悬索桥的构造组成

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1、(1)悬索桥的构造组成:悬索桥是由主缆、加劲梁、桥塔、鞍座、锚固构造、吊索等构件构成的柔性悬吊组合体系。成桥后，主要由主缆和桥塔承受结构的自重，结构共同承受外荷载作用，受力按刚度分配。(2)主缆：主缆是悬索桥的主要承重构件，除承受自身恒载外，缆索本身通过索夹和吊索承受活载和加劲梁(包括桥面系)的荷载。除此以外主缆还承担一部分横向风荷载，并将它传递到桥塔顶部。主缆不仅可以通过自身弹性变形，而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡，表现出大位移非线性的力学特征，这是悬索桥区别于其他桥梁结构的重要特征之一。主缆在恒载作用下具有很大的初始张拉力，对后续结构形

2、状提供强大的“重力刚度”，这是悬索桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。主索鞍：主索鞍在桥塔上，用来支承和固定主缆，通过它可以使主缆的拉力以垂直力和不平衡力的方式均匀地传递到塔顶。(2)悬索桥的结构特点①主缆是几何可变体，只承受拉力作用。主缆通过自身的弹性变形和几何形状的改变来影响体系的平衡。所以悬索桥的平衡应建立在变形后的状态上。②主缆在初始恒载作用下，具有较大的初拉力，使主缆保持着一定的几何形状。当外荷载作用时，缆索发生几何形状的改变。初拉力对在外荷载作用下产生的位移存在着抗力，它和位移有关，反映出缆索几何非线性的特性。③改变主缆的垂

3、跨比将影响结构的受力和刚度。垂跨比增大，则主缆的拉力减小，刚度减小，恒、活载作用产生的挠度增大。④悬索桥的跨度越大，加劲梁所受竖向活载的影响越小，竖向活载引起的变形也越小。⑤增大加劲梁的抗弯刚度对减小悬索桥竖向变形的作用不大，这是因为竖向变形是悬索桥整体变形的结果。加劲梁的挠度受到主缆变形的影响，跨度增大时加劲梁在承受竖向荷载方面的功能逐渐减小到只能将活荷载传递给主缆，其自身刚度的贡献较小。这一点和其他桥型中主要构件截面面积总是随着跨径的增大而显著增大不同。⑥边跨的不同形式对悬索桥有很大的影响，通常悬索桥边跨与中跨跨径比对悬索桥的挠度和内力有影响，当边

4、跨与中跨跨径比减小时，其中跨的跨中和L／4处的挠度和弯矩值减小，而主缆拉力有所增加。缆索腐蚀一般发生在钢绞线裸露的并且存在交变应力的部位，主要存在以下几种腐蚀类型。(1)应力腐蚀。应力腐蚀存在3个必要的条件：1)存在产生腐蚀倾向的材料处于应力状态；2)存在产生腐蚀倾向的材料处于电解质环境里；3)电解质里有处于应力状态下的材料敏感的元素或物质。材料同时具有上述3种条件就会发生应力腐蚀。比如处于高应力状态下的钢丝在水环境或含氯离子的环境中极易发生应力腐蚀。应力水平的高低与应力腐蚀产生的强度存在一定的比例关系。(2)微动磨耗腐蚀。在桥梁缆索的锚固区，由于车辆

5、运行产生振动，使得钢丝之间发生微小的振动和往复的摩擦。在高应力状态下，紧邻的钢丝之间发生电子移动而导致钢丝磨损，钢丝表面出现麻点或沟纹。麻点或沟纹进一步增加了钢丝之间的摩擦力，使钢丝磨耗腐蚀的程度更加严重。(3)腐蚀疲劳。桥梁缆索在交变应力作用下的腐蚀疲劳和应力腐蚀不同，腐蚀疲劳不需要金属一环境的特殊组合。交变应力条件下，材料发生疲劳腐蚀具有普遍性。桥梁缆索钢丝由于任何一种腐蚀的原因使其表面产生坑蚀或产生裂纹，在交变应力的作用下，坑蚀部位则极易产生应力集中，从而产生滑移而诱发裂纹，裂纹的内部新表面进一步发生腐蚀。随着裂纹的不断扩展，钢丝的抗疲劳性明显降

6、低有悬索桥主缆现状由于现代悬索桥在中国历史较短，中国还尚未开展类似的调查工作。日本从1988年起对多座悬索桥的主缆内部防护效果进行了调查，结果显示并不理想，普遍存在以下问题：1)主缆内部有积水；2)防锈腻子已变硬、退化；3)整个主缆表面出现腐蚀，并在深层出现红锈；4)高性能的防锈腻子仅对与之接触的外层钢丝表面起到保护作用，对其余部分不起作用；5)主缆内部相对湿度较高，在索夹截面处与外界湿度相差无几，其余截面几乎不受外界影响。斯公路大桥(ForthRoadBridge,福斯桥)是1座大跨径悬索桥,1964年9月建成通车。大桥在英国爱丁堡以西约15km处横

7、跨福斯湾,是苏格兰主要道路网的重要连接线。桥上设双向4车道,无硬路肩或硬路缘带,两侧各设1条分离式人行道/自行车道(见图1)。桥上车辆通行量由该桥投入运营第1年的400万辆到2007年增加到超过2400万辆。2001年大桥被认定为苏格兰重要历史建筑,被列为A类建筑。主缆除湿系统在与欧洲、日本和美国的桥梁经营者讨论后,决定福斯桥安装主缆除湿系统。首先使用一层气密的氯丁橡胶带密封主缆,再从主缆不同位置向主缆内注入干燥空气(见图9)。除湿系统是一种防止镀锌钢材腐蚀的经过试验证明的有效系统。虽然已经在其它桥梁的钢箱梁及在福斯桥的锚室中应用,但应用到悬索桥的主缆

8、上还是比较新的。这种主缆防护系统已安装在日本、瑞典和丹麦的几座新建桥梁上方案A:上方更换主缆3