淺談斜拉橋的基本概況及發展前景

劉紹威

身份證號：410526197507195871

淺談斜拉橋的基本概況及發展前景

劉紹威

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斜拉橋在目前所有橋型中具有鮮明的特征和優勢。在此介紹了有關斜拉橋的發展歷程、建造技術要點、斜拉橋在世界橋梁發展史上的地位和發展前景。

跨徑；結構體系；構造；建筑美學

1　我國斜拉橋的發展現狀

目前，橋梁界一致公認，惟有采用斜拉橋和懸索橋，才能解決跨徑超過200m以上的技術難題。而在200～1000m的大跨度橋梁建設中，斜拉橋占據主流。斜拉橋一般由索塔、主梁、斜拉索組成。選擇不同的結構外形和材料，可以組合成多姿多彩的橋型。目前，在我國已經建成的斜拉橋中，索塔形式大體有A形、倒Y形、H形、獨柱形等，材料選擇有鋼結構和混凝土兩種。斜拉索有單索面、平行雙索面、斜索面等［1］。

目前我國已建成的100多座斜拉橋中，主跨大于400m的就有20座，它們大部分是近10年建造的。我國在斜拉橋的建造中注重吸收發達國家的先進經驗，并開創性地形成了本民族的風格，在諸多技術指標上獲得了一系列重大突破。我國斜拉橋正在向新型結構、大跨度、輕質、靈敏和美觀方向發展。

2　斜拉橋的結構體系

2.1孔跨布局

2.1.1雙塔三跨式

雙塔三跨式斜拉橋是一種最常見的孔跨布置方式，由于它的主跨跨徑較大，一般適用于跨越較大的海峽、河流或山谷。在雙塔三跨橋中，邊跨與主跨的比例非常重要。邊跨與主跨之比和斜拉橋的整體剛度、端錨索的應力變幅有著很大的關系?；钶d往往在邊跨兩端附近區域產生很大的正彎矩，導致梁體轉動，伸縮縫易受損，可以通過加長邊梁以形成引跨或設置輔助墩的方法予以解決。

2.1.2獨塔雙跨式

獨塔雙跨式也是斜拉橋一種常見的孔跨布置方式，由于它的主孔跨徑一般比雙塔三跨式的主孔跨徑小，適用于中小河流和城市通道。

2.1.3三塔四跨式和多塔多跨式

很少有采用三塔四跨式和多塔多跨式的斜拉橋。多塔多跨式中的中間塔頂沒有端錨索來有效地限制它的定位，整體剛度不能滿足要求。目前國內和國外已經建成的幾座多塔多跨式的斜拉橋的構造措施主要有以下幾種：

主塔采用A形塔和X形框架墩；將兩個雙塔斜拉橋串聯；用鉸將三座獨塔斜拉橋串聯；中塔增設錨固斜纜。

2.2結構體系

斜拉橋的結構體系，有以下幾種不同的劃分方式：按照塔、梁、墩相互結合方式，可劃分為漂浮體系、半漂浮體系、塔梁固結體系和鋼構體系；按照主梁的連續方式，有連續體系和T構體系等；按照斜拉索的錨固方式，有自錨體系、部分地錨體系和地錨體系；按照塔的高度不同，有常規斜拉橋體系和矮塔部分斜拉橋體系。

2.3索塔布置

索塔是表達斜拉橋個性和視覺效果的主要結構建筑物，因而對索塔的美學設計應該給予足夠的重視。索塔設計必須適合于拉索的布置，傳力應簡單明確。在恒載的作用下，索塔應盡可能處于軸心受壓的狀態。

索塔沿橋縱向的布置有單柱式、A字形、倒Y形等幾種。單柱式主塔構造簡單；A字形和倒Y形在順橋向剛度大，有利于承受索塔兩側斜拉索的不平衡拉力；A字形還可以減少主梁在索塔處的負彎矩。索塔橫向的布置方式，可以分為獨柱形、雙柱型、門形、H形、A形、寶石形或倒Y形等。索塔縱橫向布置均呈獨柱形的索塔，僅適用于單索面斜拉橋［2］。

2.4拉索布置

2.4.1索面位置

索面位置一般有三種類型，即單索面、豎向雙索面和斜向雙索面。

從力學的角度上來看，采用單索面時，拉索對主梁抗扭不起作用，所以主梁應該采用抗扭強度較大的截面。單索面的優點是視野開闊。采用雙索面時，作用于橋梁的扭矩可由拉索的軸力來抵抗，主梁可以采用較小抗扭強度的截面。斜向雙索面對橋面梁體抵抗風力扭振特別有利。

2.4.2索面形狀

索面的形狀主要有以下幾種：

1）輻射形布置的斜拉索沿著主梁為均勻分布，而在索塔上則集中在塔頂的一點，斜拉索的垂直分力對主梁的支承效果較大，節約拉索材料，但是塔頂的錨固點構造過于復雜。2）豎琴形布置中的斜拉索呈平行排列，在索數較少的時候顯得比較簡潔，并可以簡化斜拉索與索塔的連接構造，對索塔的受力有利，但是斜拉索的傾角較小，索的總拉力大，鋼索用量較多。3）扇形布置的斜拉索是不相互平行的，它兼有上面兩種布置方式的優點，在設計中得到廣泛應用。

2.4.3索距的布置

索距的布置可以分為稀索和密索?，F代的斜拉橋一般都采用密索，優點如下：索距小，主梁彎矩??；索力較小，錨固點結構簡單；錨固點附近的應力流變化小，補強范圍??；利于伸臂架設；易于換索；斷面輕柔，美感度提高。

3　斜拉橋的發展前景

3.1斜拉橋的建設發展展望

從世界橋梁大事表中可以看到：1952～1958年第一次出現斜拉橋的記錄，而在2000年的前50年時間里，在總共的25條紀錄當中，斜拉橋部分就占據了9條，為記錄最多的橋型?？梢哉f，20實際下半葉以來，世界橋梁工程發展的最大成就就是斜拉橋的興起和輝煌。由于斜拉橋良好的力學性能、建設相對經濟、景觀優美，已成為大跨徑橋梁建設中最有競爭力的橋型。在21世紀里，斜拉橋將扮演更為重要的角色。

根據我國交通發展的總體規劃，本世紀前期我國公路建設將形成一高速公路為主的國道主干線，這將貫穿多條江河川、跨越多重湖海灣。綜合國力的增強給我國斜拉橋的建設提供了前所未有的機遇和挑戰。

3.2建筑美學、環境因素將成為斜拉橋建設的重要評價指標

橋梁建造技術的不斷進步使人們有可能從技術上滿足建筑文化的美學功能要求。很多大城市的橋梁建筑可以在相當長的一段時間內成為該城市的標志性建筑。美學因素有的時候還可以對橋梁結構選型產生決定性的影響。日本的多多羅橋原先設計為懸索橋，后因重力錨嚴重影響美觀，以及出現急彎，所以后來改為了斜拉橋，成就了這座橋在當時成為世界第一斜拉橋的地位。

隨著社會經濟文化發展水平的不斷提高，人們會更加重視橋梁建筑的藝術造型，重視橋梁的景觀設計，橋梁建筑的美學因素將對斜拉橋的建設產生越來越重要的影響。在以后相當長的一段時間里，環境保護、可持續發展也將成為斜拉橋建設的重要評價指標。

［1］葉志明.土木工程概論［M］.高等教育出版社，2001.

［2］嚴國敏.現代斜拉橋［M］.西南交通大學出版社，1996.