桥梁工程论文

建筑工程三班：李浩 1002010306

翻阅资料书籍我们可以知道，其实斜拉桥已经有非常长的一段历史了，但是这里我为什么还是将斜拉桥定义为桥梁新技术呢？我的理由有几点，首先，斜拉桥虽然出现得比较早，但是发展过程曲折，真正现代化的成熟的斜拉桥技术形成的时间并不长；然后，斜拉桥具有强大的生命力，它是一个合理的桥梁设计方向，以它为基础可以有很多新技术新思路的衍生；最后，随着社会上各种材料的发展，随着人们审美观念的改变，斜拉桥定不会一成不变，它一定会不断发展，一直作为一种新技术发展。

通过查阅资料，我也大体对斜拉桥有了一些了解。下面我对它的各方面做一些简单的介绍：

（一）斜拉桥是什么桥：斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。 索塔主要是承压，斜拉索受拉，梁体主要承受弯矩，外荷载主要由主梁和斜拉索承受，并由斜拉索将受力传递给索塔。 主梁由一根根拉索拉起，等于在梁内设置了许多支撑点，可以将其看作由拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁，这种结构能够非常有效的减小梁体内弯矩，从而降低主梁的高度，减轻结构重量，节省建筑材料，有利于斜拉桥向大跨度方向发展。主梁常见的截面形式有：板式截面和箱形截面。主梁截面选取主要由斜拉索的布置形式和抗风稳定性情况所决定。板式截面的主梁构造简单，施工方便，一般适用于双索面斜拉桥。箱形截面梁有抗弯、抗扭刚度大、收缩变形较小等特点，能适应许多不同形式的拉索布置，对悬臂施工非常有利，而且可以部分预制、部分现场浇筑，为施工方案提供了多种选择，因此箱形截面主梁逐渐成为现代斜拉桥中经常采用的形式。另外，主梁按材料可以分为：预应力混凝土梁、刚—混凝土组合梁、钢主梁和混合式梁斜拉桥相对悬索桥有较大的刚度，在抵抗风载、地震、竖向活载的作用方面有优势 斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。按照交通功能分类根据桥梁建造的使用目的，可以分为公路斜拉桥，铁路斜拉桥，人行斜拉桥，斜拉管道桥，斜拉渡槽等，有时在一座桥上这些功能是兼而有之的，如公铁两用桥，现在越来越多的斜拉桥都同时通行管道（输送水。液化气。电缆等）；按照梁体材料分类有钢桥、混凝土桥、迭合梁桥。复合梁桥、组合梁桥；按照塔的数量分类有单塔、双塔、多塔；按照主梁和塔的连接形式分类有悬浮体系，半悬浮体系，塔梁固结体系，刚构体系等。

（二）斜拉桥的发展历史：斜拉桥的发展历史悠久，1617年，威尼斯建筑大师福斯图斯费尔安蒂翁斯在达尔玛提亚出版的一部著作中发现了第一座用斜拉索吊拉的桥梁，近似于悬索桥和斜拉桥的混合结构。1784年，德国人伊曼努尔勒舍尔Loseher设计了一种木制的悬带结构，它已经具备了斜拉桥“自身锚固”的所有特征。1817年，英国人雷德帕斯Redpath和布朗Brow建造了皇家草场桥，该桥跨径约为33米，它用斜向拉杆连接在铸铁的塔架上。1824年，在德国的尼恩堡Nienbmg建造跨越萨勒河的斜链条桥，跨径78米。1873年，英国泰晤士河上修建了以斜拉为主的艾尔伯特Albert桥。1926年，由西班牙工程师托罗加Totojr设计，修建于西班牙古尔达勒特Guadalete河上的第一座钢筋混凝土斜拉结构腾普尔Temp渡槽，是引人注目的结构物，它的中孔为57．3米，设有两个铰结构。

在以上二、三十年的时间里，斜拉桥经历了—个由缆索悬吊体系到悬吊——斜拉混合体系再到单纯斜拉自锚体系的发展过程。这个时期斜拉桥发展非常缓慢，主要因当时没有高强材料，斜拉索易于松弛，对复杂的超静定结构缺乏计算分析手段，往往这类结构建成不久就因整个体系松弛，造成很大变形和破坏，导致事故的发生。如1824年修建的跨越萨勒河的斜拉链条桥，在1825年由于一次火炬游行而致垮塌，造成50人丧生的悲剧。还有19世纪20年代，纳维叶Navier作了斜拉结构破坏原因的分析并得出结论，其结论之一就是吊桥优于斜拉桥。这些都对斜拉桥的发展起了阻碍作用，在以后的一段时间里，斜拉桥的修建很少，它的发展基本上处于停滞状态。 第二次世界大战以后，由于钢材的短缺，促使人们对桥型做重新的思考和研究。德国人狄辛格尔FDisehinger首先认识到了斜拉桥结构体系的优越性，并大力加以提倡，他在1949年，发表了对斜拉桥结构研究的成果，这对德国乃至整个世界的桥梁界都有触动。他指出对斜拉索必须施加足够的应力来消除长索自重垂度带来的柔度影响，借以使梁体的变形保持在较低的水平上。1955年建成了世界上第一座现代化的斜拉桥——斯特罗姆桑特Stromsund桥，该桥是德国一家钢结构公司在瑞典建成的。时隔不久，在德国建造了两座大跨度的钢斜拉桥，它们是杜塞尔多夫Dusseldorf北桥和科隆的塞维林Severin桥，巩固了现代斜拉桥的地位。60年代，修建了法国的东兹尔Donzere斜拉桥，前苏联基辅的第聂伯尔Dnjper斜拉桥，以及意大利罗马的马格里那MsuaIla斜拉桥。 进入20世纪70年代后，预应力混凝土斜拉桥大量兴起，如1977年法国建成的普鲁东Brotonne桥，西班牙修建了 Luna 斜拉桥等。到了90年代，斜拉桥的跨度不断被创新，如挪威的斯卡恩圣特Skamsundet桥、日本的名港东、名港中央和名港西大桥、法国的诺谩底桥、日本的多多罗大桥，等等。 大跨径桥梁建设反映了一个国家的综合实力和科学技术的发展水平。

（三）斜拉桥的现状：近百年来，特别是本世纪30年代以来，世界上大跨径桥梁建设发展十分迅速。不同桥型大跨径桥梁的发展，日益被各国桥梁界人士所关注。据国内学者的统计，世界各国现在已建成的各类斜拉桥大约300多座。在仅三、四十年的时间内，这种型式的桥梁能形成如此大的发展规模，在技术方面这主要有计算机技术的飞速发展、超静定结构分析理论的不断完善，使得计算手段不断更新、水平日益提高；正交异性板的设计计算及制造技术的日趋成熟，预应力混凝土的兴起和发展，高强度缆索材料制造工艺的发展、防腐能力的提高，锚固方式以及高疲劳性能锚具的研究和开发；模型试验技术水平及试验能力的提高，以及以悬臂架设方法为主的施工技术的开发和完善等方面的原因。另外斜拉桥在它的经济性、刚度、抗风稳定性以及架设方法方面，在200m 一600m 跨度范围内都有一定的竞争优越性。 目前，密索斜拉桥已取代稀索斜拉桥，对于主梁来说，混凝土斜拉桥多采用双边主梁的形式，钢斜拉桥多采用流线型扁平箱梁；主塔大都采用混凝土结构，大跨度的桥塔多采用倒“Y”型或钻石型；种类趋于多样化，出现了被严国敏先生称为花色斜拉桥的结构型式。另外也出现了复合材料用于斜拉桥的修建，如我国重庆交通学院于1986年用玻璃纤维增强塑料 fdt 梁建造的人行斜拉桥。

（四）斜拉桥存在的问题及解决办法： 1.抗风设计： 风的随机性和其动力振动行为极为复杂，尽管依靠风洞试验来验证抗风设计，但风洞模型与实际还是存在差异。因此，需要多收集跨海峡大桥的风振方 面实际资料加以研究。2.抗震设计： 斜拉桥的塔、索、梁的各自振动特性有很大差别，给地震设计带 来很大的复 杂性。此外结构的阻尼特性也还研究不够，再加之对 于大跨度桥梁，地

震的行波效应也需要考虑。3.斜索的使用寿命：影响斜索的使用寿命是两个方面的问题：腐蚀与疲劳。4.结构材料强度的提高：结构材料强度的提高可以减轻结构自重，从而提高桥梁跨越能力。因为斜拉桥的结构轻巧、适应能力强、美观大气和跨度大等优点，斜拉桥的建设规模以后还会不断扩大，其技术研究还需要不断进行。

（五）斜拉桥的发展趋势：1、跨径继续增大斜拉桥跨径继续增大的主要制约因素是主梁所能承受的压力，就目前可采用的材料强度看，其极限跨径可达到1800m～2100m。斜拉桥在中等跨径桥梁中颇具竞争力在于可采用更为创新和经济的设计方案，可激发设计者无穷的想象力。2、多跨多塔斜拉桥多塔斜拉桥以其新颖、美观的结构形式，近年来被越来越多地采用，如早期的委内瑞拉马拉开波桥为6塔斜拉桥，近年我国修建的香港汀九大桥和岳阳洞庭湖大桥均为3塔斜拉桥。多塔斜拉桥的主要问题是由于中间塔没有端锚索来约束其塔顶位移，导致其比一般斜拉桥的柔性更大。采用这种桥式的首要问题是必须采用提高结构整体刚度的技术措施和方法，如塔顶对拉索、斜拉索交叉布置、增大中间塔的刚度等措施。3、部分斜拉桥部分斜拉桥是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种桥型，它是靠梁的受弯、受压和索的受拉来承受荷载，因此可通过改变梁的刚度来实现荷载在梁、索间的不同分配比例，以强化或弱化斜拉索的作用，设计自由度很大。部分斜拉桥具有一些显著特点，如塔高较矮、主梁刚度大、斜拉索布置较集中、边中跨比例更接近连续梁等。部分斜拉桥的斜拉索应力变化幅度小，可采用较高的容许应力，如—般斜拉桥设计计算中索的容许应力仅取钢丝标准抗拉强度的40％，安全系数为2．5，而部分斜拉桥计算中索的容许应力与一般梁体内的预应力束相同，可取为钢丝抗拉强度的60％，安全系数为1．7。部分斜拉桥的结构整体刚度大，变形小，尤其适用于荷载大、标准高的铁路桥梁。4、结构分析方面在大跨度斜拉桥的结构分析中，必须考虑由于初始内力存在引起的内力增大，从而带来稳定安全系数降低的问题。同时，在结构强度分析及稳定性分析中还必须考虑非线性、施工过程等因素的影响。

总结：现代斜拉桥自诞生之日起在许多方面经历了巨大的演变。随着结构分析技术的进步，抗风、抗震以及施工稳定性研究的深入，斜拉桥这种桥梁形式在上个世纪末得到了飞速发展。结构形式的轻型化、多塔斜拉桥、部分斜拉桥等斜拉桥发展的新趋势极大地增加了其在大跨度和中小跨度桥梁巾的竞争力。斜拉索的错综复杂也增添着桥梁的美感。一座成功的建筑就像一件艺术品，而一座成功的斜拉桥绝对是最富美感的一件艺术品。我喜欢斜拉桥的姿态，轻盈而不松弛，复杂而不凌乱。是一种张扬动感的美！

2013/5/2