(1)单塔式斜拉桥
图15.4所示单塔式斜拉桥是一种较常见的孔跨布置方式,它的主孔跨径一般比双塔三跨式的小,因此适用于跨越中小河流和城市通道。
图15.4 单塔式斜拉桥
独塔双跨式斜拉桥的主跨跨径 L 2 与边跨跨径 L 1 之间的比例关系一般为 L 1 =(0.5~0.8) L 2 ,但多数接近于 L 1 =0.66 L 2 ,两跨相等时,由于失去了边跨及辅助墩对主跨变形的有效约束作用,因而这种形式较少采用。
(2)双塔式斜拉桥
图15.5所示双塔三跨式斜拉桥是一种最常见的孔跨布置方式。由于它的主跨跨径较大,一般适用于跨越较大的河流。
图15.5 双塔三跨式斜拉桥
在双塔式斜拉桥中,一般边跨与主跨的比例应小于0.5。从受力上看,边主跨之比与斜拉桥的整体刚度、端锚索的应力变幅有很大的关系。当主跨有活载时,边跨梁端点的端锚索产生正轴力(拉力);而当边跨有活载时,端锚索会产生负轴力(拉力松减),由此产生较大应力幅而引起疲劳问题。边跨较小时,边跨主梁的刚度较大,边跨拉索较短且刚度大,因而边跨对索塔的锚固作用较大,主跨刚度也相应增大。对于活载比重较小的公路和城市桥梁,合理的边主跨之比为0.40~0.45,而对于活载比重大的铁路桥梁,边主跨之比宜为0.20~0.25。
(3)多塔式斜拉桥
多塔多跨式斜拉桥的中塔塔顶设有端锚索来有效地限制其变位(图15.6)。因此,斜拉桥采用多塔多跨式将使结构柔性进一步增大,导致变形过大,因此,斜拉桥很少采用三塔四跨式或多塔多跨式。
图15.6 多塔式斜拉桥
斜拉桥
斜拉桥是一种组合受力体系桥梁,外荷载靠主梁受弯压、斜拉索受拉来承担。斜拉桥主要由主梁、索塔和斜拉索三大部分组成。斜拉桥至少具有一个塔柱,也可以设多个塔柱成为多塔斜拉桥,但最常见的是双塔斜拉桥。主梁一般采用混凝土结构、钢-混凝土组合结构或钢结构,索塔大都采用混凝土结构,而斜拉索则采用高强材料(高强钢丝或钢绞线)制成。
斜拉桥属高次超静定结构,与其他体系桥梁相比,包含着更多的设计变量,全桥总的技术经济合理性不易简单地由结构体积小、重量轻,或者满应力等概念来准确地表示。
现代斜拉桥的发展大致经历以下三个阶段:
第一阶段:稀索布置,主梁较高,以受弯为主,拉索更换不方便;
第二阶段:中密索布置,主梁较矮,要承受较大轴力和弯矩;
第三阶段:密索布置,主梁更矮,广泛采用梁板式开口断面。
世界第一座现代斜拉桥是1955年在瑞典建成的主跨为182.6m的新斯特罗姆海峡钢斜拉桥(Stromsund)。第一座混凝土斜拉桥是1962年在委内瑞拉建成的马拉开波湖桥(Maracaibo Lake),跨径组合为160m+5235m+160m。目前,世界上主跨最大的钢斜拉桥是我国于2008年6月建成通车的主跨1088m的苏通长江大桥;而跨度最大的混凝土斜拉桥则是1991年挪威建成的主跨530m的斯卡恩圣特桥(Skarnsundet)。