[科普中国]-钢斜拉桥

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斜拉桥是由主塔、斜拉索、主梁三大基本构件组成的高次超静定结构，按照斜拉桥修建所采用材料的不同可以分为：混凝土斜拉桥、钢斜拉桥、混合梁斜拉桥、组合梁斜拉桥。混合梁斜拉桥和组合梁斜拉桥均是采用两种不同材料组合而成，混合梁斜拉桥和组合梁斜拉桥不同之处在于：混合梁斜拉桥是结构纵轴向采用不同材料的斜拉桥，组合梁斜拉桥是结构同一截面采用不同材料的斜拉桥。 混合式组合梁斜拉桥同时具有混合式斜拉桥和组合梁斜拉桥的特点，即边跨采用混凝土主梁，中跨采用钢一混凝土组合梁。1

结构锚箱式锚固结构锚箱式锚固结构是在腹板外侧焊接箱形结构，拉索锚固在锚箱的承压板上，主要由 2 块锚固板， 承压板，锚固板间的加劲板，锚固板上的加劲板，垫板构成。

构造特点如下：

(1)采用楔形承压垫板以适应各斜拉索横向的不同倾角。

(2)斜拉索减振可以使用内置式阻尼器，并能保证阻尼器牢固地连接在主梁上，能充分发挥阻尼器的作用。

(3)对结构材质没有特殊的要求，一般桥梁用钢 即可满足。

(4)拉索锚头置于风嘴内，景观效果好，但检查维修不便。

(5)拉索在塔端和梁端张拉皆可。

销铰式锚固结构销铰式锚固结构是将梁的腹板上伸或通过高强螺栓将耳板与腹板相连，斜拉索通过销子与耳板铰接。

构造特点如下：

(1)螺栓连接式是将耳板设置于腹板外侧，耳板设计为楔形以适应各斜拉索横向倾角的不同； 而腹板延伸式为适应各斜拉索横向倾角的不同，需要在拉索锚头处采取特殊的措施。

(2)由于斜拉索离桥面较高，且能随销轴转动，不能保证将阻尼器牢固地连接在主梁上，因此采用内置式阻尼器抑制拉索振动效果不理想。

(3)由于耳板（腹板）在销孔附近局部应力极大，因此钢材要求很高。

(4)构造简单，便于安装和日常检修，但系统外露部位不美观。

锚管式锚固结构锚管式锚固结构是在锚点处将腹板断开，并焊接锚管结构，拉索锚固在锚管端部的承压板上，索力通过钢管传递给主梁的腹板。

构造特点如下：

(1 )采用楔形承压垫板能适应横向不同倾角的斜拉索。

(2)拉索减振可以使用内置式阻尼器，并能保证阻尼器牢固地连接在主梁上，能充分发挥阻尼器的作用。

(3) 锚头裸露于梁底，日常检修不方便，也不美观。

(4)斜拉索在锚管出口处容易与管壁相碰。

(5)对结构材质没有特殊的要求，一般桥梁用钢即可满足。

(6)拉索在塔端和梁端张拉皆可

拉板式锚固结构拉板式连接是将钢板作为拉板拉板上部开槽，槽口内侧焊接于锚管外侧，斜拉索穿过锚管并锚固在其底部，下部直接用焊缝与主梁顶缘焊接。

结构特点如下：

(1)采用楔形承压垫板能适应各斜拉索横向不同的倾角，可以使腹板采用固定倾角降低了制造难度。

(2)构造简单，便于安装和日常检修，但系统外露不美观。

(3)对结构材质没有特殊的要求，一般桥梁用钢即可满足。

(4)拉索只能在塔端张拉。2

铺装层开裂铺装层破坏且主跨比边跨严重的原因，如下：

（1）铺装层的开裂与推移破坏与铺装层受力的局部效应有很大关系。在 车轮荷载作用下铺装层表面在加劲肋和横隔板及腹板附近会产生较大的负弯矩，从而产生较大的横向拉应力和纵向拉应力，发展成纵向开裂和横向开裂。

（2）铺装层与桥面板间会产生层间剪应力，发展成推移破坏。

（3）主跨铺装层的破坏情况总是比边跨严重，很可能是主跨铺装层的受力水平大于边跨，其原因可能是主跨主梁的扭转效应对铺装层的影响以及主跨桥面系的动力响应大于边跨，从而主跨铺装层的动应力大于边跨铺装层。

（4）箱梁扭转会产生畸变变形，会影响桥面线形从而增大桥面系的动力响应，且扭转效应更大的一跨这种影响更明显。

（5）主跨铺装层动应力水平大于边跨，车轮荷载长期往复作用下主跨铺装层疲劳寿命会明显小于边跨。3

温度效应(1)温度作用引起的结构内力：

斜拉桥的主梁、主塔轴力主要由恒载产生，后期荷载产生的轴力相对很小。不同形式的温度作用对结构内力的影响差别很大：对于主梁，钢箱梁正、负温度梯度会引起很大的弯矩，其他形式的温度作用引起的主梁弯矩较小；对于主塔，体系升、降温会引起很大的弯矩，索梁温差效应约为它的一半而方向相反，其他形式的温度作用引起的主塔弯矩较小。

(2)温度作用引起的结构位移：

温度变化引起的斜拉桥结构变形主要包括主梁的竖向挠度、梁端水平位移以及塔顶侧向位移。对于主梁跨中挠度，索梁温差影响最大；对与梁端、塔顶水平位移，体系温差与主塔温度梯度影响最大。

(3)各构件的温度敏感性：

温度变化对主粱、主塔的轴力影响很小，对拉索的影响也很小，温度变化引起的索力变化率不超过5%。温度变化引起的斜拉桥静力响应主要包括：主梁弯矩、主塔弯矩、主梁跨中挠度、梁端水平位移与塔顶水平位移。然而，不同形式的温度作用对各构件的影响差别也很大，即各构件的温度敏感性。4

地震分析破坏形态1、过大横向变位横向扭曲桥面；

2、桥墩破坏导致落梁和桥的侧倾；

3、钢筋混凝土桥的压溃、剪切、压弯破坏；

4、钢桥墩和钢梁的屈服破坏；

5、桥墩不均匀沉降，地基液化使得桥面破坏；

6、支座破坏。

响应分析竖向地震力作用下，主要表现为竖向及沿桥行进方向上的振动，而垂直于行进方向上的振动微乎其微。横向水平地震作，主要表现为垂直于桥行进方向的振动。纵向波输入下，边跨梁体靠近桥塔横梁处的响应值最大；横向波输入下，塔底部的响应值最大。可见梁体在纵向作用下的响应大于主塔，而主塔在横向作用下的响应大于梁体。5