兩百年來(lái)橋梁的進(jìn)展和本世紀(jì)的展望——多跨索橋
2013-12-27 
多跨懸索橋和多跨斜拉懸索橋早有修建,但是很少見。近代多跨索橋?yàn)榻鉀Q塔的內(nèi)力和位移過大的缺陷,都在塔頂設(shè)置一對(duì)穩(wěn)定索,錨在邊墩或地錨中?,F(xiàn)代多跨索橋而是依靠足夠剛勁的中塔或內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛度組合來(lái)抵抗水平力差,取消了塔頂穩(wěn)定索。

  1.多跨懸索橋

  圖1中的近代6跨自錨懸索橋,有兩套互相獨(dú)立的索系——懸吊索系和穩(wěn)定索系,致使塔頂鞍座構(gòu)造復(fù)雜,穩(wěn)定索和懸索的內(nèi)力分配也需要設(shè)定組合,限制了這種橋型的使用。

  現(xiàn)代多跨懸索橋,以馬鞍山長(zhǎng)江大橋和泰州長(zhǎng)江大橋開創(chuàng)了新紀(jì)元(圖2、圖3),中塔的剛度和柔度匹配、所在中塔鞍座上的滑動(dòng)約束成為這種橋型的技術(shù)關(guān)鍵。至此可以設(shè)想把懸索橋推廣到更多跨徑,以至于其跨越能力無(wú)限。
  
   
  
  
  
  圖1.Montjean-sur-Loire 橋
 
   泰州長(zhǎng)江大橋鋼結(jié)構(gòu)中塔的下段順橋向采用了人字形,底部雙肢中距35m,借以提高中塔的剛度。馬鞍山長(zhǎng)江大橋上塔柱采用鋼結(jié)構(gòu),下塔柱采用中空混凝土結(jié)構(gòu),底部外寬25m,借以提高中塔的剛度,上(鋼)下(砼)塔柱之間用無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼絞線連接。
  
  圖2 馬鞍山長(zhǎng)江大橋
  
  圖3 泰州長(zhǎng)江大橋
 
  2.多跨斜拉懸索橋
   近代多跨斜拉懸索橋更少見,索系比多跨懸索橋更復(fù)雜,這種橋型有三個(gè)索系——斜拉索、懸索、穩(wěn)定索,都交會(huì)到塔頂?shù)陌白希▓D3)。復(fù)雜的鞍座和三個(gè)索系內(nèi)力的分配,限制了它的使用,至今未見到更多的實(shí)例。但是,多跨現(xiàn)代斜拉橋已有修建,有的設(shè)有穩(wěn)定索,有的不設(shè)穩(wěn)定索,主要取決于設(shè)計(jì)者對(duì)塔穩(wěn)定性的理解與構(gòu)思。
  
  
  圖3 Ingrandes橋
 
  3.多跨斜拉橋

  近代多跨斜拉橋的穩(wěn)定處理手段多樣化,有采用剛性塔(圖4)、穩(wěn)定索(圖5)、塔梁固結(jié)的部分斜拉橋(圖7)等增加穩(wěn)定性的外部方法。但是,(1)多面體的剛性塔造型要?jiǎng)e致,否則顯得呆笨,比較圖4兩座橋,就有所體會(huì);(2)穩(wěn)定索顯得索面紊亂,視覺效果較差;(3)部分斜拉橋結(jié)構(gòu)機(jī)理已經(jīng)偏離傳統(tǒng)斜拉橋范疇,接近于體外預(yù)應(yīng)力加強(qiáng)的(變截面)連續(xù)剛構(gòu)或(變截面)連續(xù)梁。現(xiàn)代風(fēng)格的多跨斜拉橋多從內(nèi)部結(jié)構(gòu)剛度組合入手,比較典型的有岳陽(yáng)洞庭湖橋和夷陵長(zhǎng)江橋。
  
 
  (1)岳陽(yáng)洞庭湖橋(圖6)
采用了內(nèi)部剛度組合法提高橋梁的整體剛度,即控制背索索距、中跨壓重、增加尾索剛度、調(diào)整中塔和主梁剛度比有效的解決了多跨飄浮斜拉橋的穩(wěn)定課題。

  (2)夷陵長(zhǎng)江橋(圖8)采用兩個(gè)措施提高整體穩(wěn)定性,(l)每側(cè)三個(gè)小邊跨提高整體穩(wěn)定性,邊跨分別為38.08+38.5+43.5米和38.35+38.5+43.5米,邊跨變形非常小,充分發(fā)揮了邊跨錨索的尾索效應(yīng),大大提高了結(jié)構(gòu)體系剛度。(2)主梁采用混凝土梁,自重較大,相應(yīng)斜拉索面積也較大。斜拉索用量的增加對(duì)提高體系剛度作用甚大。加設(shè)輔助墩和采用混凝土主梁是本橋獲得較大體系剛度的最有效措施。如果取消輔助墩,除非采取其它的加勁措施,否則因梁塔在活荷載作用下將產(chǎn)生過大的內(nèi)力而使方案難以經(jīng)濟(jì)合理地實(shí)現(xiàn)。如果采用鋼主梁,即使設(shè)有輔助墩,因主梁重量大幅降低,相應(yīng)斜拉索用量減少,體系剛度下降,難以實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)上的合理性。適當(dāng)?shù)臉蛄后w系剛度還可以減小基礎(chǔ)受力。可見,橋梁體系剛度是三塔斜拉橋設(shè)計(jì)中的最關(guān)鍵問題,夷陵長(zhǎng)江大橋設(shè)計(jì)就是從研究橋梁體系剛度入手,通過結(jié)構(gòu)的合理選配,取得最經(jīng)濟(jì)合理的結(jié)果[2]。
  
 
  圖注:日新橋(Nhat Tan Bridge)位于越南首都河內(nèi),是為紀(jì)念升龍—河內(nèi)建城千年而修建的一座橫跨紅河(Red River)的多塔連續(xù)組合梁斜拉橋。該橋全長(zhǎng)3900米,其中正橋長(zhǎng)1500米,共設(shè)五座高100余米的鋼筋混凝土橋塔,主跨300米,寬33.2米,是越南最大且最現(xiàn)代的斜拉橋。這座大橋于2009年8月動(dòng)工,預(yù)計(jì)2012年7月建成。
  
  
  
  
  
 
  參考資料

  [1]中國(guó)公路學(xué)會(huì)橋梁和結(jié)構(gòu)工程分會(huì).面向創(chuàng)新的中國(guó)現(xiàn)代橋梁.人民交通出版社.2009.

  [2]鄧青兒.夷陵長(zhǎng)江大橋三塔斜拉橋上部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 中國(guó)建筑文摘.
Copyright © 2007-2022 cnbridge.cn All Rights Reserved
服務(wù)熱線:010-64708566 法律顧問:北京君致律師所 陳棟強(qiáng)
ICP經(jīng)營(yíng)許可證100299號(hào) 京ICP備10020099號(hào)  京公網(wǎng)安備 11010802020311號(hào)