《悬索桥及斜拉桥》课件

悬索桥及斜拉桥悬索桥和斜拉桥是两种常见的大型桥梁结构广泛应用于路桥、轨道交通等,领域它们分别采用不同的受力原理和结构特点可以跨越更大的距离并承,载更重的载荷课程目标系统了解掌握设计通过本课程系统介绍悬索桥和学习掌握悬索桥和斜拉桥的设斜拉桥的基本概念、关键构件计原理及关键参数计算及其受力分析提升能力增强意识提高学生对桥梁结构分析和设培养学生对桥梁建设安全性、计的能力为后续专业学习奠定可持续性的重视意识,基础桥梁结构分类悬索桥斜拉桥板桥梁桥悬索桥是一种通过主缆将桥斜拉桥采用斜拉索直接将桥板桥是一种以主梁作为主要梁桥是以直线或曲线梁为主面吊挂于两端锚碇上的桥梁面拉往桥塔形成桥梁结构受力构件的简单桥梁主梁要受力构件的桥梁类型梁结构主缆拉力为主导受力斜拉索受力使桥梁更加刚性承担桥面荷载并将其传递至桥构造简单荷载传递清晰抗,,,方式，具有优异的结构性能抗震性能强桥墩板桥结构简单施工方弯强度高,便悬索桥概述悬索桥是一种利用钢缆进行悬吊的桥梁结构主要由主缆、悬,索或吊杆、索塔和锚碇等构件组成其特点是轻量化、优雅、支撑跨度大，在景观桥梁中应用广泛它可以跨越深谷、宽阔的河流或海峡满足交通需求的同时也呈现出独特的美学风,格悬索桥主要构件主缆索塔悬索桥的主要受力构件负责承担桥面荷载并桥梁的主要承重构件承受主缆的压力并将其,,将其传递至桥塔和锚碇主缆一般由钢丝绳转化为竖向荷载传递至基础索塔一般采用或高强钢构成钢结构或混凝土结构锚碇吊杆位于两端的固定构件负责将主缆的拉力传递连接主缆和桥面的斜拉索负责将桥面荷载传,,至地基锚碇通常由混凝土或钢制成并设有递至主缆吊杆一般由钢丝绳或高强钢构成,锚固装置主缆及其作用承载桥面荷载提供桥面弹性支撑12主缆是悬索桥的主要受力构主缆的张力也为桥面提供了件负责将来自桥面的垂直荷良好的弹性支撑以抵抗风荷,,载转移到索塔和锚碇上载和温度变化带来的影响确保桥梁整体稳定影响桥跨长度34主缆的拉力与桥塔和锚碇的主缆的强度和刚度直接决定压力共同维持了整个桥梁系了悬索桥的最大跨径是重要,统的稳定性的关键参数主缆的结构及材料主缆结构材料选择悬索桥的主缆由多根细钢丝缆组成具有优良的抗拉强度和耐主缆材料一般采用高强钢丝具有高抗拉强度、塑性好和耐久,,候性主缆通常由几千根直径的钢丝组成采用螺旋性强等优点可确保桥梁长期安全可靠运营主缆表面还可采

0.5-7mm,,缠绕的方式编织而成用防腐涂层进一步提高耐久性,吊杆及其受力状态吊杆结构1吊杆是悬索桥中连接主缆和桥面的重要构件它们通常呈立柱状，采用钢材或钢筋混凝土制造受力特点2吊杆主要承受垂直荷载，包括桥面自重、行人和车辆荷载它们还需承受主缆的水平拉力受力分析3通过受力分析可以确定吊杆的截面尺寸和材料选择，确保其能够承受桥梁运营中的各种荷载索塔的承重功能稳定主缆力传力至地基索塔主要负责通过巨大的重量索塔作为关键的力传递部件将,和惯性力来稳定和约束主缆的悬索桥上的全部荷载通过自身受力状态将主缆的拉力传递到重量和结构性质最终传递到牢,,地基之中固的地基之中抵抗外力干扰索塔结构高大坚固能有效抵御风荷载、地震等外部作用力的影响保证,,悬索桥梁的整体安全锚碇及其作用稳定结构承受拉力12锚碇是悬索桥关键构件之一主缆和吊杆传递下来的巨大,承担着固定主缆、塔柱等主拉力需要通过锚碇牢固地固,要结构的重要作用确保整个定在地基使结构能够有效抗,,桥梁的稳定性拒这些荷载调节受力增强抗震34调节锚碇的位置和角度可以锚碇的设计还要考虑抗震因,控制主缆的受力分布优化整素确保在强震作用下桥梁结,,体结构的应力状态构不会发生破坏悬索桥整体受力状态悬索桥的整体受力状态是通过主缆、吊杆和索塔等关键构件共同承担的主缆承担拉应力吊杆承担压缩应力索塔承担整体的压力,,这些结构件如同一个整体系统互相配合共同分担车辆荷载以及环境载荷确保桥梁承载能力和安全性,,悬索桥的振动特性悬索桥结构轻量化极易受到各种外加载荷的影响而产生振动振动特性是,影响桥梁安全的关键因素需要重点关注,:振动源包括风振、车辆荷载等会引起,主缆、吊杆以及桥面板的振动振动特点低频、大幅度可能导致疲劳损,坏、行人不适感等问题减振措施合理选用阻尼装置如阻尼钢丝,网、消能阻尼器等有效控制桥,梁振动风振及减振措施风振产生原因减振设备气动优化设计桥梁受到风力作用时会产生振动这是由可采用钢支架、阻尼器等措施通过增加通过优化桥梁截面形状和布置减振翼等,,于风流扰动和桥梁自身振动频率的共振结构阻尼来有效吸收和消散振动能量措施可有效控制气流分离降低桥梁的风,,所致致振动斜拉桥概述斜拉桥是一种新型的索桥形式具有独特的结构特点其主梁通过斜拉索与,塔身连接形成了一种张拉结构斜拉桥比悬索桥跨径更大受力更为合理,,,结构受力更为集中从而可以减小主梁的截面尺寸提高材料利用率,,斜拉桥广泛应用于跨越大河、峡谷的大跨径大型桥梁建设中其优美的外观,和卓越的性能使其成为重要的桥梁类型之一斜拉桥主要构件主梁斜拉索塔柱锚碇作为桥面的承重构件主梁承斜拉索是斜拉桥的核心构件塔柱作为承载主梁及斜拉索锚碇承担着将斜拉索拉力传,,担着整个桥梁的垂直荷载由高强度钢束组成承担着将的关键构件需要具有足够的递到地基的重要功能其结构,,,斜拉桥采用钢混合结构或全主梁荷载传递到塔柱的关键抗压承载能力其形式包括形式包括重力式、抗拔式等,钢结构的主梁具有良好的抗作用斜拉索布置方式决定钢管、钢箱、混凝土等并采需要根据地质情况进行选择,,弯抗剪性能了整个结构体系用不同的平面形状主梁结构形式钢梁结构混凝土梁结构箱梁结构拱桥结构钢梁结构主要由钢制主梁支混凝土梁结构以钢筋混凝土箱梁结构由上下面板和腹板拱桥结构通过拱的受力形式撑并承载整个桥梁系统这为主要材料能够承受较大的组成的封闭截面具有较高的传递荷载主要受压缩力具有,,,,种结构简单牢固、重量轻、压缩力和弯曲力适用于跨度抗弯和抗扭能力适用于跨度简洁优雅的外观适用于景观,,,施工便捷适用于跨度较小的中等的桥梁较大的桥梁桥梁,桥梁斜拉索布置方式平行布置放射状布置合并布置斜拉索平行布置在桥塔上具有结构简单斜拉索呈放射状从桥塔向桥梁伸出能有将多组斜拉索合并在同一锚固点可减少,,,、受力均匀的特点这种布置方式广泛效降低桥塔和主梁的内力适用于跨度较锚碇结构的数量提高施工效率这种布,,应用于各种类型的斜拉桥大的斜拉桥置适用于斜拉桥的边跨斜拉索的受力分析斜拉桥的主要受力构件之一是斜拉索斜拉索承担着桥梁荷载的传递和主梁的支撑作用通过对斜拉索的受力分析，可以准确掌握其力学特性,为设计和施工提供理论依据100T80T主拉力竖向负荷50T25T横向风荷载自重荷载斜拉索的受力包括主拉力、竖向负荷、横向风荷载以及自重荷载等合理的配筋和预应力的加持可以确保斜拉索在各种荷载作用下保持良好的整体稳定性斜拉桥塔的类型悬索桥式塔型独立塔型组合塔型采用悬索桥式塔型的斜拉桥塔身主要,由斜拉索和主缆连接能更好地分散塔,独立塔型的斜拉桥塔身与主梁分离独组合塔型是将独立塔型与悬索桥塔型相,体受力结构更加稳定这种塔型典型,立承担作用这种塔型能够增大主梁跨结合既能增大主梁跨径又能分散塔体,,代表有东海大桥和福建海峡大桥径但塔体承受的荷载较大设计与施工受力这种设计能充分利用两种塔型的,,难度也更高优势斜拉桥锚碇形式锚碇式斜拉桥自重式斜拉桥12采用锚碇的形式将斜拉索的利用桥面自重和上部结构的,张力力通过锚碇传递到桥台自重产生足够的垂直力来平,或桥墩基础中起到固定支撑衡斜拉索的张力无需设置单,,的作用独的锚碇组合式斜拉桥悬索式斜拉桥34结合锚碇式和自重式的特点斜拉索直接与悬索桥主缆相,部分力通过锚碇部分力通过连借助主缆的拉力来平衡斜,,自重来平衡提高整体稳定性拉索张力无需独立的锚碇,,斜拉桥整体受力分析斜拉桥的整体受力状态非常复杂,主要包括主梁、斜拉索和桥塔三部分主梁承受上部结构自重和车辆荷载,同时也受到斜拉索的拉力作用斜拉索根据其布置方式和数量的不同,将力量传递至主梁和桥塔,从而形成平衡桥塔则是整个承重系统的支撑点,承担着主梁和斜拉索的重力力520主梁应力斜拉索力主梁的最大应力一般出现在支座附近,约为总应力的5倍斜拉桥的斜拉索承受的拉力约为总荷载的20%3010M桥塔高度总重量桥塔的高度通常占整个桥梁跨径的30%左右一座典型的大跨径斜拉桥,其总重量可达10万吨斜拉桥抗震设计地震荷载分析抗震构造措施抗震性能评估通过动力分析准确计算斜拉桥在地震作采取合理的抗震构造措施如设置剪切墙通过试验或分析评估斜拉桥的抗震性能,,,,用下的内力和变形作为抗震设计的依据、加强关键构件、设置隔震装置等对设计进行优化,悬索桥与斜拉桥对比主要差异刚度与灵活性悬索桥主要采用悬索作为承重悬索桥相对更加柔性整体结构,构件而斜拉桥则使用斜拉索进更加灵活而斜拉桥具有较高的,,行承力两种结构体系的受力刚度受风振和地震作用较悬索,、施工和美观效果各不相同桥更为适用适用条件维护保养悬索桥适用于中长跨径桥梁而悬索桥主缆和吊杆需要定期检,斜拉桥适用于中短跨径桥梁查维护而斜拉桥的主梁和斜拉,两种结构各有优势根据具体项索也需要定期检查两种结构,目选择合适的形式对维护保养的要求各有不同悬索桥与斜拉桥应用对比悬索桥应用斜拉桥应用应用对比悬索桥适用于跨越大型河流、海峡等位斜拉桥适用于中跨径范围内的桥梁建设悬索桥适用于大跨径跨越而斜拉桥适用,,置其悬挂的索缆承载能力强、结构简单其塔式结构更利于承载重力荷载且布设于中跨径桥梁两种桥型各有优势在具,,,、建造效率高适用于长跨径、耐风震灵活度高适用于城市桥梁、山区公路体工程中需根据实际情况选择合适的结的大型桥梁工程桥梁等工程构形式桥梁维护保养要点定期检查腐蚀防护定期对桥梁进行全面的安全检采取防腐蚀措施如使用防腐涂,查和维护保养及时发现并修复料及时清理去除桥梁上的锈迹,,存在的问题和污垢结构加固环境管理针对桥梁老化或受损情况采取保持桥梁周围环境整洁及时清,,适当的加固措施提高桥梁的使理杂草和积雪保证桥梁畅通和,,用寿命安全桥梁安全检测定期检查专业仪器12对桥梁进行定期全面检测及利用先进的红外成像、钢筋,时发现问题并采取措施扫描等仪器设备进行全面检测分析诊断维修加固34对检测数据进行分析诊断桥根据诊断结果及时进行维修,梁的健康状况和潜在风险加固保障桥梁的长期安全,桥梁抗震加固结构加固通过钢板、碳纤维等材料的增强,提高梁柱等关键部位的抗震性能减震装置安装隔震支座、阻尼器等装置,提高整体桥梁的抗震能力动力分析利用有限元分析等方法,对桥梁的抗震性能进行评估,为加固提供依据可持续桥梁建设绿色材料生态设计智慧管理可拆卸性采用环保节能的建筑材料如融入环境保护因素最大限度利用物联网、大数据等技术桥梁设计采用可拆卸、可重,,,再生钢材和混凝土减少碳排保护当地生态系统实现桥梁实现桥梁全生命周期智能化复利用的构件提高材料循环,,,放和资源消耗与自然和谐共生监测与管理利用率小结桥梁建设的关键要素可持续发展的重要性12悬索桥和斜拉桥是两种重要在桥梁建设中应重视桥梁的,的桥梁形式它们各有特点安全性、环保性和经济性追,,,需要在结构、材料、施工等求可持续发展目标方面进行全面考虑桥梁养护的必要性创新与协调的重要性34桥梁建成后定期检查、维护在桥梁建设中需要不断推动,,和加固都是确保其长期安全技术创新同时注重与自然环,运行的关键所在境的协调发展问题讨论在介绍悬索桥和斜拉桥的基本知识之后我们将进一步探讨两种桥梁类型的,一些重要问题比如如何通过合理的主缆斜拉索布置来提高桥梁的抗震性,/能如何采用先进的设计和建造技术来提高桥梁的整体可靠性如何有效地开展桥梁的日常维护检查确保桥梁长期安全运行这些都是值得我们深入,研讨的重要话题课程总结知识点全面重点突出实践应用本课程全面介绍了悬索桥和斜拉桥的设重点分析了两种桥型的关键技术问题如通过对比分析概括了两种桥型的适用条,,计原理、关键构件和受力特点等重要知索塔受力、锚碇布置、抗振设计等件和应用优势对工程实践很有指导意义,识参考文献重点参考文献历年学术论文设计规范标准其他参考资料《公路桥梁工程技术》《悬索桥主缆受力分析《公路桥涵设计规范》《桥梁工程施工手册》••••，张艳强主编，人民交及优化设计》，土木工，中华人民共和国交通，中国交通出版社通出版社程学报，张明等部《大跨径悬索桥钢材腐•《公路桥梁结构设计原《大跨度斜拉桥塔结构《公路桥梁抗震设计规蚀机理及抑制》，公路•••理》，周立新主编，人优化设计》，公路交通范》，中华人民共和国工程，张红军等民交通出版社技术，李小平等交通部《斜拉桥锚碇区抗震性•《桥梁工程》，董进主《长大跨桥梁抗震加固《斜拉桥结构设计规程能研究》，公路交通技•••编，高等教育出版社技术研究》，公路，徐》，中华人民共和国交术，徐明等艳红等通部。