悬索桥

悬索桥

悬索桥定义：由主缆和加劲梁构成的一种柔性悬挂组合体系，兼有索和梁的受力特点。

由桥塔、主缆、吊索、加劲梁、锚碇、鞍座等主要部分组成。

目前跨径大于1000m的桥梁大部分都是悬索桥结构。

受力特征：荷载由吊索传至缆，缆再传至锚、墩及塔。在外荷载作用下，主缆和加劲梁共同受力。主缆是主要承重构件，在荷载作用下的变形直接影响桥梁的内力和变形。

主缆是结构体系中的主要承重构件，受拉为主；

桥塔是悬索桥抵抗竖向荷载的主要承重构件，受压为主；

加劲梁是悬索桥保证车辆行驶、提供结构刚度的二次结构，主要承受弯曲内力；

吊索是将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件，是联系加劲梁和主缆的纽带，受拉。

锚碇是锚固主缆的结构，它将主缆中的拉力传递给地基。

主缆：通过索夹和吊杆承受荷载，并将它直接传递到塔顶。

主缆分为钢丝绳主缆和平行钢丝束主缆两种类型。

1、钢丝绳主缆：钢丝绳主缆由钢丝捻成股，再由股捻成绳。一般钢丝绳采用7股绳。一般用于小跨径悬索桥。

2、平行钢丝束主缆

预制平行钢丝束股法（PPWS法）：采用平行钢丝索，加快了主缆的施工进度，截面外形分为尖顶形和平顶形。

桥塔：

1. 顺挢向形式

按力学性质可分为刚性塔 、柔性塔和摇柱塔三种结构形式。

刚性塔。是指塔顶水平变位量相对较小的桥塔。柔性塔。是指塔顶水平变位量相对较大的桥塔。摇柱塔，仅用于跨径较小的悬索桥，下端为铰接式单柱结构。

2. 横桥向形式

横桥向桥塔采用的形式，有桁架式、刚架式、混合式结构三种形式。

主要涉及参数：

影响桥塔设计的参数主要有：材料参数、环境参数、结构尺寸参数。

加劲梁：

加劲梁类型主要有钢桁梁、钢箱梁、混凝土梁、钢-混组合梁等结构形式，如图所示：

吊索：

吊索的材料

  可用钢丝绳、平行钢丝束或钢绞线等材料制作。

（2）与索夹的连接方式

  骑跨式、销铰式

（3）竖吊索与斜吊索

  传统的吊索都是垂直的，从英国的塞文桥开始使用斜吊索。

锚碇：

地锚式悬索桥的锚碇分为重力式锚碇和隧道式锚碇两种结构形式，如图所示：

重力式锚碇由锚体、散索鞍支墩、锚室和基础组成。

隧道式锚碇由锚塞体、散索鞍支墩、锚室组成。

隧道式锚碇混凝土用量较重力式锚碇大为节省，经济性能更为显著。仅从适用性来讲，重力式锚碇几乎适用于所有场合。当锚址处综合地质条件较好、地形有利于全桥总体布置，且施工条件能满足隧洞开挖及出渣时，从经济性角度出发,应首先考虑修建隧道锚的可能性。只有在全面考虑建设条件、经综合技术经济比较认为隧道锚明显不合适时,才选择修建重力锚。

鞍座

鞍座位于大缆和塔顶之间，鞍座是支承主缆的重要构件，并让大缆在这里

有一转折角。通过它可以使主缆中的拉力以垂直力和不平衡水平力的方式

均匀地传到塔顶和锚碇。

鞍座分塔顶的主索鞍及锚碇的散索鞍

悬索桥的分类：

按悬吊跨数分类：单跨悬索桥、三跨悬索桥、四跨悬索桥、五跨悬索桥。

2、按主缆锚固形式分类：地锚式和自锚式。

地锚式：主缆的拉力由桥梁端部的重力式锚碇或隧道式锚碇传递给地基

自锚式：主缆拉力直接传递给它的加劲梁。

结构体系：

悬索桥的施工方法：

悬索桥的施工工序为：锚碇基础施工、锚碇施工、桥塔基础施工、桥塔施工、主缆施工、加劲梁施工、桥面系施工等。

悬索桥的防护设计

（1）混凝土结构

混凝土结构防护设计主要采取以下措施：

①提高混凝土保护层厚度；

②采用高性能混凝土，具有耐久性；

③完好的混凝土涂层或封闭层具有阻绝腐蚀介质与混凝土接触的特点，从而延长混凝土和钢筋混凝土的寿命；

④改善钢筋材质和钢筋涂层；

⑤混凝土中掺加钢筋防腐抑制剂（阻锈剂）；

⑥混凝土结构使用阴极保护（防护）系统。

（2）钢结构

悬索桥钢结构防护设计主要采取以下措施：

①油漆涂装；

②在钢结构表面热喷涂金属锌、铝或它们的合金，再涂覆高性能的氟碳树脂类面涂层，形成高效能防护体系；

③在钢结构中采用耐候钢；

④改善钢结构构件的使用环境。

悬索桥的特点：悬索桥的跨越能力大、抗震性能好、轻型美观、已越来越成为特大跨度(超1000m）桥梁的首选桥型。