斜拉桥的分类

康翠力

(黑龙江农垦勘测设计研究院)

1 斜拉桥的特点

(1)跨越能力大。通过连续梁桥与斜拉桥的内力对比可知:因拉索提供多点弹性支承，使其主梁弯矩显著减小，斜拉桥的跨越能力大大增强。斜拉桥的经济合理适用跨径范围是200 ～800 m。

(2)建筑高度小。主梁轻巧，其高度通常为跨径的1/40～1/100，既能充分满足桥下净空需要，又有利于降低引道填土高度。

(3)抗裂性好。斜索拉力的水平分力为主梁提供预压力，可提高主梁的抗裂性能。

(4)设计多样性。塔、索、梁的组合具有多样性，可适应多种不同的地形与地质条件。

(5)施工安全可靠。悬臂施工法是斜拉桥普遍采用的方法，施工安全可靠。

(6)稳定性好。

(7)桥型美观。高昂的桥塔、坚劲的斜索和轻盈的主梁相结合，充分体现当代桥梁力与美的高度和谐。

(8)设计计算复杂。斜拉桥属于超静定结构，设计计算复杂。

(9)施工技术要求高。斜拉桥工序繁复，高空作业多，施工过程控制严格。

(10)连接构造复杂。索与塔、梁的连接构造较复杂，索锚抗疲劳性能和钢索防护措施有待不断改进。

2 斜拉桥体系分类

2.1 按桥塔数目

按桥塔数目可分为独塔双跨体系、双塔三跨体系和多塔体系。

2.2 按索面布置

按索面横向布置可分为单索面体系、双索面体系和空间倾斜索面体系。

斜拉索在立面的布置方式常用有辐射形、竖琴形和扇形这三种基本形式。

2.3 按主梁材料分

按主梁使用材料可分为钢主梁、预应力混凝土主梁、叠合梁、钢与混凝土混合梁等体系。

钢主梁斜拉桥主要优点有:自重仅为预应力混凝土主梁自重的1/4;跨越能力大，可超过1 000 m 跨径;构件可工厂化制造拼装，质量有保证，且施工快捷。但造价高、后期养护工作量大和抗风稳定性较差为其主要缺点。

预应力混凝土主梁斜拉桥的主要优点有:

(1)造价低，其梁体造价仅为钢主梁的30% ～50%，虽因混凝土自重大而导致钢索、基础费用增加，在L =200 ～500 m 的跨径范围，预应力混凝土主梁斜拉桥竞争力较强。

(2)刚性好，在汽车活载作用下，其挠度仅为钢主梁的60%左右，故用于活载较重的铁路桥较合适。

(3)抗风稳定性好，因混凝土结构具有约两倍于钢结构的振动衰减系数。

(4)后期养护费用低、简易，结构耐久性与抗潮湿性良好。

钢梁顶面设置抗剪栓钉，通过现浇混凝土使预制混凝土桥面板与钢梁形成整体共同受力。

钢与混凝土混合梁斜拉桥主跨用钢梁，两侧边跨用混凝土梁。这种斜拉桥由于加大了边跨主梁的自重，使主跨内力和变形相对减小;能减小或避免边跨端支点出现负反力;全梁钢梁长度减小，节约造价。

2.4 按结构体系分

(1)飘浮体系。塔墩固结，塔梁分离，主梁除梁端有支承设置外，其余全部用拉索吊起，是在纵向稍作飘移的具有多点弹性支承的单跨梁。

由于斜拉索不能给梁以有效的横向支承，为抵抗风力等横向水平力，应在塔柱和主梁间布设板式或盆式橡胶支座以施加横向约束。

(2)支承体系。塔墩固结，塔梁分离，主梁在塔墩上设置支点，成为具有多点弹性支承的三跨连续梁，又称半漂浮体系。支承体系的主梁一般均设置活动支座，在横桥向须在桥台和塔墩处设置侧向水平约束。

当全桥满载时，塔柱处有较大负弯矩尖峰。支承体系的温变和混凝土收缩徐变次内力较大，若在支点设置可调节高度的弹簧支座并在成桥时调整支座反力，可消除大部分收缩徐变等不利影响。

支承体系悬臂施工中不需额外设置临时支点，施工较方便。

(3)塔梁固结体系。塔梁固结并支承于墩上，为斜拉索提供多点弹性支承的连续梁。

(4)刚构体系。梁、塔、墩相互固结，形成在桥跨内具有多点弹性支承的刚构体系。

缺点是主梁固结处负弯矩大，为消除很大的温度内力，刚构体系一般做成带挂梁的形式，这将导致车行不平顺和结构抗风、抗地震能力的削弱。

总之，主梁结构体系的选用应根据地形地质条件、支座吨位、施工方法、行车平顺性和抗风、抗震要求等因素综合考虑。飘浮体系由于受力较均匀、有足够刚度、抗风、抗震性能较好、主梁可用等截面以简化施工，是采用较多的结构体系;塔梁固结体系的塔、墩内力最小，温变内力也小，仅主梁边跨负弯矩较大，也是可以考虑采用的结构体系。