自锚式悬索桥介绍

国内外自锚式悬索桥简介 1 一. 自锚式悬索桥简介 1. 自锚式悬索桥概述 自锚式悬索桥不同于一般的悬索桥，它不需要庞大的锚碇，而是把主缆锚固在加劲梁的两端，用加劲梁来承担主缆的水平分力 [1]。因此，端部支撑只需承担拉索的竖向分力，这给不方便建造锚碇的地方修建悬索桥提供了一种解决方法。 因为加劲梁要承担索力，所以一般情况下，加劲梁先于主缆架设之前完成施工，这种与一般悬索桥相反的施工顺序使这种桥梁目前还只局限于中等跨径。不同于一般的悬索桥，自锚式悬索桥的计算必须考虑主梁中轴力的影响，因此设计师和有关学者也探索出，并不断地完善各种适用于自锚式悬索桥的设计理论和施工控制理论。本文首先回顾一下这种桥型的发展历史。 1.1 自锚式悬索桥的发展历史 19 世纪后半叶，奥地利工程师约瑟夫·朗金和美国工程师查理斯·本德分别独立地构思出自锚式悬索桥的造型。朗金首先在 1859 年写出了这种设想，本德在 1867 年申请了专利。1870 年朗金在波兰建造了一座小型的铁路自锚式悬索桥。尽管他们都没有直接影响未来的设计，但 20 世纪初期自锚式悬索桥已经在德国兴起。 图 1.1.1 德国 1915 年修建的科隆－迪兹桥 Fig. 1.1.1 Original 1915 Cologne-Deutz Bridge in Germany 1915 年，德国设计师在科隆的莱茵河上建造了第一座大型自锚式悬索桥（图 1.1.1）。这座科隆－迪兹桥主跨 185m，用临时木脚手架支撑钢梁直到主缆就位。在它建成后的 15 年里影响了其它桥梁的设计，这种创新的设计思想得到了美国和日本等世界各国工程师们的关注。美国宾夕法尼亚州匹兹堡跨越阿勒格尼河的 3 座桥，日本东京的清洲桥都与科隆－迪兹桥外型非常相似。科隆－迪兹桥在 1945 年被毁，而原来桥台上的钢箱梁国内外自锚式悬索桥简介 2 仍保存至今。匹兹堡的三座悬索桥虽然比科隆－迪兹桥的跨径小，但施工技术有了很大的进步，并且采用了悬臂施工的新方法。德国莱茵河上科隆－迪兹桥建成后25 年间又修建了4 座悬索桥，最著名的是1929 年建成的科隆－米尔海姆桥，主跨315m，虽然该桥在1945 年被毁，但它将自锚式悬索桥跨径的记录保持到21 世纪。20 世纪30 年代的工程师们已经发现，自锚式悬索桥加劲梁的轴力将使该种桥梁的受力性能接近于更为简单的弹性理论，所以这段时间美国和德国修建了多座自锚式悬索桥。 图1.1.2 德国科隆－米尔海姆桥 Fig. 1.1.2 Cologne-Mülheim Bridge in Germany 表 ...