斜拉桥是由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成,主梁一般采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构,与梁桥、悬索桥不同的是,斜拉桥的主梁在拉索的各点支承作用下,像多跨弹性支承的连续梁一样,使得主梁弯矩值大大地降低。同时由于拉索倾斜,拉索对斜拉桥主梁产生压力作用,因而斜拉桥主梁是以受弯和受压为主的构件。
斜拉桥主梁
典型的桥梁结构形式,与其他体系中桥梁主梁的受力形式存在显著不同,主梁是以受弯和受压为主的结构构件。
- 英文名称
- beams of cable-stayed bridges
- 所属学科
- 科学技术史
斜拉桥主梁与梁式桥主梁由于构造不同,所以受力有着显著区别,图(a)表示三跨连续梁及其典型的恒载弯矩图,而图(b)为三跨斜拉桥及其恒载弯矩图。从图中可以看出,由于斜拉索的支承作用,是主梁恒载弯矩显著减小。此外,倾斜拉索对主梁产生的倾斜拉力会产生水平分力,因为对主梁施加了压力,从而可以增强主梁的抗裂性能,节约主梁中预应力钢束用量。
不同的施工方法对斜拉桥主梁力学要求会有所不同,一般对斜拉桥的施工方法可分为:①支架法;②悬臂法;③顶推法;④平转法。
支架法:就是施工时在桥孔位置搭设满布式支架,在临时支墩之间设置托架或劲性骨架,然后再立模浇混凝土主梁或拼装预制梁端的方法。这种方法优点是:施工简单方便。缺点是:只能用于桥下净空低,搭支架不影响桥下通行的桥梁。中国天津永和桥主梁施工就是采用支架法拼装施工的。
悬臂法:可分为悬臂拼装法和悬臂浇筑法两种。悬臂拼装法一般先在塔柱区段现浇一段起始梁段以放置起吊设备,然后用起吊设备从塔柱两侧依次对称安装预制梁段,使悬臂不断伸长直至合龙。悬臂浇筑法是从塔柱两侧用挂篮对称逐段就地浇筑混凝土直至合龙。
顶推法:顶推法进行混凝土斜拉桥主梁的施工,需要再跨内设置若干临时支墩,且在顶推过程中,梁要承受正、负弯矩。
平转法:是将斜拉桥上部结构分别在两岸或一岸顺河流方向的支架上现浇,并在岸上完成落架、张拉、调索等所有安装工作,然后以墩、塔为圆心,整体旋转到桥位合龙。平转法施工适用于桥址地形平坦、墩身较矮及同时桥下有持续交通需要,不允许中断交通等情况下的中小跨径斜拉桥施工。
北京五环路上的石景山南站高架桥是建成时中国转体吨位最重和斜拉索索力最大的桥梁,该高架桥全长1181米,桥面总宽29米,于2003年2月开工,2003年10月建成通车,总投资1.3亿元。
石景山大桥设计和试验研究的技术创新:①曲线转动体系靠重心控制。使转体结构的重心在设计允许范围内,确保转体施工的安全。②斜拉索锚点构造与局部应力处理。全新的设计和技术既提高了工程可靠性,又缩短了设计周期。③1.4万吨球铰设计、制造与安装工艺。降低施工干扰,有效缩施工周期,破单铰转体重量记录。
条目图册
扩展阅读
- 邵旭东.桥梁工程.4版.北京:人民交通出版社,2016.