悬索桥的简介

2012-08-02杨严华

黑龙江交通科技 2012年4期

杨严华

(黑龙江省龙建路桥股份有限公司第四工程处)

简支体系的梁桥，当跨径超过20 ～25 m 时，由于跨中恒载弯矩和活载弯矩迅速增大，致使梁的截面尺寸和自重显著增加，而且安装重量增大也给施工造成困难。即使采用预应力混凝土梁桥，简支体系的跨径一般也不超过50 m 左右。因此，当需要跨越更大的跨度时，宜修建其他体系桥梁。

超静定的连续梁桥因其结构刚度大、变形小、伸缩缝少和行车平稳舒适等突出优点而应用广泛。普通钢筋混凝土连续梁桥的适用跨径在15 ～30 m 之间，当跨径进一步增大时，结构自重产生的弯矩迅速增大，难以避免混凝土开裂，导致材料强度无法充分发挥，于是广泛采用预应力混凝土连续梁桥。预应力混凝土连续梁桥的跨径通常在30 ～150 m 之间。

斜拉桥主要由斜拉索、主梁、索塔三种基本构件组成，属于组合体系桥梁。斜拉桥主梁一般采用混凝土结构、钢一混凝土组合结构或钢结构;索塔大都采用混凝土结构;斜拉索则采用高强材料(高强钢丝或钢绞线)制成。斜拉索将主梁吊起，使主梁在跨内增加了若干弹性支点，从而大大减小了跨中弯矩，使梁高降低并减轻重量，提高梁的跨越能力，并使桥梁具有结构经济合理、外形美观等优点。斜拉桥是大跨径桥梁中较常用的结构形式，其跨越能力仅次于悬索桥。

当设计的桥梁跨径在600 m 及以上时，悬索桥常是可选桥型。其主要原因是以高强钢丝作为主要承拉结构的悬索桥具有跨越能力大、受力合理、最能发挥材料强度等特点，同时还具有整体造型流畅美观等优势。

现代大跨度悬索桥根据其加劲梁的类型和吊索形式不同可分为以下几种类型。

1 美式悬索桥

美式悬索桥的基本特征是采用竖直吊索，并用钢桁架作为加劲梁(图1a)。这种形式的悬索桥一般采用三跨地锚式，加劲梁在主塔不连续，由伸缩缝断开，桥面通常采用钢筋混凝土材料，主塔为钢结构，其特点是可以实现双层交通，通过增加桁架高度可保证桥梁有足够的刚度，由于加劲梁采用钢桁架，使其具有很好的抗风性能。

2 英式悬索桥

英式悬索桥的基本特征是采用了三角形排列的斜吊索和流线型扁平翼状钢箱梁作为加劲梁(图1b)。这种形式的悬索桥加劲梁采用连续的钢箱梁，桥塔处设有伸缩缝，并采用了钢筋混凝土桥塔;有时还将主缆和加劲梁在主跨中点处固结。

英式悬索桥的特点是钢箱加劲梁可减轻恒载，使主缆的截面减小，降低了用钢量和造价。由于钢箱梁抗扭刚度大，有利于抗风，因此大大减小了桥塔所承受的横向力。三角形排列布置的斜吊索可以提高桥梁刚度，但斜吊索的吊点处构造复杂。

3 混合式悬索桥

混合式悬索桥综合了上述两类悬索桥的特点，是目前广泛采用的悬索桥。其特征是采用竖直吊索和流线型钢箱梁为加劲梁(图1c)，一般采用钢筋混凝土桥塔。混合式悬索桥的广泛使用表明其钢箱加劲梁具有良好的静力和动力特性，其竖直吊索构造简单实用。

4 带斜拉索的悬索桥

为了有效地提高大跨度悬索桥结构的整体刚度和抗风稳定性，在悬索桥设计中，除设置悬索体系外，还可考虑同时设置斜拉索，以适应大跨度悬索桥的变形控制和动力稳定性的要求，这就构成了带斜拉索的悬索桥(图1d)。这种结构形式可看作悬索桥和斜拉桥的结合，悬索承担跨中的荷载，斜拉索承担桥塔附近1/4 跨的荷载，这样能够大大地增加悬索桥的跨越能力和结构的整体刚度，并有效地加强结构的抗风和抗震能力以及防止和控制结构的振动。