鋼斜拉橋

斜拉橋是由主塔、斜拉索、主梁三大基本構件組成的高次超靜定結構，具有跨越能力大、造型美觀、可採用懸臂施工等特點。

基本介紹

• 中文名：鋼斜拉橋
• 外文名：steel deck cable stayed bridge
• 簡介：高次靜定結構

分類

斜拉橋是由主塔、斜拉索、主梁三大基本構件組成的高次超靜定結構，按照斜拉橋修建所採用材料的不同可以分為：混凝土斜拉橋、鋼斜拉橋、混合梁斜拉橋、組合梁斜拉橋。混合梁斜拉橋和組合梁斜拉橋均是採用兩種不同材料組合而成，混合梁斜拉橋和組合梁斜拉橋不同之處在於：混合梁斜拉橋是結構縱軸向採用不同材料的斜拉橋，組合梁斜拉橋是結構同一截面採用不同材料的斜拉橋。 混合式組合梁斜拉橋同時具有混合式斜拉橋和組合梁斜拉橋的特點，即邊跨採用混凝土主梁，中跨採用鋼一混凝土組合梁。

鋼斜拉橋

結構

錨箱式錨固結構

錨箱式錨固結構是在腹板外側焊接箱形結構，拉索錨固在錨箱的承壓板上，主要由 2 塊錨固板， 承壓板，錨固板間的加勁板，錨固板上的加勁板，墊板構成。

鋼斜拉橋

構造特點如下：

(1)採用楔形承壓墊板以適應各斜拉索橫向的不同傾角。

(2)斜拉索減振可以使用內置式阻尼器，並能保證阻尼器牢固地連線在主樑上，能充分發揮阻尼器的作用。

(3)對結構材質沒有特殊的要求，一般橋樑用鋼 即可滿足。

(4)拉索錨頭置於風嘴內，景觀效果好，但檢查維修不便。

(5)拉索在塔端和梁端張拉皆可。

銷鉸式錨固結構

銷鉸式錨固結構是將梁的腹板上伸或通過高強螺栓將耳板與腹板相連，斜拉索通過銷子與耳板鉸接。

鋼斜拉橋

構造特點如下：

(1)螺栓連線式是將耳板設定於腹板外側，耳板設計為楔形以適應各斜拉索橫向傾角的不同； 而腹板延伸式為適應各斜拉索橫向傾角的不同，需要在拉索錨頭處採取特殊的措施。

(2)由於斜拉索離橋面較高，且能隨銷軸轉動，不能保證將阻尼器牢固地連線在主樑上，因此採用內置式阻尼器抑制拉索振動效果不理想。

(3)由於耳板（腹板）在銷孔附近局部應力極大，因此鋼材要求很高。

(4)構造簡單，便於安裝和日常檢修，但系統外露部位不美觀。

錨管式錨固結構

錨管式錨固結構是在錨點處將腹板斷開，並焊接錨管結構，拉索錨固在錨管端部的承壓板上，索力通過鋼管傳遞給主梁的腹板。

鋼斜拉橋

構造特點如下：

(1 )採用楔形承壓墊板能適應橫向不同傾角的斜拉索。

(2)拉索減振可以使用內置式阻尼器，並能保證阻尼器牢固地連線在主樑上，能充分發揮阻尼器的作用。

(3) 錨頭裸露於梁底，日常檢修不方便，也不美觀。

(4)斜拉索在錨管出口處容易與管壁相碰。

(5)對結構材質沒有特殊的要求，一般橋樑用鋼即可滿足。

(6)拉索在塔端和梁端張拉皆可

拉板式錨固結構

拉板式連線是將鋼板作為拉板拉板上部開槽，槽口內側焊接於錨管外側，斜拉索穿過錨管並錨固在其底部，下部直接用焊縫與主梁頂緣焊接。

鋼斜拉橋

結構特點如下：

(1)採用楔形承壓墊板能適應各斜拉索橫向不同的傾角，可以使腹板採用固定傾角降低了製造難度。

(2)構造簡單，便於安裝和日常檢修，但系統外露不美觀。

(3)對結構材質沒有特殊的要求，一般橋樑用鋼即可滿足。

(4)拉索只能在塔端張拉。

鋪裝層開裂

鋪裝層破壞且主跨比邊跨嚴重的原因，如下：

（1）鋪裝層的開裂與推移破壞與鋪裝層受力的局部效應有很大關係。在 車輪荷載作用下鋪裝層表面在加勁肋和橫隔板及腹板附近會產生較大的負彎矩，從而產生較大的橫向拉應力和縱向拉應力，發展成縱向開裂和橫向開裂。

鋼斜拉橋

（2）鋪裝層與橋面板間會產生層間剪應力，發展成推移破壞。

（3）主跨鋪裝層的破壞情況總是比邊跨嚴重，很可能是主跨鋪裝層的受力水平大於邊跨，其原因可能是主跨主梁的扭轉效應對鋪裝層的影響以及主跨橋面系的動力回響大於邊跨，從而主跨鋪裝層的動應力大於邊跨鋪裝層。

（4）箱梁扭轉會產生畸變變形，會影響橋面線形從而增大橋面系的動力回響，且扭轉效應更大的一跨這種影響更明顯。

（5）主跨鋪裝層動應力水平大於邊跨，車輪荷載長期往復作用下主跨鋪裝層疲勞壽命會明顯小於邊跨。

溫度效應

(1)溫度作用引起的結構內力：

斜拉橋的主梁、主塔軸力主要由恆載產生，後期荷載產生的軸力相對很小。不同形式的溫度作用對結構內力的影響差別很大：對於主梁，鋼箱梁正、負溫度梯度會引起很大的彎矩，其他形式的溫度作用引起的主梁彎矩較小；對於主塔，體系升、降溫會引起很大的彎矩，索梁溫差效應約為它的一半而方向相反，其他形式的溫度作用引起的主塔彎矩較小。

鋼斜拉橋

(2)溫度作用引起的結構位移：

溫度變化引起的斜拉橋結構變形主要包括主梁的豎向撓度、梁端水平位移以及塔頂側向位移。對於主梁跨中撓度，索梁溫差影響最大；對與梁端、塔頂水平位移，體系溫差與主塔溫度梯度影響最大。

(3)各構件的溫度敏感性：

溫度變化對主粱、主塔的軸力影響很小，對拉索的影響也很小，溫度變化引起的索力變化率不超過5%。溫度變化引起的斜拉橋靜力回響主要包括：主梁彎矩、主塔彎矩、主梁跨中撓度、梁端水平位移與塔頂水平位移。然而，不同形式的溫度作用對各構件的影響差別也很大，即各構件的溫度敏感性。

地震分析

破壞形態

1、過大橫向變位橫向扭曲橋面；

2、橋墩破壞導致落梁和橋的側傾；

3、鋼筋混凝土橋的壓潰、剪下、壓彎破壞；

4、鋼橋墩和鋼樑的屈服破壞；

5、橋墩不均勻沉降，地基液化使得橋面破壞；

6、支座破壞。

回響分析

豎向地震力作用下，主要表現為豎向及沿橋行進方向上的振動，而垂直於行進方向上的振動微乎其微。橫向水平地震作，主要表現為垂直於橋行進方向的振動。縱向波輸入下，邊跨梁體靠近橋塔橫樑處的回響值最大；橫向波輸入下，塔底部的回響值最大。可見梁體在縱向作用下的回響大於主塔，而主塔在橫向作用下的回響大於梁體。