浅谈斜拉桥的基本概况及发展前景

刘绍威

身份证号：410526197507195871

浅谈斜拉桥的基本概况及发展前景

刘绍威

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斜拉桥在目前所有桥型中具有鲜明的特征和优势。在此介绍了有关斜拉桥的发展历程、建造技术要点、斜拉桥在世界桥梁发展史上的地位和发展前景。

跨径；结构体系；构造；建筑美学

1　我国斜拉桥的发展现状

目前，桥梁界一致公认，惟有采用斜拉桥和悬索桥，才能解决跨径超过200m以上的技术难题。而在200～1000m的大跨度桥梁建设中，斜拉桥占据主流。斜拉桥一般由索塔、主梁、斜拉索组成。选择不同的结构外形和材料，可以组合成多姿多彩的桥型。目前，在我国已经建成的斜拉桥中，索塔形式大体有A形、倒Y形、H形、独柱形等，材料选择有钢结构和混凝土两种。斜拉索有单索面、平行双索面、斜索面等［1］。

目前我国已建成的100多座斜拉桥中，主跨大于400m的就有20座，它们大部分是近10年建造的。我国在斜拉桥的建造中注重吸收发达国家的先进经验，并开创性地形成了本民族的风格，在诸多技术指标上获得了一系列重大突破。我国斜拉桥正在向新型结构、大跨度、轻质、灵敏和美观方向发展。

2　斜拉桥的结构体系

2.1孔跨布局

2.1.1双塔三跨式

双塔三跨式斜拉桥是一种最常见的孔跨布置方式，由于它的主跨跨径较大，一般适用于跨越较大的海峡、河流或山谷。在双塔三跨桥中，边跨与主跨的比例非常重要。边跨与主跨之比和斜拉桥的整体刚度、端锚索的应力变幅有着很大的关系。活载往往在边跨两端附近区域产生很大的正弯矩，导致梁体转动，伸缩缝易受损，可以通过加长边梁以形成引跨或设置辅助墩的方法予以解决。

2.1.2独塔双跨式

独塔双跨式也是斜拉桥一种常见的孔跨布置方式，由于它的主孔跨径一般比双塔三跨式的主孔跨径小，适用于中小河流和城市通道。

2.1.3三塔四跨式和多塔多跨式

很少有采用三塔四跨式和多塔多跨式的斜拉桥。多塔多跨式中的中间塔顶没有端锚索来有效地限制它的定位，整体刚度不能满足要求。目前国内和国外已经建成的几座多塔多跨式的斜拉桥的构造措施主要有以下几种：

主塔采用A形塔和X形框架墩；将两个双塔斜拉桥串联；用铰将三座独塔斜拉桥串联；中塔增设锚固斜缆。

2.2结构体系

斜拉桥的结构体系，有以下几种不同的划分方式：按照塔、梁、墩相互结合方式，可划分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和钢构体系；按照主梁的连续方式，有连续体系和T构体系等；按照斜拉索的锚固方式，有自锚体系、部分地锚体系和地锚体系；按照塔的高度不同，有常规斜拉桥体系和矮塔部分斜拉桥体系。

2.3索塔布置

索塔是表达斜拉桥个性和视觉效果的主要结构建筑物，因而对索塔的美学设计应该给予足够的重视。索塔设计必须适合于拉索的布置，传力应简单明确。在恒载的作用下，索塔应尽可能处于轴心受压的状态。

索塔沿桥纵向的布置有单柱式、A字形、倒Y形等几种。单柱式主塔构造简单；A字形和倒Y形在顺桥向刚度大，有利于承受索塔两侧斜拉索的不平衡拉力；A字形还可以减少主梁在索塔处的负弯矩。索塔横向的布置方式，可以分为独柱形、双柱型、门形、H形、A形、宝石形或倒Y形等。索塔纵横向布置均呈独柱形的索塔，仅适用于单索面斜拉桥［2］。

2.4拉索布置

2.4.1索面位置

索面位置一般有三种类型，即单索面、竖向双索面和斜向双索面。

从力学的角度上来看，采用单索面时，拉索对主梁抗扭不起作用，所以主梁应该采用抗扭强度较大的截面。单索面的优点是视野开阔。采用双索面时，作用于桥梁的扭矩可由拉索的轴力来抵抗，主梁可以采用较小抗扭强度的截面。斜向双索面对桥面梁体抵抗风力扭振特别有利。

2.4.2索面形状

索面的形状主要有以下几种：

1）辐射形布置的斜拉索沿着主梁为均匀分布，而在索塔上则集中在塔顶的一点，斜拉索的垂直分力对主梁的支承效果较大，节约拉索材料，但是塔顶的锚固点构造过于复杂。2）竖琴形布置中的斜拉索呈平行排列，在索数较少的时候显得比较简洁，并可以简化斜拉索与索塔的连接构造，对索塔的受力有利，但是斜拉索的倾角较小，索的总拉力大，钢索用量较多。3）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面两种布置方式的优点，在设计中得到广泛应用。

2.4.3索距的布置

索距的布置可以分为稀索和密索。现代的斜拉桥一般都采用密索，优点如下：索距小，主梁弯矩小；索力较小，锚固点结构简单；锚固点附近的应力流变化小，补强范围小；利于伸臂架设；易于换索；断面轻柔，美感度提高。

3　斜拉桥的发展前景

3.1斜拉桥的建设发展展望

从世界桥梁大事表中可以看到：1952～1958年第一次出现斜拉桥的记录，而在2000年的前50年时间里，在总共的25条纪录当中，斜拉桥部分就占据了9条，为记录最多的桥型。可以说，20实际下半叶以来，世界桥梁工程发展的最大成就就是斜拉桥的兴起和辉煌。由于斜拉桥良好的力学性能、建设相对经济、景观优美，已成为大跨径桥梁建设中最有竞争力的桥型。在21世纪里，斜拉桥将扮演更为重要的角色。

根据我国交通发展的总体规划，本世纪前期我国公路建设将形成一高速公路为主的国道主干线，这将贯穿多条江河川、跨越多重湖海湾。综合国力的增强给我国斜拉桥的建设提供了前所未有的机遇和挑战。

3.2建筑美学、环境因素将成为斜拉桥建设的重要评价指标

桥梁建造技术的不断进步使人们有可能从技术上满足建筑文化的美学功能要求。很多大城市的桥梁建筑可以在相当长的一段时间内成为该城市的标志性建筑。美学因素有的时候还可以对桥梁结构选型产生决定性的影响。日本的多多罗桥原先设计为悬索桥，后因重力锚严重影响美观，以及出现急弯，所以后来改为了斜拉桥，成就了这座桥在当时成为世界第一斜拉桥的地位。

随着社会经济文化发展水平的不断提高，人们会更加重视桥梁建筑的艺术造型，重视桥梁的景观设计，桥梁建筑的美学因素将对斜拉桥的建设产生越来越重要的影响。在以后相当长的一段时间里，环境保护、可持续发展也将成为斜拉桥建设的重要评价指标。

［1］叶志明.土木工程概论［M］.高等教育出版社，2001.

［2］严国敏.现代斜拉桥［M］.西南交通大学出版社，1996.