悬索桥的现状与展望课件.ppt

1、桥梁结构分析桥梁结构分析悬索桥构造悬索桥构造索塔索塔锚碇锚碇缆索缆索吊杆吊杆桥面系桥面系索塔索塔吊杆吊杆缆索缆索锚碇锚碇桥面系桥面系汇汇 报报 提提 纲纲一一.悬索桥的发展悬索桥的发展二二.悬索桥的设计与材料技术悬索桥的设计与材料技术三三.悬索桥的施工技术悬索桥的施工技术四四.悬索桥的评估、监测、养护技术悬索桥的评估、监测、养护技术五五.未来悬索桥发展趋势未来悬索桥发展趋势一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展p 一、1930年前后美国的悬索桥第一次发展高峰p 二、20世纪40年代悬索桥发展史上的挫折塔科马桥的风毁p 三、20世纪50年代悬索桥发展的复杂局面风洞试验的兴起p 四、20世纪60年代欧美

2、的悬索桥第二次发展高峰p 五、20世纪70年代80年代的欧洲与日本的悬索桥第三次发展高峰p 六、20世纪90年代以亚洲为主的悬索桥第四次发展高峰鲁克林大桥西堠门大桥西堠门大桥（一）1930年前后美国的悬索桥第一次发展高峰鲁克林大桥（英语：鲁克林大桥（英语：Brooklyn Brooklyn BridgeBridge），是美国最老的悬索桥之一，），是美国最老的悬索桥之一，主跨主跨486m486m，其，其1,8251,825米长的桥面横跨米长的桥面横跨东河连接美国纽约州纽约市的曼东河连接美国纽约州纽约市的曼.哈哈顿与布鲁克林。在顿与布鲁克林。在18831883年完工时是年完工时是世世界上最长的悬索

3、桥以及第一座使用由界上最长的悬索桥以及第一座使用由钢铁制成的悬索的桥梁。钢铁制成的悬索的桥梁。美国国家历史地标美国国家历史地标。一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展（一）1930年前后美国的悬索桥第一次发展高峰u 2020世纪世纪2020年代美国各地建成较多年代美国各地建成较多的小跨度城市悬索桥。的小跨度城市悬索桥。u 2020世纪世纪3030年代是美国修建大跨度年代是美国修建大跨度悬索桥的最兴旺时期悬索桥的最兴旺时期 19311931年，第一座突破千米的悬索年，第一座突破千米的悬索桥桥主跨主跨10061006米的美国纽约华盛米的美国纽约华盛顿桥顿桥19371937年，主跨年，主跨12801280

4、米的悬索桥，米的悬索桥，美国旧金山金门大桥美国旧金山金门大桥一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展旧金山的象征（二）（二）2020世纪世纪4040年代悬索桥发展史上年代悬索桥发展史上的挫折的挫折塔科马桥的风毁塔科马桥的风毁 19401940年，美国华盛顿州年，美国华盛顿州 塔科马塔科马悬索桥悬索桥 此桥的加劲梁不是钢桁梁而是此桥的加劲梁不是钢桁梁而是下承式钢板梁。由于加劲梁断面下承式钢板梁。由于加劲梁断面抗风稳定性差，在建成当年的抗风稳定性差，在建成当年的1111月月7 7日近中午的时候被风吹断日近中午的时候被风吹断一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展（三）（三）2020世纪世纪5050年代悬索桥发展的

5、复年代悬索桥发展的复杂局面杂局面风洞试验的兴起风洞试验的兴起 成立了塔科马桥的事故调查委员会，经过利用风洞进行三维模型试验，肯定了无衰减的反复力逐渐累积起来以后可以发生极度的共振乃至破坏 1950年按原有跨度重建塔科马新桥 塔科马新桥的设计，悬索桥的模型风洞试验风洞试验从此在设计中成为必要的手段 美国还重新检查了一些在30年代所建悬索桥的抗风能力。一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展（四）（四）2020世纪世纪6060年代欧美的悬索桥年代欧美的悬索桥第二次发展高峰第二次发展高峰进入60年代后，美国 19601960年于纽约的圣年于纽约的圣劳伦斯河上劳伦斯河上建成跨度建成跨度655m655m的的Se

6、away SkywaySeaway Skyway桥桥 19611961年接着在纽约的东河上建成年接着在纽约的东河上建成跨度为跨度为549m549m的的Throngs-NeckThrongs-Neck桥桥 19641964年又再显身手于纽约海湾建年又再显身手于纽约海湾建成主跨超过金门大桥成主跨超过金门大桥18m18m的的维拉维拉扎诺海峡桥（扎诺海峡桥（1298.51298.5m m），此桥），此桥的世界桥梁第一大跨度记录曾保的世界桥梁第一大跨度记录曾保持了持了1717年之久，一直到年之久，一直到19811981年才年才被英国的主跨为被英国的主跨为1410m1410m的恒伯尔的恒伯尔桥打破桥打破

7、目前目前维拉扎诺海峡桥在维拉扎诺海峡桥在香港青马香港青马桥（桥（1377)1377)之后之后 ，第九位，第九位 英国主跨英国主跨988m988m的塞文桥为代表的塞文桥为代表 一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展维拉扎诺海峡桥（五）（五）20世纪世纪70年代年代80年代的年代的欧洲与日本的悬索桥欧洲与日本的悬索桥第三次第三次发展高峰发展高峰 19701970年丹麦建成主跨为年丹麦建成主跨为600m600m的小的小贝尔特桥，贝尔特桥，19731973年又在土耳其伊年又在土耳其伊斯坦布尔建成主跨为斯坦布尔建成主跨为1074m1074m的博的博斯普鲁斯海峡第一大桥。斯普鲁斯海峡第一大桥。一、悬索桥的发展一

8、、悬索桥的发展博斯普鲁斯海峡第一大桥（五）（五）20世纪世纪70年代年代80年代的年代的欧洲与日本的悬索桥欧洲与日本的悬索桥第三次第三次发展高峰发展高峰 19701970年丹麦建成主跨为年丹麦建成主跨为600m600m的小贝尔特桥，的小贝尔特桥，19731973年又在年又在土耳其伊斯坦布尔建成主跨土耳其伊斯坦布尔建成主跨为为1074m1074m的博斯普鲁斯海峡的博斯普鲁斯海峡第一大桥。第一大桥。19811981年英国建成当时世界第年英国建成当时世界第一大跨度（一大跨度（1410m1410m）的恒伯）的恒伯尔桥，尔桥，目前目前在南京四桥在南京四桥14181418m m之后，位居第之后，位居第6

9、6一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展恒伯尔桥桥塔采用由桥塔采用由横梁横梁联系的钢筋联系的钢筋混凝土混凝土空心双塔空心双塔柱柱恒伯尔桥（六）六）2020世纪世纪9090年代以亚洲为主年代以亚洲为主的悬索桥的悬索桥第四次发展高峰第四次发展高峰 1997年，丹麦大伯尔特桥桥,主跨1624米悬索桥(3)1997年，中国香港青马大桥,主跨1377米,是当时最大跨度公铁二用悬索桥(7)1998年，日本明石海峡大桥，主跨1991米，是世界最大跨度悬索桥(1)1999年，中国江阴长江大桥，主跨1385米，中国第一座超千米悬索桥(8)一、悬索桥的发展一、悬索桥的发展大伯尔特桥加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊

10、接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。序号序号桥名桥名主跨长主跨长/m/m国家国家竣工日期竣工日期1 1明石海峡大桥明石海峡大桥19911991日本日本199819982 2西堠门大桥西堠门大桥16501650中国中国200920093 3大伯尔特桥大伯尔特桥16241624丹麦丹麦199619964 4润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥14901490中国中国200520055 5南京长江四桥南京长江四桥14181418中国中国201220126 6亨伯尔桥亨伯尔桥14101410英国英国198119817 7江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥13851385中国中国199919

11、998 8香港青马桥香港青马桥13771377中国中国199719979 9维拉扎诺桥维拉扎诺桥1298.51298.5美国美国196419641010金门桥金门桥12801280美国美国193719371010阳逻长江大桥阳逻长江大桥12801280中国中国20072007世界前十名悬索桥一览表世界前十名悬索桥一览表 序号序号桥名桥名主跨长主跨长/m/m国家国家竣工日期竣工日期1 1明石海峡大桥明石海峡大桥19911991日本日本199819982 2西堠门大桥西堠门大桥16501650中国中国200920093 3大伯尔特桥大伯尔特桥16241624丹麦丹麦199619964 4润扬长江公

12、路大桥润扬长江公路大桥14901490中国中国200520055 5南京长江四桥南京长江四桥14181418中国中国201220126 6亨伯尔桥亨伯尔桥14101410英国英国198119817 7江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥13851385中国中国199919998 8香港青马桥香港青马桥13771377中国中国199719979 9维拉扎诺桥维拉扎诺桥1298.51298.5美国美国196419641010金门桥金门桥12801280美国美国193719371010阳逻长江大桥阳逻长江大桥12801280中国中国20072007世界前十名悬索桥一览表世界前十名悬索桥一览表 中国主跨中

13、国主跨500m500m以上以上悬索桥悬索桥序号桥名跨径(m)结构型式竣工年地理位置1 1虎门二桥坭洲水道桥虎门二桥坭洲水道桥688+1680688+1680双塔双跨钢箱梁双塔双跨钢箱梁20182018广东广东2 2舟山西堠门大桥舟山西堠门大桥578+1650+485单跨双铰箱梁单跨双铰箱梁20092009浙江浙江3 3润扬长江公路大桥润扬长江公路大桥14901490单跨双铰箱梁单跨双铰箱梁 2005 2005江苏省江苏省4 4南京长江四桥南京长江四桥14181418双塔三跨钢箱梁双塔三跨钢箱梁 2012 2012江苏省江苏省5 5江阴长江公路大桥江阴长江公路大桥13851385单跨双铰箱梁单跨

14、双铰箱梁19991999江苏省江苏省6 6青马大桥青马大桥13771377单跨双铰钢桁梁单跨双铰钢桁梁19971997香港香港7武汉阳逻长江公路大桥武汉阳逻长江公路大桥12801280单跨钢箱梁单跨钢箱梁20072007湖北湖北8虎门二桥大沙水道桥1200单跨钢箱梁广东9吉首矮寨大桥1176单跨钢桁架梁湖南10 广州黄埔珠江大桥1108单跨钢箱梁2008广东11 镇胜高速关岭坝陵河大桥1088单跨钢桁架梁2007贵州12 泰州长江公路大桥1080+1080三塔双跨钢箱梁江苏省13 马鞍山长江公路大桥左汊桥1080+1080三塔双跨钢箱梁安徽14 宜昌长江公路大桥246.255+960+246.

15、255单跨双铰箱梁2001湖北省15 西陵长江大桥225+900+255单跨双铰箱梁1996湖北省16 沪蓉西巴东四渡河大桥900单跨钢桁架梁 桥面距谷底560m湖北17 虎门大桥302+888+348.5单跨双铰箱梁1997广东省18 张花高速澧水特大桥200+856+190单跨钢桁架叠合梁悬索桥湖南19 武汉鹦鹉洲长江大桥225+850+850+225三塔四跨钢箱梁悬索桥湖北20 陕西葫芦河大桥160+700+200钢箱梁2008陕西21 厦门海沧大桥230+648+230三跨连续钢箱梁1999福建省22 镇胜高速关岭北盘江公路大桥636单跨双铰钢桁加劲梁悬索桥贵州23 重庆鱼嘴长江大桥1

16、80+616+205单跨钢箱梁2008重庆市24 重庆鹅公岩长江大桥210+600+210三跨连续钢箱梁2000重庆市25 重庆万州长江二桥289580289单跨双铰钢桁架加劲梁2004重庆市26 重庆忠县长江大桥560单跨双铰钢管桁梁重庆市27 达孜大桥500单跨双铰砼板梁1984西藏 进入二十世纪以来，悬索桥进入了一个朝进入二十世纪以来，悬索桥进入了一个朝低高度主梁低高度主梁、高强度材料高强度材料和和大跨径大跨径方向发展的阶段，加劲梁以桁架为主，梁的高跨比在方向发展的阶段，加劲梁以桁架为主，梁的高跨比在1/1501/150左右。左右。二战后，悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国采用了抗风性能

17、好二战后，悬索桥进入了新的发展时期，欧洲各国采用了抗风性能好的的薄壁箱形截面加劲梁薄壁箱形截面加劲梁。鲁克林大桥西堠门大桥西堠门大桥汇报提纲汇报提纲一一.悬索桥的发展悬索桥的发展二二.悬索桥的设计与材料技术悬索桥的设计与材料技术三三.悬索桥的施工技术悬索桥的施工技术四四.悬索桥的评估、监测、养护技术悬索桥的评估、监测、养护技术五五.未来悬索桥发展趋势未来悬索桥发展趋势（一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展弹性理论弹性理论挠度理论挠度理论有限位移理论有限位移理论二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运

18、至桥下后吊装焊接就位。（一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展弹性理论弹性理论不考虑结构体系变形对内力的影不考虑结构体系变形对内力的影响，按普通的结构力学方法计算响，按普通的结构力学方法计算，计算结构偏大。这种方法只适，计算结构偏大。这种方法只适用于跨度用于跨度小于小于200m200m且加劲梁的高且加劲梁的高度为跨径的度为跨径的1/401/40左右时的悬索桥左右时的悬索桥。二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥（一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展

19、弹性理论弹性理论挠度理论挠度理论l 弹性理论过分强调加劲梁弹性理论过分强调加劲梁刚度刚度的的作用作用,使梁高过大使梁高过大,外形显得笨重外形显得笨重,在跨度上也难以有很大提高。在悬索在跨度上也难以有很大提高。在悬索桥的建造中桥的建造中,人们开始认识到主缆重人们开始认识到主缆重力刚度的作用。力刚度的作用。18881888年年,在维也纳由在维也纳由米兰提出了挠度理论米兰提出了挠度理论,l 挠度理论以挠度理论以加劲梁整体和主缆索整体加劲梁整体和主缆索整体为研究对象，考虑悬索竖向变形对内为研究对象，考虑悬索竖向变形对内力的影响力的影响l 忽略挠度理论中忽略挠度理论中活载引起的主缆水平活载引起的主缆水平

20、分力与竖向位移之间的非线性关系分力与竖向位移之间的非线性关系。计算结果：加劲梁弯距较弹性理论结计算结果：加劲梁弯距较弹性理论结果要果要小小。二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥（一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展弹性理论弹性理论挠度理论挠度理论有限位移理论有限位移理论l 挠度理论的简化挠度理论的简化,使它的应用范围限制在使它的应用范围限制在600 m600 m以下的悬索桥，对于跨度大于以下的悬索桥，对于跨度大于600 m600 m的悬索桥的悬索桥l 悬索桥

21、的每根构件作为研究对象，适于大悬索桥的每根构件作为研究对象，适于大跨径跨径l 该方法是适合于电算的有限元方法，全面该方法是适合于电算的有限元方法，全面考虑大位移引起的悬索桥几何非线性因素，考虑大位移引起的悬索桥几何非线性因素，计算结果比挠度理论计算结果比挠度理论精确精确。二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥 （一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新

22、发展（1 1）抗震理论）抗震理论（2 2）抗风理论。）抗风理论。（3 3）耐久性分析理论）耐久性分析理论 二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥 （一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新发展（1 1）抗震理论）抗震理论l 是结构抗震设计的未来发展方向，是是结构抗震设计的未来发展方向，是2121世纪桥梁抗震世纪桥梁抗震设计的大潮流设计的大潮流。二、悬索

23、桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥 （一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新发展（1 1）抗震理论）抗震理论（2 2）抗风理论）抗风理论l 桥梁抗桥梁抗风设计数值化和精细化风设计数值化和精细化是现代桥梁防灾是现代桥梁防灾减灾技术的热点问题之一，主要通过理论分析、减灾技术的热点问题之一，主要通过理论分析、C F C F D D数值模拟手段，对桥梁风振机理及

24、流体数值模拟手段，对桥梁风振机理及流体-同体耦合作同体耦合作用进行更深的研究，进一步提高和完善用进行更深的研究，进一步提高和完善CFDCFD技术，建技术，建立立“数值风洞数值风洞”和和“桥梁抗风虚拟现实桥梁抗风虚拟现实”技术，实现技术，实现“全物理、全系统、三维、高分辨率、高逼真全物理、全系统、三维、高分辨率、高逼真”的桥的桥梁结构气动弹性数值模拟。梁结构气动弹性数值模拟。二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。（一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论

25、挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新发展（1 1）抗震理论）抗震理论（2 2）抗风理论。）抗风理论。（3 3）耐久性分析理论）耐久性分析理论 l 材料方面材料方面主要集中在大气环境中混凝土的碳化和钢筋主要集中在大气环境中混凝土的碳化和钢筋的锈蚀问题研究；的锈蚀问题研究；l 在在构件方面构件方面主要集中在锈蚀钢筋混凝土构件的受力性主要集中在锈蚀钢筋混凝土构件的受力性能研究；能研究；l 在结构方面在结构方面主要集中在调查、评估等方法研究主要集中在调查、评估等方法研究 l 研究热点研究热点包括耐久性计算机数值模拟分析系统、耐久包括耐久性计算机数值模拟

26、分析系统、耐久性基础研究、基于全寿命的混凝土桥梁设计方法性基础研究、基于全寿命的混凝土桥梁设计方法二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥 （一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新发展（1）抗震理论（2）抗风理论。（3）耐久性分析理论 （三）二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢

27、箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。日本明石海峡大桥 （一）（一）悬索桥悬索桥计算方法计算方法的发展的发展 弹性理论弹性理论 挠度理论挠度理论 有限位移理论有限位移理论（二）悬索桥设计理论的新发展（二）悬索桥设计理论的新发展（1）抗震理论）抗震理论（2）抗风理论。）抗风理论。（3）耐久性分析理论）耐久性分析理论（三）新材料技术（三）新材料技术l 钢管混凝土和钢纤维结构工程材料应用：碳纤维作为预应力钢管混凝土和钢纤维结构工程材料应用：碳纤维作为预应力筋材，矮寨大桥筋材，矮寨大桥l 大跨径的悬索桥缆索系统：研发了大跨径的悬索桥缆索系统：研发了5.05.0毫米系列毫米系列18601860兆帕兆帕高强镀锌

28、钢丝，为悬索桥的跨越能力提供支撑高强镀锌钢丝，为悬索桥的跨越能力提供支撑二、悬索桥的设计与材料技术二、悬索桥的设计与材料技术加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。加劲梁为扁平钢箱，分段运至桥下后吊装焊接就位。汇报提纲汇报提纲一一.悬索桥的发展悬索桥的发展二二.悬索桥的设计与材料技术悬索桥的设计与材料技术三三.悬索桥的施工技术悬索桥的施工技术四四.悬索桥的评估、监测、养护技术悬索桥的评估、监测、养护技术五五.未来悬索桥发展趋势未来悬索桥发展趋势（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南

29、京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术 2大技术难题大技术难题:(1)(1)钢主缆材料强度的利用率和经济性急剧降低，钢主缆材料强度的利用率和经济性急剧降低，(2)(2)抗风稳定性不足抗风稳定性不足 1悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术u吊索材料方面吊索材料方面开发了开发了8x55SWS(41WS)+1wR8x55SWS(41WS)+1wR多丝镀锌线接触结构的多丝镀锌线接触结构的吊索钢丝绳，并对钢丝绳内部的填充材料进行研究，提高此材吊索钢丝绳，并对钢丝绳内部的填充材料进行研究，提高此材料的耐久性和耐腐蚀性料

30、的耐久性和耐腐蚀性 u在主缆索股制造方面在主缆索股制造方面，研发了超长大规格高强的主缆索股的编，研发了超长大规格高强的主缆索股的编制锚固技术制锚固技术u在主缆架设方面在主缆架设方面，牵引先导索架设方法的创新，牵引先导索架设方法的创新 u 火箭抛绳法牵引先导索过江火箭抛绳法牵引先导索过江u 直升飞机的牵引法直升飞机的牵引法u 飞艇架设先导索牵引飞艇架设先导索牵引u 先导索直接过江先导索直接过江 三、悬索桥的施工技术三、悬索桥的施工技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥由牵引船从南岸沿江底铺设到北岸，再跨过由牵引船从南岸沿江底铺设到北岸，再跨过北塔顶，然后两岸锚碇后方的卷扬机同时拽拉，将

31、北塔顶，然后两岸锚碇后方的卷扬机同时拽拉，将横躺在江底横躺在江底45m45m深的钢索呈马鞍形绷出水面，至距深的钢索呈马鞍形绷出水面，至距江面江面65m65m的高空中。的高空中。25t25t智能化卷扬机，将长智能化卷扬机，将长2900m2900m、近近18t18t重的牵引索将通过它绞紧、收缩。重的牵引索将通过它绞紧、收缩。（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术 2大技术难题大技术难题:(1)(1)钢主缆材料强度的利用率和经济性急剧钢主缆材料强度的利用率和经济性急剧降低，降低，(2)(2)抗风稳定性不足抗风稳定性不足 1悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术悬索桥的缆索系统制造及安装、架设

32、技术u吊索材料方面吊索材料方面开发了开发了8x55SWS(41WS)+1wR8x55SWS(41WS)+1wR多丝镀锌线接触多丝镀锌线接触结构的吊索钢丝绳，并对钢丝绳内部的填充材料进行研结构的吊索钢丝绳，并对钢丝绳内部的填充材料进行研究，提高此材料的耐久性和耐腐蚀性究，提高此材料的耐久性和耐腐蚀性 u在主缆索股制造方面在主缆索股制造方面，研发了超长大规格高强的主缆索，研发了超长大规格高强的主缆索股的编制锚固技术股的编制锚固技术u在主缆架设方面在主缆架设方面，牵引先导索架设方法的创新，牵引先导索架设方法的创新 u 火箭抛绳法牵引先导索过江火箭抛绳法牵引先导索过江u 直升飞机的牵引法直升飞机的牵引

33、法u 飞艇架设先导索牵引飞艇架设先导索牵引u 先导索直接过江先导索直接过江 2.大跨度悬索桥锚固系统发展大跨度悬索桥锚固系统发展u 钢框架锚固系、钢框架锚固系、u 预应力粗钢筋锚固体系、预应力粗钢筋锚固体系、u 预应力钢绞线锚固系、预应力钢绞线锚固系、存在检测、维护困难存在检测、维护困难,防腐不可靠防腐不可靠u 可更换预应力锚固体系。可更换预应力锚固体系。三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术 2大技术难题大技术难题:(1)钢主缆材料强度的利用率和经济性急剧降低，(2)抗风稳定性不足 1悬索桥

34、的缆索系统制造及安装、架设技术悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术2.大跨度悬索桥锚固系统发展大跨度悬索桥锚固系统发展u 钢框架锚固系、钢框架锚固系、u 预应力粗钢筋锚固体系、预应力粗钢筋锚固体系、u 预应力钢绞线锚固系、预应力钢绞线锚固系、存在检测、维护困难存在检测、维护困难,防腐不防腐不可靠可靠u 可更换预应力锚固体系可更换预应力锚固体系。中交第二公路勘察设计研究院有中交第二公路勘察设计研究院有限公司预应力钢束预埋管道设计为蜂窝式的可更换式预应限公司预应力钢束预埋管道设计为蜂窝式的可更换式预应力锚固系统力锚固系统 ,三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南京长江四桥南京长江四桥西

35、堠门大桥西堠门大桥（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术 1 1悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术 2.2.大跨度悬索桥锚固系统发展大跨度悬索桥锚固系统发展（二）下部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术 1.1.锚碇基础锚碇基础 2.2.大型深水基础大型深水基础三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥（二）下部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术 u1.1.锚碇基础锚碇基础 冷冻排桩法支护方案冷冻排桩法支护方案 l 锚碇基础周边冰冻形成一个封锁结构，通锚碇基础周边冰冻形成一个封锁结构，通过桩

36、抵抗土压力和周边的水压力，分别解决过桩抵抗土压力和周边的水压力，分别解决封水和低抗土压力的问题。封水和低抗土压力的问题。l 案例：案例：江苏润扬长江大桥南汊悬索桥南锚碇江苏润扬长江大桥南汊悬索桥南锚碇 圆形地下连续墙支护方案圆形地下连续墙支护方案 l 悬索桥锚碇基础以前多采用矩形连续墙悬索桥锚碇基础以前多采用矩形连续墙 l 圆形连续墙，受力和经济性较好圆形连续墙，受力和经济性较好 l 案例：案例：湖北阳逻大桥的南锚碇基础湖北阳逻大桥的南锚碇基础施工施工 三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术湖北阳逻大桥的南锚碇基础施工润扬长江大桥（二）下部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术 u1

37、.1.锚碇基础锚碇基础u2.2.大型深水基础大型深水基础u高桩承台基础、沉井基础高桩承台基础、沉井基础 u泰州长江大桥主塔基础达58.244.188.0m，采用分节浮运下沉法进行施工 三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术湖北阳逻大桥的南锚碇基础施工润扬长江大桥（一）（一）上部结构的施工技术上部结构的施工技术 1 1悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术悬索桥的缆索系统制造及安装、架设技术 2.2.大跨度悬索桥锚固系统发展大跨度悬索桥锚固系统发展（二）下部结构的施工技术（二）下部结构的施工技术 u 1.1.锚碇基础锚碇基础 u 2.2.大型深水基础大型深水基础 (三）施工机械方面技术三

38、）施工机械方面技术 三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥 (三）施 工 机 械 方 面 技 术三）施 工 机 械 方 面 技 术 1 1在主梁架设缆载吊机方面在主梁架设缆载吊机方面 跨缆吊机跨缆吊机采用模块化设计，单件模块尺寸小，重量采用模块化设计，单件模块尺寸小，重量轻，便于制造、运输、安装和保管；轻，便于制造、运输、安装和保管；通过更换模块（或局部尺寸调整）即可适用于不同通过更换模块（或局部尺寸调整）即可适用于不同跨径悬索桥钢箱梁吊装施工；跨径悬索桥钢箱梁吊装施工；中央控制系统中央控制系统采用计算机控制和智能化设计，所有采用计算机控制

39、和智能化设计，所有工作机构的工作状态全部受中央控制系统监测和控制，工作机构的工作状态全部受中央控制系统监测和控制，自动化程度及同步控制精度高。（荷载控制精度自动化程度及同步控制精度高。（荷载控制精度5%5%，伸长量差值控制在伸长量差值控制在10mm10mm以内），提高了设备的安以内），提高了设备的安全性和可靠性；全性和可靠性；设备重量轻，安全起吊能力大；设备重量轻，安全起吊能力大；跨缆吊机采用一套自备的安装系统提升安装至主跨缆吊机采用一套自备的安装系统提升安装至主缆。该方法既可用于吊机安装，也可用于吊机的拆除，缆。该方法既可用于吊机安装，也可用于吊机的拆除，并可在跨中或在塔根部进行拆除并可在跨

40、中或在塔根部进行拆除 。三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥 (三）施工机械方面技术三）施工机械方面技术 u 1.1.在主梁架设缆载吊机方面在主梁架设缆载吊机方面 u 2.2.在紧缆机方面在紧缆机方面采用模块化设计这样便于制造运输和安装。采用模块化设计这样便于制造运输和安装。自动控制液压千斤顶的自动控制液压千斤顶的行程保证了我们主缆的成行程保证了我们主缆的成型质量。型质量。紧固蹄的结构形状既有利于主缆成形，又不会损紧固蹄的结构形状既有利于主缆成形，又不会损伤主缆表面钢丝。伤主缆表面钢丝。液压系统采用高、低压组合泵液压系统采用高、低压组合泵

41、，可单独或并联使，可单独或并联使用，高、低压泵的工作压力可自动转换，加大了千用，高、低压泵的工作压力可自动转换，加大了千斤顶顶伸速度调节范围，更加切合和满足紧缆施工斤顶顶伸速度调节范围，更加切合和满足紧缆施工的实际作业要求，提高了紧缆效率。的实际作业要求，提高了紧缆效率。(4)(4)研制和采用了先进的研制和采用了先进的s s形的钢丝缠丝机形的钢丝缠丝机。在泰州。在泰州长江大桥施工中，第一次成功应用国产长江大桥施工中，第一次成功应用国产S S型钢丝缠型钢丝缠丝机。丝机。形钢丝在悬索桥主缆表面缠绕后，钢丝间相互压扣形钢丝在悬索桥主缆表面缠绕后，钢丝间相互压扣为一体，密封效果良好，能有效阻挡雨水和雾

42、气凝为一体，密封效果良好，能有效阻挡雨水和雾气凝结水的侵入，减缓介质对悬索桥主缆的腐蚀结水的侵入，减缓介质对悬索桥主缆的腐蚀三、悬索桥的施工技术技术三、悬索桥的施工技术技术泰州长江大桥s形的钢丝缠丝机汇报提纲汇报提纲一一.悬索桥的发展悬索桥的发展二二.悬索桥的设计与材料技术悬索桥的设计与材料技术三三.悬索桥的施工技术悬索桥的施工技术四四.悬索桥的评估、监测、养护技术悬索桥的评估、监测、养护技术五五.未来悬索桥发展趋势未来悬索桥发展趋势 有损检测有损检测 主缆防护层打开，解除主缆缠丝，并用楔子将主缆楔开，主缆防护层打开，解除主缆缠丝，并用楔子将主缆楔开，才能够观察到主缆内层钢丝的腐蚀状况。对主缆

43、内部钢丝的才能够观察到主缆内层钢丝的腐蚀状况。对主缆内部钢丝的状况需要进行记录、分类统计，并加以修复。最后再将主缆状况需要进行记录、分类统计，并加以修复。最后再将主缆重新紧缆、缠丝、涂装防护层重新紧缆、缠丝、涂装防护层 悬索桥主缆由上万根钢丝组成，即使能够打开主缆也不可悬索桥主缆由上万根钢丝组成，即使能够打开主缆也不可能对每根钢丝逐一进行检测能对每根钢丝逐一进行检测;在主缆鞍座、锚碇处也无法对在主缆鞍座、锚碇处也无法对主缆进行检测主缆进行检测l 基于可靠度的主缆全寿命承载力评估方基于可靠度的主缆全寿命承载力评估方法法 1)1)数据收集和分析分为施工、运营、数据收集和分析分为施工、运营、维修等维

44、修等3 3 个阶段个阶段 2)2)建立承载力极限状态方程建立承载力极限状态方程 3)3)对不确定系数进行敏感性分析。对不确定系数进行敏感性分析。特大桥梁建成后，可以安装桥梁健康监特大桥梁建成后，可以安装桥梁健康监测系统测系统 l GIS技术应用技术应用 基于结构监测和巡检养护技术、工业以太网和三维GIS技术于一体的特大跨径悬索桥的监测和巡检管理的大型综合软件。依托西后门大桥，成功的研发了桥梁智能信号调理器关键设备四、悬索桥的评估、监测、养护技术四、悬索桥的评估、监测、养护技术南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥汇报提纲汇报提纲一一.悬索桥的发展悬索桥的发展二二.悬索桥的设计与材料技术悬

45、索桥的设计与材料技术三三.悬索桥的施工技术悬索桥的施工技术四四.悬索桥的评估、监测、养护技术悬索桥的评估、监测、养护技术五五.未来悬索桥发展趋势未来悬索桥发展趋势1 1桥梁的美学设计与景观设计相结合桥梁的美学设计与景观设计相结合2 2材料发展趋势材料发展趋势 （1）高强、高性能钢材的应用（2）纤维增强复合材料的研究和应用 3.3.主缆维护发展方向主缆维护发展方向 （1 1）主缆防护措施的改进，）主缆防护措施的改进，向主缆内不断注入干燥气流等。国外多座桥梁以及我国的泰州长江大桥、南京长江第四大桥，润扬大桥等都采用了新的主缆防护措施 （2 2）对主缆进行实时监控）对主缆进行实时监控，主缆的预警、损

46、伤识别、结构状态评估系统。（3 3）对主缆性能进行评估）对主缆性能进行评估,通过实时的检测数据以及评估方法的改进完成对主缆性能的评价，并为主缆设计阶段提供参考.4.4.改善悬索桥的抗风稳定性能改善悬索桥的抗风稳定性能 悬索桥跨度大幅度增长带来的主要问题是结构刚度的急剧下降，这使得风致振动对桥梁安全性的影响更加重要，而影响风振性能最关键的因素就是抗风稳定性:提高系统整体刚度、控制结构振动特性和改善断面气动性能。5.5.自锚式悬索桥逐渐向多塔体系发展自锚式悬索桥逐渐向多塔体系发展 单塔和双塔为主，也有部分三塔 6.6.创新性人才等软实力发展趋势创新性人才等软实力发展趋势 加强中国桥梁工程施工人员素质和技术提升,认清高性能材料、耐久性和质量、专业化和施工装备水平与国际上差距，克服设计理念问题，五、未来悬索桥发展趋势五、未来悬索桥发展趋势南京长江四桥南京长江四桥西堠门大桥西堠门大桥