悬索桥(Suspension bridge)指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定,一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆,把桥面吊住,在桥面和吊杆之间常设置加劲梁,同缆索形成组合体系,以减小荷载所引起的挠度变形。 组成
桥塔、主缆、加劲梁、锚碇、吊索、鞍
受力特征
悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,荷载由悬索传至缆,缆再传至锚碇及桥塔。液压泵的选择
悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上。 悬索桥的发展
(1)国外悬索桥的发展
国外悬索桥可分为前期和后期:
国外现代悬索桥的前期,可大致归结为:从1801年现代悬索桥大师James Finley建雅各布涧悬桥开始至J.A.Roebling的逝世、布鲁克林桥建成。 国外悬索桥后期可概括自1883年布鲁克林桥迄今。这期间,悬索桥的跨度、规模和建桥材料、技术,都有很大发展。
一般来说,国外悬索桥发展后期,大致可划分为三个阶段:一是20世纪60年代以前的美式悬索桥,二是20世纪60至80年代的欧洲悬索桥,三是20世纪70年代以后的日本悬索桥。
1)美国式悬索桥
1883年,建于纽约的布鲁克林桥,跨径组合为为284+488+284米,它是美国首座较大跨度的现代悬索桥。该桥除了具有现代悬索桥的缆索体系外,还配有若干加强用的斜拉索,所以严格来说,它不是一座纯粹的悬索桥。而是混合体系的缆索承重桥
20世纪20年代,美国建成两座跨度超过500米的悬索桥,其中一座就是1926年建成的本杰明—富兰克林桥,跨径组合为218+533+218米;另一座是1929年建成的大使国际桥,其跨径组合为297+564+287米。此间,美国还为美洲其他国家修建了不少中、小跨悬索桥。
30年代是美国修建大跨度悬索桥最兴盛的时期,1931年首先建成了跨度突破千米的乔治·华盛顿桥,主跨达1067米。1937年建成旧金山金门大桥,其主跨为1280米,曾保持世界最大桥距记录达27年之久。
进入40年代,美国建造悬索桥的步子放缓了,这是由塔科马老桥事故引起的。1950年按原
跨度修建成塔科马新桥,加劲梁改为桁架式,梁的高跨比为1:85,宽跨比为1:47,抗风条件远优于老桥。到了50年代,美国克服了悬索桥的抗风问题后,再度致力于修建大跨度悬索桥。1954年首先于威名登建成跨径组合为229+655+229米的特拉华纪念一桥。1957年又建成主跨为1158米的麦基若海峡大桥和主跨为610米的—惠特曼桥。
分量接口 进入60年代后,美国继续在1960年于纽约的圣·劳伦斯河上建成跨径组合为234+655+234米的航海路高架桥,1964年又于纽约海湾建成主跨超过金门18米的韦拉扎诺海峡桥,此桥保持世界纪录17年之久。
尽管在20世纪60年代后,美国式的悬索桥修建的较少,但美国式的悬索桥发展,在将近100年的时间,在技术上日趋成熟,为悬索桥的发展铺平了道路,并使悬索桥成为能够跨越千米以上的唯一桥型。此后,许多国家修建的大跨度悬索桥基本上都受美国式悬索桥的影响。
承德师专
一般而言,美国式的悬索桥有如下特点:(1)绝大部分为三跨地锚式;(2)主塔采用钢结构;(3)钢结构采用铆接或栓接;(4)桥面上、下由侧各有一竖向索平面;(5)主缆都采用空中编缆法制造架设;(6)采用竖向的吊索;(7)除少数街道桥外,绝大部 分加劲梁采用桁架形式;(8)加劲梁是非连续的,在主塔处有伸缩缝;(9)采用钢筋混泥土桥面;(10)绝大部分是公路桥,个别能通行城市客运电车。
2)、欧洲悬索桥
法国于1959年建成主跨为608米的坦卡维尔桥,具有许多新特点:首先它是采用连续加劲桁架梁,在塔墩处不设伸缩缝;其次是将主缆与加劲梁在主跨跨中固结;另外还采用混泥土桥塔以节省钢材。
上述新桥的优点是:加劲梁连续后可大幅度减少挠度、边梁端点的转角和伸缩量等变形数值;在主跨跨中点将主缆与加劲梁固结后,也可减小非对称荷载作用下加劲梁的挠度。
英国在1964年和1966年先后在苏格兰和布里斯托尔建成跨径组合分别为408+1006+408米和305+988+305米的福斯公路桥和塞文桥。
其中福斯公路桥比较接近美国式悬索桥,因为它的技术是从美国引进的。但是它也有些非美国式的特点:首先它的钢主塔不是铆接多室结构,而是用具有加劲肋条的大型钢板焊接而成的,这样可以减少用钢量。其次桥面不是钢筋混凝土板,而是钢正交异性板,可以减
回家的滋味
惠从冰轻恒载。
而塞文桥的建成是悬索桥向前发展的一个突破,也是英国式悬索桥的开始。首先,此桥采用扁平柔细、截面具有良好抗风性能的全焊流线型钢箱梁来代替美国式悬索桥中的高、大桁架式加劲梁;其次是此桥采用斜吊索,目的是提高阻尼。扁平流线型箱梁的构思无疑是一种进步,至今已被广泛采用,但对斜吊索的看法目前还有争议,因为塞文桥的斜吊索在后来出现严的疲劳破坏。
葡萄牙首都里斯本1966年建成萨拉比桥(又名为4月25日桥),其跨径组合为483+1013+483米。
1970年丹麦建成跨径组合为240+600+240米的小贝尔特桥,此桥为继塞文桥后,第二座采用流线型扁平钢箱梁的悬索桥。
土耳其与1973年建成主跨为1074米的博斯普鲁斯桥,它的设计构思与塞文桥相同,即采用扁平流线型钢箱梁和斜吊索,但边跨的加劲梁不是悬吊于主缆,而是支撑在若干小边墩之上。
1988年土耳其又建成博斯普鲁斯二桥,主跨为1090米,此桥由原设计一桥的设计公司设计,但鉴于塞文桥斜吊索损坏的原因,此桥采用了竖直吊索。
另外,1993年11月开工,1997年底开通的瑞典霍家库斯通桥,其跨径组合为310+1210+280米的悬索桥,其加劲梁为宽22米、高4米的单室钢箱梁;1991年开工,1998年开通的丹麦大贝尔特东桥,主桥跨径组合为535+1624+535米的悬索桥,其加劲梁为宽31米、高4米,隔板为桁架的钢箱。