斜拉橋的分類

康翠力

(黑龍江農(nóng)墾勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)

1 斜拉橋的特點(diǎn)

(1)跨越能力大。通過連續(xù)梁橋與斜拉橋的內(nèi)力對(duì)比可知:因拉索提供多點(diǎn)彈性支承，使其主梁彎矩顯著減小，斜拉橋的跨越能力大大增強(qiáng)。斜拉橋的經(jīng)濟(jì)合理適用跨徑范圍是200 ～800 m。

(2)建筑高度小。主梁輕巧，其高度通常為跨徑的1/40～1/100，既能充分滿足橋下凈空需要，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為主梁提供預(yù)壓力，可提高主梁的抗裂性能。

(4)設(shè)計(jì)多樣性。塔、索、梁的組合具有多樣性，可適應(yīng)多種不同的地形與地質(zhì)條件。

(5)施工安全可靠。懸臂施工法是斜拉橋普遍采用的方法，施工安全可靠。

(6)穩(wěn)定性好。

(7)橋型美觀。高昂的橋塔、堅(jiān)勁的斜索和輕盈的主梁相結(jié)合，充分體現(xiàn)當(dāng)代橋梁力與美的高度和諧。

(8)設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜。斜拉橋?qū)儆诔o定結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算復(fù)雜。

(9)施工技術(shù)要求高。斜拉橋工序繁復(fù)，高空作業(yè)多，施工過程控制嚴(yán)格。

(10)連接構(gòu)造復(fù)雜。索與塔、梁的連接構(gòu)造較復(fù)雜，索錨抗疲勞性能和鋼索防護(hù)措施有待不斷改進(jìn)。

2 斜拉橋體系分類

2.1 按橋塔數(shù)目

按橋塔數(shù)目可分為獨(dú)塔雙跨體系、雙塔三跨體系和多塔體系。

2.2 按索面布置

按索面橫向布置可分為單索面體系、雙索面體系和空間傾斜索面體系。

斜拉索在立面的布置方式常用有輻射形、豎琴形和扇形這三種基本形式。

2.3 按主梁材料分

按主梁使用材料可分為鋼主梁、預(yù)應(yīng)力混凝土主梁、疊合梁、鋼與混凝土混合梁等體系。

鋼主梁斜拉橋主要優(yōu)點(diǎn)有:自重僅為預(yù)應(yīng)力混凝土主梁自重的1/4;跨越能力大，可超過1 000 m 跨徑;構(gòu)件可工廠化制造拼裝，質(zhì)量有保證，且施工快捷。但造價(jià)高、后期養(yǎng)護(hù)工作量大和抗風(fēng)穩(wěn)定性較差為其主要缺點(diǎn)。

預(yù)應(yīng)力混凝土主梁斜拉橋的主要優(yōu)點(diǎn)有:

(1)造價(jià)低，其梁體造價(jià)僅為鋼主梁的30% ～50%，雖因混凝土自重大而導(dǎo)致鋼索、基礎(chǔ)費(fèi)用增加，在L =200 ～500 m 的跨徑范圍，預(yù)應(yīng)力混凝土主梁斜拉橋競(jìng)爭(zhēng)力較強(qiáng)。

(2)剛性好，在汽車活載作用下，其撓度僅為鋼主梁的60%左右，故用于活載較重的鐵路橋較合適。

(3)抗風(fēng)穩(wěn)定性好，因混凝土結(jié)構(gòu)具有約兩倍于鋼結(jié)構(gòu)的振動(dòng)衰減系數(shù)。

(4)后期養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低、簡(jiǎn)易，結(jié)構(gòu)耐久性與抗潮濕性良好。

鋼梁頂面設(shè)置抗剪栓釘，通過現(xiàn)澆混凝土使預(yù)制混凝土橋面板與鋼梁形成整體共同受力。

鋼與混凝土混合梁斜拉橋主跨用鋼梁，兩側(cè)邊跨用混凝土梁。這種斜拉橋由于加大了邊跨主梁的自重，使主跨內(nèi)力和變形相對(duì)減小;能減小或避免邊跨端支點(diǎn)出現(xiàn)負(fù)反力;全梁鋼梁長度減小，節(jié)約造價(jià)。

2.4 按結(jié)構(gòu)體系分

(1)飄浮體系。塔墩固結(jié)，塔梁分離，主梁除梁端有支承設(shè)置外，其余全部用拉索吊起，是在縱向稍作飄移的具有多點(diǎn)彈性支承的單跨梁。

由于斜拉索不能給梁以有效的橫向支承，為抵抗風(fēng)力等橫向水平力，應(yīng)在塔柱和主梁間布設(shè)板式或盆式橡膠支座以施加橫向約束。

(2)支承體系。塔墩固結(jié)，塔梁分離，主梁在塔墩上設(shè)置支點(diǎn)，成為具有多點(diǎn)彈性支承的三跨連續(xù)梁，又稱半漂浮體系。支承體系的主梁一般均設(shè)置活動(dòng)支座，在橫橋向須在橋臺(tái)和塔墩處設(shè)置側(cè)向水平約束。

當(dāng)全橋滿載時(shí)，塔柱處有較大負(fù)彎矩尖峰。支承體系的溫變和混凝土收縮徐變次內(nèi)力較大，若在支點(diǎn)設(shè)置可調(diào)節(jié)高度的彈簧支座并在成橋時(shí)調(diào)整支座反力，可消除大部分收縮徐變等不利影響。

支承體系懸臂施工中不需額外設(shè)置臨時(shí)支點(diǎn)，施工較方便。

(3)塔梁固結(jié)體系。塔梁固結(jié)并支承于墩上，為斜拉索提供多點(diǎn)彈性支承的連續(xù)梁。

(4)剛構(gòu)體系。梁、塔、墩相互固結(jié)，形成在橋跨內(nèi)具有多點(diǎn)彈性支承的剛構(gòu)體系。

缺點(diǎn)是主梁固結(jié)處負(fù)彎矩大，為消除很大的溫度內(nèi)力，剛構(gòu)體系一般做成帶掛梁的形式，這將導(dǎo)致車行不平順和結(jié)構(gòu)抗風(fēng)、抗地震能力的削弱。

總之，主梁結(jié)構(gòu)體系的選用應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、支座噸位、施工方法、行車平順性和抗風(fēng)、抗震要求等因素綜合考慮。飄浮體系由于受力較均勻、有足夠剛度、抗風(fēng)、抗震性能較好、主梁可用等截面以簡(jiǎn)化施工，是采用較多的結(jié)構(gòu)體系;塔梁固結(jié)體系的塔、墩內(nèi)力最小，溫變內(nèi)力也小，僅主梁邊跨負(fù)彎矩較大，也是可以考慮采用的結(jié)構(gòu)體系。