算能力的限制，体系超静定次数一般在10次以内3.不能充分发挥斜拉桥的跨越能力和经济性上的优势Page152.现代斜拉桥的三大历史时期稀索体系代表性斜拉桥1956年，瑞典，斯特罗姆松德桥(StrömsundBridge，L=182.6m)，第一座现代斜拉桥1961年，德国，西佛林桥(SeverinsBridge，L=302m)，首次采用A形主塔，钢索呈放射形，主梁为飘浮体系，也是首座非对称、独塔斜拉桥Page162.现代斜拉桥的三大历史时期1962年，德国，易北河北桥(NorderelbeBridge，L=172m)，第一座单索面斜拉桥1962年，委内瑞拉，马拉开波桥(MaracaiboBridge，L=235m)，带挂孔混凝土斜拉桥，也是第一座多塔斜拉桥Page172.现代斜拉桥的三大历史时期斜拉桥的稀索体系时期（1967-1985）密索体系斜拉桥的特点1967年，德国，弗里特里希-欧贝特桥(FriedrichEbertBridge，L=280m)，第一座密索体系斜拉桥Page182.现代斜拉桥的三大历史时期密索体系斜拉桥的特点是：①拉索间距小②主梁以受压为主，截面尺寸较稀索体系大大减小③梁高降低④主梁应力分布均匀，结构更加轻巧，且易于悬臂施工⑤锚固点的集中力减小，方便换索此后建造的斜拉桥以密索体系为主Page192.现代斜拉桥的三大历史时期密索体系代表性斜拉桥1974年，德国，科尔伯伦特桥(KöhlbrandBridge，L=325m)，首次采用了双索面的密索体系斜拉桥1977年，法国，勃鲁东桥(BrottoneBridge，L=320m)，第一座采用预应力混凝土主梁的斜拉桥，也是第一座采用密索体系的混凝土斜拉桥Page202.现代斜拉桥的三大历史时期Page212.现代斜拉桥的三大历史时期1984年，西班牙，月亮桥(LunaBridge，L=440m)，采用混凝土主梁的部分地锚斜拉桥，主跨跨中设剪力铰Page222.现代斜拉桥的三大历史时期迈向超大跨度的新时期(1985-2010)20世纪八十年代中期开始，斜拉桥进入了快速发展时期发展趋势①主梁轻型化②结构形式多样化③跨径超大化Page232.现代斜拉桥的三大历史时期主梁轻型化①主梁为压弯构件，稀索时以受弯为主，密索时以受压为主②结构的整体刚度主要由三角桁架的体系刚度提供，主梁或主塔的构件刚度对整体刚度贡献不大③正交异性板钢箱梁结构已经成熟，一般只是板厚变化，且重量较轻，进一步轻型化空间有限④混凝土主梁重量大，梁高减小可降低恒载甚至下部结构尺寸Page242.现代斜拉桥的三大历史时期稀索体系Strömsund桥的高跨比为1/56主梁轻型化斜拉桥的高跨比Page252.现代斜拉桥的三大历史时期结构形式多样化1.主梁材料发展①混合梁Page262.现代斜拉桥的三大历史时期混合梁①主跨采用钢梁，增大跨越能力②边跨采用混凝土梁，减小边跨跨径，在满足主边跨重量平衡要求的同时，提高了结构刚度Page272.现代斜拉桥的三大历史时期1972年，德国，舒马赫桥(Kurt-SchumacherBridge，L=287m)，首次采用了混合梁结构和平行钢丝索股目前跨度居前列的日本多多罗和法国诺曼底大桥均采用了混合梁Page282.现代斜拉桥的三大历史时期组合梁①一般上层为混凝土桥面板，下层为钢结构②受压为主的区域采用混凝土材料，提高了效率③受拉为主的区域采用钢材，提高了局部稳定性Page292.现代斜拉桥的三大历史时期1986年，加拿大，安纳西斯桥(AnnacisBridge，L=465m)，组合梁斜拉桥建造技术走向成熟的标志我国的杨浦大桥（主跨602m）和福建青州闽江桥（主跨605m）更是将此种桥型的应用推向巅峰由于不存在桥面铺装问题，其实用跨径可望进一步扩大（700m）Page302.现代斜拉桥的三大历史时期2.索塔形式变化①矮塔斜拉桥②斜塔斜拉桥③高低塔斜拉桥④多塔斜拉桥Page312.现代斜拉桥的三大历史时期矮塔斜拉桥①塔高约为跨度的1/8~1/12②采用预应力混凝土主梁，主梁抗弯刚度大③斜拉索的应力幅值较小，为常规斜拉桥的1/2~1/3④尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形⑤从刚度和疲劳考虑，更适用于铁路桥或双层桥面Page322.现代斜拉桥的三大历史时期Page332.现代斜拉桥的三大历史时期1998年，瑞士，桑尼伯格桥(SunnibergBridge，L=140m)，四塔五跨2000年，芜湖长江大桥，L=312m，钢桁架梁双层桥面，公铁两用Page342.现代斜拉桥的三大历史时期斜塔斜拉桥Page35荷兰Erasmus桥曼彻斯特Trinity人行桥2.现代斜拉桥的三大历史时期①标新立异的不对称造型显示出刚劲、平衡和力度②受力不尽合理，造价一般偏高Page36西班牙Alamillo桥捷克Marain桥2.现代斜拉桥的三大历史时期③预应力混凝土主梁④提出无背索部分斜拉桥体系⑤解决了桥塔自重过大的问题，并节省了造价Page37a、传统无背索斜拉桥b、无背索部分斜拉桥：一部分荷载由斜拉索传至斜塔，最后传到基础；另一部分由主梁传递到两边基础2.现代斜拉桥的三大历史时期高低塔斜拉桥①受水文地质条件限制，两边跨跨径不等的情形②出于桥梁景观考虑，消除单一塔高的单调之感Page38日本新上平井桥涪陵乌江二桥2.现代斜拉桥的三大历史时期多塔斜拉桥①双塔桥型一个大主跨无法满足需要时，可考虑多塔多跨斜拉桥体系②多塔体系需解决整体刚度不足的问题①②③Page392.现代斜拉桥的三大历史时期Page40希腊Rion-Antirion桥香港汀九桥法国Malliu高架桥2.现代斜拉桥的三大历史时期3.与其他桥型协作①斜拉桥几乎可与其他所有桥型相协作②介绍几种典型的斜拉桥协作体系1）斜拉桥与连续梁协作——美国EastHuntington桥2）斜拉桥与T型刚构协作——广东金马大桥3）斜拉桥与悬索桥协作——斜拉悬吊协作体系Page412.现代斜拉桥的三大历史时期Page42美国EastHuntington桥美国EastHuntington桥斜拉悬吊协作体系的桥2.现代斜拉桥的三大历史时期跨度超大化1956年第一座现代斜拉桥诞生起，经过35年的发展，1991年挪威Skarnsundet桥跨径530m，突破了500m大关1993年，上海杨浦大桥主跨推进到602m1995年，主跨856米的法国诺曼底(Normandy)桥将跨径推进了42%！1999年，日本多多罗桥主跨达到890mPage432.现代斜拉桥的三大历史时期斜拉桥进入千米级时代！Page442.现代斜拉桥的三大历史时期从昂船洲大桥方案也可看出大跨度斜拉桥的多样性①五个进入第二阶段的设计均为斜拉桥方案②主跨由1000m至1019mPage452.现代斜拉桥的三大历史时期Page46第五名螺旋形塔顶A塔斜拉桥第四名分叉索斜拉桥2.现代斜拉桥的三大历史时期Page47第三名无风撑双柱斜拉桥第二名“天人合一”斜拉桥2.现代斜拉桥的三大历史时期Page48最终方案——圆形独柱分离流线形双箱斜拉桥3.斜拉桥的特点现代斜拉桥得以发展的原因与条件1、对300m～800m跨度最有竞争力；与悬索桥相比，斜拉桥有比较好的刚度。2、景观方面的新颖感；塔的型式多样性，拉索布置的灵活性，可以构造出许多新型的桥梁形式。3、新材料开发配合；高强度钢索材料的发展，防腐技术的提高。Page493.斜拉桥的特点4、设计理论和计算技术的进步；抗风抗震的计算理论有了长足的进展，电子计算机有限元分析计算软件的应用。5、施工技术的进步；自架式平衡施工技术的发展，施工控制技术的进步。6、整体桥面的开发与配合。扁平箱形截面的构造技术的发展。Page504.斜拉桥的分类分类按主梁的受力状态分有：漂浮体系、支撑体系、塔梁固结体系和刚构体系。按梁体结构分有:钢斜拉桥桥、混凝土斜拉桥、组合梁斜拉桥、混合式斜拉桥以及我国首次出现的钢管混凝土斜拉桥Page514.斜拉桥的分类按索的特征分有:双索面(如德国Severin桥)、单索面(如德国NorthEibe桥);稀索体系(如委内瑞拉Maracaibo桥)、密索体系(如美国P-K桥);无背索斜拉桥(如西班牙Alamillo桥)。按拉索的