用錨在塔上的多根斜向鋼纜索吊住主樑的橋。又稱斜張橋。斜拉橋是第二次世界大戰以後發展起來的重要橋型之一,因主樑為纜索多點懸吊,內力小,建築高度低,施工方便,跨越能力大,目前跨度已達到千米以上。可用於公路橋、鐵路橋、城市橋、人行橋以及管道橋等。

  構造 斜拉橋的主要組成部分有纜索、塔柱、橋墩、橋臺、主樑和輔助墩等(圖1)。

 纜索 用於懸吊主梁,將所受荷載傳遞給塔柱與橋墩(合稱塔墩)。索形佈置主要有三種:①輻射形(圖1a)。德國、法國稱為扇形。斜索吊點集中在塔頂,這種佈置最省鋼索,更適用於用纜索懸吊主梁於塔上的懸浮體系。②豎琴形(圖1b)。斜索皆平行佈置宛如豎琴,故名。用鋼量多,但較美觀。③折中形(圖1c)。美國、英國稱為扇形。系輻射形與豎琴形的折中形式,用鋼量居中。

圖1 斜拉橋構造與索形a 輻射形 b 豎琴形 c 折中形

  塔柱 為橋墩以上支承纜索的結構可用鋼筋混凝土或鋼材建成。塔柱與橋墩的連接方式有三種:①塔柱與橋墩固結。簡稱塔墩固結(圖2a、圖2b、圖2c)。這種結構整體穩定性好,主梁支點反力小,施工方便,但墩底承受的彎矩很大。②塔柱與橋墩分開。塔柱與主梁固結,而與橋墩分開,簡稱塔梁固結(圖2e),可克服墩底彎矩過大的缺點,但主梁中間支點反力很大,要求特大噸位的橋梁支座,引起構造上的困難。③塔柱與橋墩鉸接。簡稱塔墩鉸接。能減小墩底彎矩,但構造與施工均麻煩,整體穩定性也差,甚少采用。

圖2 塔柱

  順橋軸線方向塔柱的立面形式,常用的為柱形或A字形。而橫橋方向的形式很多,有雙柱形、門形、倒V形、用於雙傾斜索面的菱形(圖2d)、用於沿橋中軸線設置的單索面的獨柱形。雙柱形與門形塔柱施工方便,倒V形施工麻煩,基礎面積大,但抗風穩定性好;菱形可減小基礎面積;獨柱形外形輕巧,但主梁必須選用抗扭剛度大的箱形截面。

圖3 日本多多羅橋

  主梁 直接支承橋面並錨固斜纜索。其結構形式主要有:①連續梁。整體性好,抗風、抗震能力強,剛度大,行車舒適。②帶掛孔的單懸臂梁。結構外部是靜定的,適用於軟土地基,可以消除混凝土的徐變收縮影響,但結構剛度差。纜索受力大於連續梁,撓度大,不利於高速行車。③T型剛構。除可利用懸臂拼裝(灌註)法施工外,其優點同單懸臂梁,缺點是墩內彎矩大。三種結構形式中,以采用連續梁較多。在雙跨獨塔式斜拉橋中,均采用連續梁。

  主梁的橫截面形式主要有三種:①箱形截面。因系閉合式截面,抗扭剛度甚大,尤適用於單索面的獨柱式斜拉橋。②半封閉式三角箱形截面。兩側具有流線型的三角形箱梁有很好的抗風穩定性。③槽形截面。橋梁建築高度低,有利於爭取橋下凈空高度,降低引線或引橋標高。

  輔助墩 設於邊孔內的橋墩,用以減小跨中撓度、提高全橋剛度,並可改善邊孔主梁的受力。當邊孔梁底離地面不高時,宜增設輔助墩。

  分類 按主梁材料分 有鋼斜拉橋、混凝土斜拉橋和兩者結合的結合梁斜拉橋。鋼斜拉橋的主梁較輕,跨越能力大,施工方便,但用鋼量大,養護費用高,造價偏高。混凝土斜拉橋反之,且具有剛度大、抗振性能好、噪聲小等優點,采用較多。用鋼筋混凝土橋面板的結合梁做斜拉橋,用鋼不多,噪聲小,可減輕重量,在大跨度橋中有較大競爭力。

  按橋塔設置分 有多塔(含雙塔)斜拉橋獨塔斜拉橋。前者用於多跨,後者用於雙跨,當橋位處無設置高引橋的必要時,以選用獨塔斜拉橋為好,可以減少工程費用,對結構受力與抗震均有利。

  按索面形式分 有雙平行索面斜拉橋(圖2a、圖2b)、雙傾斜索面斜拉橋(圖2c、圖2d)與單索面斜拉橋(圖2e)。雙平行索面斜拉橋的纜索佈置在兩個鉛垂平面中,是最常用的形式。雙傾斜索面斜拉橋的纜索佈置在兩個傾斜面內,具有良好的抗風穩定性,適用於大跨度。單索面斜拉橋的纜索隻佈置在一個鉛垂面內,適用於公路橋與城市橋。單雙索面配合的斜拉橋,其主跨用單索面,邊跨用雙斜索面,使獨柱塔三面受力,非常穩定,可減小獨柱尺寸,有利於行車。

圖4 南京長江三橋

  按主梁支承形式分 有剛性鉸式支承斜拉橋懸浮體系斜拉橋。前者在主梁支點處設支座,在塔梁結合體系中,全部反力直接傳給墩臺;而在塔墩結合體系中,部分反力由支座傳給墩臺,部分反力由斜索傳至塔頂,通過塔柱傳給塔墩,反力分配可由支座頂得松緊而定。後者梁在橋墩上不設支座,而是用纜索懸掛在塔上,支點反力通過塔柱傳給橋墩。這種體系對削減混凝土徐變和抗震都有利,並可減小主梁支點處的內力,但為保證施工時穩定性好,須加設臨時支座。

  國外斜拉橋 1945年首先建成的是瑞典的斯特勞姆桑德橋,這是一座主跨185米的公路鋼斜拉橋。跨度為404米的法國聖納澤爾橋,1975年建成。1962年首先在委內瑞拉建成的主跨為5×235米的馬拉開波橋,開創瞭公路混凝土斜拉橋的先例。1995年建成的法國諾曼底斜拉橋跨度為856米,采用倒Y型混凝土塔,塔高202.7米,拉索佈置為扇形雙索面。1999年建成的日本多多羅橋跨度890米,采用倒Y型鋼塔,塔高220米,拉索佈置為扇形雙索面(圖3)。

  鋼獨塔斜拉橋中跨度最大的是俄羅斯的烏裡揚諾夫斯克橋,其主跨達407米。德國杜塞爾多夫–弗萊赫橋次之,其主跨為367.25米,采用預應力混凝土邊跨和鋼主孔的混合體系。混凝土獨塔斜拉橋中跨度最大的是美國的東亨廷頓橋,其主跨為274.3米。

  中國斜拉橋 1975年首次在四川建成的主跨75.84米的雲陽橋後,斜拉橋的建設在中國蓬勃發展。1988年建成的重慶市石門大橋為一座獨塔單索面預應力混凝土斜拉橋,主跨300米。1997年建成的貴州烏江大橋是世界上第一座斜拉懸索協作橋(見懸索橋),主跨288米。1999年建成的臺灣高屏溪橋為獨塔單索面混合梁斜拉橋,主跨330米。2000年建成的蕪湖長江大橋是一座主跨312米低塔鋼桁雙線鐵路和上置4車道公路的雙層公鐵兩用橋。2001年建成的主跨為628米的南京長江二橋南汊橋),是一座雙塔雙索面五孔連續漂浮體系鋼箱梁公路斜拉橋,鋼筋混凝土橋塔高195.55米。2002年建成的天津市海河大橋為一座獨塔雙索面混合梁斜拉橋,主跨310米。2005年5月合龍的南京長江三橋,主橋跨徑648米,是國內第一座鋼塔斜拉橋,也是世界上第一座弧線形斜拉橋(圖4)。2008年通車的蘇通大橋,主跨1 088米,成為世界第一跨度斜拉橋。

  

推薦書目

 小沃爾特·波多爾特. 斜拉橋設計與施工. 李延直等, 譯. 北京: 中國建築工業出版社, 1980.

 特羅伊茨基 M S. 斜拉橋理論與設計. 王學俊等, 譯. 北京: 中國鐵道出版社, 1980.

 周念先, 周世忠等. 21世紀特大跨徑橋梁的展望. //《中國公路學會橋梁和結構工程學會2000年橋梁學術討論會論文集》編委會. 中國公路學會橋梁和結構工程學會2000年橋梁學術討論會論文集. 北京: 人民交通出版社, 2000.