懸索橋的簡(jiǎn)介

楊嚴(yán)華

(黑龍江省龍建路橋股份有限公司第四工程處)

簡(jiǎn)支體系的梁橋，當(dāng)跨徑超過(guò)20 ～25 m 時(shí)，由于跨中恒載彎矩和活載彎矩迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重顯著增加，而且安裝重量增大也給施工造成困難。即使采用預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋，簡(jiǎn)支體系的跨徑一般也不超過(guò)50 m 左右。因此，當(dāng)需要跨越更大的跨度時(shí)，宜修建其他體系橋梁。

超靜定的連續(xù)梁橋因其結(jié)構(gòu)剛度大、變形小、伸縮縫少和行車(chē)平穩(wěn)舒適等突出優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。普通鋼筋混凝土連續(xù)梁橋的適用跨徑在15 ～30 m 之間，當(dāng)跨徑進(jìn)一步增大時(shí)，結(jié)構(gòu)自重產(chǎn)生的彎矩迅速增大，難以避免混凝土開(kāi)裂，導(dǎo)致材料強(qiáng)度無(wú)法充分發(fā)揮，于是廣泛采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋。預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋的跨徑通常在30 ～150 m 之間。

斜拉橋主要由斜拉索、主梁、索塔三種基本構(gòu)件組成，屬于組合體系橋梁。斜拉橋主梁一般采用混凝土結(jié)構(gòu)、鋼一混凝土組合結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu);索塔大都采用混凝土結(jié)構(gòu);斜拉索則采用高強(qiáng)材料(高強(qiáng)鋼絲或鋼絞線)制成。斜拉索將主梁吊起，使主梁在跨內(nèi)增加了若干彈性支點(diǎn)，從而大大減小了跨中彎矩，使梁高降低并減輕重量，提高梁的跨越能力，并使橋梁具有結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)合理、外形美觀等優(yōu)點(diǎn)。斜拉橋是大跨徑橋梁中較常用的結(jié)構(gòu)形式，其跨越能力僅次于懸索橋。

當(dāng)設(shè)計(jì)的橋梁跨徑在600 m 及以上時(shí)，懸索橋常是可選橋型。其主要原因是以高強(qiáng)鋼絲作為主要承拉結(jié)構(gòu)的懸索橋具有跨越能力大、受力合理、最能發(fā)揮材料強(qiáng)度等特點(diǎn)，同時(shí)還具有整體造型流暢美觀等優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)代大跨度懸索橋根據(jù)其加勁梁的類(lèi)型和吊索形式不同可分為以下幾種類(lèi)型。

1 美式懸索橋

美式懸索橋的基本特征是采用豎直吊索，并用鋼桁架作為加勁梁(圖1a)。這種形式的懸索橋一般采用三跨地錨式，加勁梁在主塔不連續(xù)，由伸縮縫斷開(kāi)，橋面通常采用鋼筋混凝土材料，主塔為鋼結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)雙層交通，通過(guò)增加桁架高度可保證橋梁有足夠的剛度，由于加勁梁采用鋼桁架，使其具有很好的抗風(fēng)性能。

2 英式懸索橋

英式懸索橋的基本特征是采用了三角形排列的斜吊索和流線型扁平翼狀鋼箱梁作為加勁梁(圖1b)。這種形式的懸索橋加勁梁采用連續(xù)的鋼箱梁，橋塔處設(shè)有伸縮縫，并采用了鋼筋混凝土橋塔;有時(shí)還將主纜和加勁梁在主跨中點(diǎn)處固結(jié)。

英式懸索橋的特點(diǎn)是鋼箱加勁梁可減輕恒載，使主纜的截面減小，降低了用鋼量和造價(jià)。由于鋼箱梁抗扭剛度大，有利于抗風(fēng)，因此大大減小了橋塔所承受的橫向力。三角形排列布置的斜吊索可以提高橋梁剛度，但斜吊索的吊點(diǎn)處構(gòu)造復(fù)雜。

3 混合式懸索橋

混合式懸索橋綜合了上述兩類(lèi)懸索橋的特點(diǎn)，是目前廣泛采用的懸索橋。其特征是采用豎直吊索和流線型鋼箱梁為加勁梁(圖1c)，一般采用鋼筋混凝土橋塔?；旌鲜綉宜鳂虻膹V泛使用表明其鋼箱加勁梁具有良好的靜力和動(dòng)力特性，其豎直吊索構(gòu)造簡(jiǎn)單實(shí)用。

4 帶斜拉索的懸索橋

為了有效地提高大跨度懸索橋結(jié)構(gòu)的整體剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性，在懸索橋設(shè)計(jì)中，除設(shè)置懸索體系外，還可考慮同時(shí)設(shè)置斜拉索，以適應(yīng)大跨度懸索橋的變形控制和動(dòng)力穩(wěn)定性的要求，這就構(gòu)成了帶斜拉索的懸索橋(圖1d)。這種結(jié)構(gòu)形式可看作懸索橋和斜拉橋的結(jié)合，懸索承擔(dān)跨中的荷載，斜拉索承擔(dān)橋塔附近1/4 跨的荷載，這樣能夠大大地增加懸索橋的跨越能力和結(jié)構(gòu)的整體剛度，并有效地加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)和抗震能力以及防止和控制結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。

圖1 懸索橋類(lèi)型

懸索橋按照其加勁梁的支承條件還可分為單跨鉸支加勁梁懸索橋、三跨鉸支加勁梁懸索橋和三跨連續(xù)加勁梁懸索橋，這些也都是現(xiàn)代大跨度懸索橋經(jīng)常采用的形式。