本节主要介绍悬索桥的总体布置以及悬索桥的构造，来一起学习吧！

1.悬索桥的类型及立面布置

1）按锚固形式分类

a.地锚式：

主缆拉力依靠锚固体传递给地基

适用于地基具有良好的持力岩层，大跨度桥梁

b.自锚式：

1、主缆拉力水平分力直接传递给加劲梁（轴向压力）承受；竖直分力（较小）由端支点承受。

2、适宜：跨度不大、软土地基、城市桥等。

2）按孔跨布置形式分类

a.单跨悬索桥――跨度较小

b.双跨悬索桥――跨度适中

c.三跨悬索桥――最常用

d.多跨悬索桥――跨度较大

a.单跨：

 由地形条件或线路平面条件来决定的。

（1）它适合于边跨地面较高，两个桥塔已位于岸边，主缆边跨陆地无需主缆悬吊，采用桥墩来支承边跨的梁体结构比较经济，或者曲线偏移无法利用边跨主缆悬吊时采用。

（2）在结构的受力特性方面，单跨悬索桥由于边跨主缆的垂度较小(基本上是主缆在边跨内的自重垂度)，对荷载引起的变形稍微有利。

（3）但在架设时主塔顶部鞍座的预偏量(偏向边跨侧)要增大一些。

江阴长江大桥

博斯普鲁斯海峡一桥桥型

博斯普鲁斯海峡一桥

b.两跨：

当只有一岸的边跨地面较高或线路有平面曲线进入时，可以采用两跨悬索桥的形式(即一个边跨与主跨的加劲梁是悬吊的，另一边跨的梁体是由桥墩支承的形式。)

（1）大跨度悬索桥中采用这种形式的最大跨度为香港青马大桥的1377m。

青马大桥桥型图

青马大桥

（2）日本来岛海峡二桥的1020m。

    图为日本来岛海峡大桥的三种悬索桥的悬吊形式，即来岛一桥的三跨悬索桥，来岛二桥的两跨悬索桥以及来岛三桥的单跨悬索桥。

日本来岛海峡二桥

c.三跨：最常见

南京长江四桥

明石海峡大桥

d.多跨：

1.定义：相对于3跨悬索桥来说，通常将4跨以上(包括4跨)的称为多跨悬索桥或多塔(3塔以上包括3塔)悬索桥。

2.特点：

（1）多跨(塔)悬索桥常因中间桥塔与两边桥塔的塔高不同的关系导致主缆的垂度偏大，使悬索桥的整体刚度减小，因此对中间桥塔必须加大其刚度而采用在桥梁纵向呈A型的4柱立体桥塔。

（2）多跨悬索桥在结构上存在以下两个缺点：

(a)当任意跨上有活载作用时，在主缆拉力的水平分力于塔顶处重新达到平衡之前，塔顶将向水平分力大的一侧产生较大的变位，随之在加劲梁上产生较大的挠曲变形(挠度)和弯矩。

（b)和3跨悬索桥相比，多跨(塔)悬索桥的结构柔性太大，因而固有振动频率较低。

应用：少

（1）1936年 美国 旧金山奥克兰海湾大桥的西桥，两座（453m＋701m＋354m）的孪生三跨悬索桥相连。

（2）1988年日本本州四国，南备赞大桥（274m＋1100m＋274m）的三跨形式与北备赞大桥（274m＋990m＋274m）的三跨形式相互连结。

（3）日本本州四国来岛海峡大桥以一桥、二桥及三桥等三座不同形式的悬索桥相连的形式出现，它是至今为止世界上的首例。

3.提高多跨整体刚度的方法

（1）悬索桥整体刚度的提高方法主要是将柔性桥塔改为刚性桥塔(如中间桥塔采用纵向是A型的立体式塔架结构)和减小主缆的垂跨比。

（2）采用加大中间桥塔的刚度来提高悬索桥的整体刚度时，增加中间桥塔及其基础的造价，并且塔顶受力不平衡。

（3）采用减小主缆垂跨比来提高悬索桥的整体刚度时，由于主缆中的拉力将随垂跨比的减小而增大，因此将导致主缆截面的加大，这意味着将增加主缆用钢数量和锚固体体积以及造价，对塔身也可能带来影响。

（4）鉴于以上所述的情况，对大跨度悬索桥不宜采用多跨(塔)形式，而宁可采用两座三跨悬索桥和—个共用的主缆锚碇来布置成一前一后相连的形式。

2、悬索桥构造简介

悬索桥是由主缆、加劲梁、主塔、鞍座、锚碇、吊索等构件构成的柔性悬吊体系，其主要构件如下图所示

（1）锚碇：

（用于地锚式悬索桥）

1、功能：锚固主缆的结构，将主缆中的拉力传递给地基

2、组成：锚碇架、固定装置、锚块、锚块基础

3、分类

（1）自锚式锚碇

（2）地锚式锚碇

a.重力式锚碇

b.隧道式锚碇（岩洞锚）

a.重力式锚碇：

依靠锚块自重来抵抗主缆的竖直分力，水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力（包括侧壁的）或者嵌固阻力来抵抗。

前锚式：就是索股锚头在锚块前锚固，通过锚固系统将缆力作用到锚体，多用在PS法施工中。

后锚式：即将索股直接穿过锚块，锚固于锚块后面，多用在AS法施工中。

图a）为现代预应力锚固系统（前锚式）

图b）为一般后锚式锚固系统

三角形空腹构架式重力锚

b.隧道式锚碇（岩洞式）：

主缆散开后各索股通过岩洞中的混凝土锚块内埋设的锚梁与拉杆的伸出端连接，并利用预应力工艺调整松紧。

适用：岩石坚实完整

4、散索鞍

索鞍是专供悬索绕过塔顶的支撑并使主缆平顺地改变方向的结构。索鞍的上座由肋形的铸钢块件组成，上设有索槽安放悬索。在刚性桥塔中的索鞍，一般还在上座下设一排辊轴，辊轴下设下座底板，把辊轴传来的集中载荷更好地分布在塔柱上。在摆柱式或柔性桥塔中的索鞍，仅设铸钢的上座，并通过螺栓与塔柱固定。

（2）索塔

旧金山大桥钢桥塔

混凝土桥塔

钢桁架桥塔

特殊形式的猎德大桥桥塔

1、定义：抵抗竖向荷载的主要承重构件

2、分类

a.按索塔纵向刚性

1)摇柱塔（摆动式）：单柱塔下设铰、塔顶索鞍固定于塔，适于小跨。

2)柔性塔：一般为下端固定式，塔顶水平变位量相对较大，适于大跨。

3)刚性塔：塔顶水平变位量相对较小，单柱或者A形，多用于多跨悬索桥的中间塔柱，纵向刚度较大，塔顶位移小从而减小加劲梁内的应力

b.按索塔横向型式：

1)刚架式（框架式）：单层或者多层门架，明快简洁。

2)桁架式：若干组交叉的斜杆与水平横梁组成桁架，施工时稍显困难。

3)混合式：仅在桥面以下设置交叉斜杆以改善受力和经济性能。

塔柱横向竖直或者稍带倾斜（斜柱式）或转折点（折柱式），后两者稳定性能好且较为经济。现代认为钢筋砼刚构式桥塔是悬索桥的桥塔最佳选择。

（3）主缆

1)主要承重构件，要求弹模大、截面密度大、疲劳强度高、徐变小、延伸率小

2)材料类型

a.铁链索

泸定大渡河铁索

b.钢丝绳

适于600米以下

都江堰安澜铁索桥

c.钢绞线

施工方便，弹模较低，变形较大，截面形状不易按照设计形状压紧，防腐较难，适于中小跨度。

丹麦小贝尔特悬索桥主缆

d.平行钢丝束

适用大跨，400米以上

汕头海湾大桥主缆，目前使用最广

主缆编制方法

AS法（空中绕线法）：通过牵引索作来回走动的编丝轮，每次将两根钢丝从一端拉到另一端，待钢丝达到一定数量后（可达400～500根）编扎成一根索股。

钢束股数较少，便于集中锚固，起吊设备轻便；架设主缆时抗风较弱所需劳动力也较多。

PS法（预制丝股法）：避免了钢丝编成钢丝束股的作业从而加快主缆的施工进度，但要求大吨位的起重运输设备和拽拉设备来搬运钢丝束股。目前多采用61、91、127Φ5左右钢丝，最重可达40吨。

（4）加劲梁

1、承受风荷载、其它横向水平力的主要构件

2、加劲梁的支承体系

3、类型：

1）钢桁架梁

特点：通透梁体，抗风稳定性好；空间桁架结构，抗扭刚度较大；不易产生颤振、抖振和涡激共振。

2）钢箱梁 

3）砼箱（板）梁 

（5）吊索

1、将加劲梁自重、外荷载传递到主缆的传力构件

2、吊索联结方式

1）4股骑跨式：两根两端带锚头的钢丝绳绕跨在索夹顶部的嵌索槽中，锚头与加劲梁连接。不宜用平行钢丝索。

2）双股销铰式：两根下端带锚头、上端带销铰的钢丝绳或平行钢丝索，上端利用销铰与索夹下的耳板（吊板）连接，下端用锚头或者同样用销铰与加劲梁连接。