笔记--悬索桥和斜拉桥的设计要点

斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典，跨径为182米。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为法国的诺曼底桥，主跨径为856米。1993年建成的上海杨浦大桥是我国目前最大的斜拉桥，主跨径为602米

桥的主要承重并非它上面的汽车或者火车，而是它本身，也即我们看的的路面。现在我们就分析这个：

我们以一个索塔来分析。索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，

这两根斜拉索受到主梁的重力作用，对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向右的一个力和竖直向下的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了，

最终主梁的重力成为对索塔的竖直向下的两个力，这样，力又传给索塔下面的桥墩了。

斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已。

世界上建成的著名斜拉桥有：俄罗斯岛大桥（主跨1104米），苏通长江大桥（主跨1088米），以及1999年日本建成的世界最大跨度的多多罗大桥（主跨890米）。 我国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座，其中有50余座跨径大于200米。开创了我国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家，在世界10大著名斜拉桥排名榜上，中国有8座，尤其是苏通长江大桥主跨1088米，为世界斜拉桥第二跨。

2013年世界前12名大跨度斜拉桥 (截止2012年8月） 序号 桥名 国家 主跨（米） 建成年份 1俄罗斯岛大桥俄罗斯110420122 苏通大桥 中国 1088 2008 3 香港昂船洲大桥 中国 1018 2008 4鄂东长江大桥中国92620105 多多罗大桥 日本 890 1999 6 诺曼底大桥 法国 856 1995 7 南京长江三桥南汊桥 中国 648 2005 8 南京长江二桥南汊桥 中国 628 2001 9 武汉白沙洲长江大桥 中国 620 2008 10 福州青洲闽江大桥 中国 605 2000 11 上海杨浦大桥 中国 602 1993 12 上海徐浦大桥 中国 590 1997 俄罗斯岛大桥 俄罗斯岛大桥是目前世界最大跨径的斜拉桥，是2012年亚太经合组织峰会召开前，符拉迪沃斯托克拟建项目。连接符拉迪沃斯托克大陆和岛屿部分，将成为滨海边区运输系统的重要链条。该桥的中心跨度长度1104米，将创世界纪录，牵索长580米。距水平面高度70米。桥墩高度324米。引桥是总长度900多米的高架桥。高架桥桥墩为支柱式，高度从9米至30米。跨构为钢筋混凝土，由金属箱构成，金属箱是斜壁和整铸的钢筋混凝土板。

西安浐灞2号桥 西安浐灞河2号大桥为扁平流线型混合式钢箱斜拉桥，全长485米，桥梁宽度29.6米，双向6车道。主桥部分全长240米，为双索面拱形单斜塔斜拉桥，半漂浮体系。主跨为最大跨径145米的钢箱梁。桥塔为拱门式钢结构主，高78米，倾角75度，钢塔自重约1621吨，其重量在混合斜拉桥中居国内第一，是西安市的“地标”建筑。 晋江大桥塔

世界第一座“开”字形斜拉桥2005年5月开工建设，经过三年多的施工，世界第一座“开”字形斜拉桥——泉州晋江大桥全线成功实现合龙（2008年4月30日），是泉州的“新地标”于2008年10月24日试通车。 它标志着大桥主体工程全部竣工。

泉州晋江大桥是省重点工程，是省道210线暨泉州沿海大通道上的关键项目，也是泉州迈向崭新泉州湾时代的重要交通基础设施。该工程由主桥和南北引桥及南北互通立交组成。大桥北端起点与市区泉秀东街相连，南岸连接晋江市、石狮市及沿海大通道。大桥全长2.74公里，跨越晋江，其中主桥长365米，桥宽38米，采用“开”字形独塔双索门式预应力混凝土斜拉桥结构，北引桥长1365米，南引桥长1010米；大桥南、北立交均采用八条匝道互通立交，北岸东海立交匝道全长5477米，南岸晋江江滨路立交匝道全长5260米，抗震设防为地震基本8度。工程概算总投资11亿元。

大桥主桥梁体为双波浪鱼腹式结构，具有线条流畅美观、抗台风能力强等特点。大桥主塔高134.125米，采用“开”字形钢筋混凝土结构。

泉州晋江大桥项目工程最终数据：总投资8.8亿元人民币，大桥全长3.6公里,宽度33米.其中主桥大桥(含主桥\引桥)总长2740米,主桥365米,北引桥长1365米,南引桥长1010米,北岸东海立交匝道全长5477米,南岸江滨路立交匝道长5260米,设计桥梁等级为一级公路特大桥,宽度33米,设计速为80公里/小时(匝道50公里/小时),保证通行安全.设计通航安全.设计标准为500吨级客货轮单孔双向通航.是泉州东海跨晋江通往晋江市、石狮市的主要桥梁。

苏通大桥

1088米，中国，2008年

苏通大桥位于江苏省东部的南通市和苏州（常熟）市之间，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架网“纵一”——赣榆至吴江高速公路的重要组成部分，是我国建桥史上工程规模最大、综合建设条件最复杂的特大型桥梁工程。建设苏通大桥对完善国家和江苏省干线公路网、促进区域均衡发展以及沿江整体开发，改善长江安全航运条件、缓解过江交通压力、保证航运安全等具有十分重要的意义。

苏通大桥工程起于通启高速公路的小海互通立交，终于苏嘉杭高速公路董浜互通立交。路线全长32.4公里，主要由北岸接线工程、跨江大桥工程和南岸接线工程三部分组成 。

杨浦大桥

602米，中国，1993年

杨浦大桥，是一座跨越黄浦江的自行设计、建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥。杨浦大桥，于1991年4月29 日动工，1993年9月15日建成，历时仅2年5个月。总长为7654米，主桥长1172米、宽30.35米，共设6车道。602米长的主桥犹如一道横跨浦江的彩虹，在世界同类型斜拉桥中雄居第一。挺拔高耸的208米主塔似一把利剑直刺穹苍，塔的两侧32对钢索连接主梁，呈扇面展开，如巨型琴弦，正弹奏着巨龙腾飞的奏鸣曲。

杨浦大桥犹如一道横跨浦江的彩虹，高达208米的塔柱似利剑刺破青天，无数根排列整齐的斜拉钢索仿佛一架硕大无比的竖琴迎风弹奏。全桥设计精巧、造型优美、气势恢宏，犹如彩虹横跨浦江两岸，是上海旅游的著名景观。

杨浦大桥位于上海市杨浦区宁国路地区。桥址离苏州河5.3k米，离吴淞口20.5k米，与南浦大桥相距11k米。该桥是市区内跨越黄浦江、连接浦西老市区与浦东开发区的重要桥梁，是上海市内环线的重要组成部分。

徐浦大桥

590米，中国，1997 年徐浦大桥，是继南浦大桥、杨浦大桥之后，上海市区第3座跨越黄浦江的特大型桥梁，位于徐汇区华泾镇 和浦东新区三林镇附近的江面上，下游距南浦大桥10.2公里。大桥全长6.017公里，主桥长1.074公里，主跨590米，总宽35.95米，主塔高217米；设双向8车道，设计时速80公里；最大荷载为汽——超20级。

徐浦大桥西接朱梅路，东连新辟的杨高南路，纵贯东西，形成一条长10多公里的通街大道，为外环线西南段划上了第一条线。 它将和建成后的外环线一期工程连成一体，成为沪宁和沪杭高速公路进入上海的交通枢纽，也是今后虹桥国际机场和浦东国际机场之间最便捷的主要通道。

徐浦大桥首次全面采用国STE355钢板，代替进口桥梁钢板加工制作构件，推动了我国特种钢材冶炼和轧制水平的提高。

工程投资20亿元，1994年4月正式开工，1997年6月24日建成通车。

北京斜拉桥

随着京新高速五环至六环段2011年建成通车，京城北部将新添一条进出市区的快捷通道。中铁六局北京铁建公司发布消息称，京新高速跨越京包铁路和城铁13号线的大型斜拉桥正在紧张施工，99米高、水滴造型的主塔将托起桥身，成为中关村科技园区的地标性建筑 。

城铁13号线上地站以北100米处，工人们在闷热的“桑拿天”中操纵着十几米高的钻机忙个不停。作为京新高速公路的重要控制性工程，这座分离式立交桥连续跨越繁忙的京包铁路、城铁13号线，狭窄的空间无法像普通桥梁那样由众多桥墩来支撑桥身。同时，考虑到为京张城际铁路预留施工条件，桥身必须距离地面较高。经反复权衡，这座立交桥最终确定采取单塔斜拉桥的特殊结构，由一座高达99米的主塔拽住88根钢索来承受桥身重量，也因此创出北京桥梁的高度之最 。

斜拉桥全长510米，宽35.5米，主塔造型酷似天上滴落的水珠，看起来非常轻盈。但实际上大桥的根基异常坚固，主塔下方的60个桩基柱每根都深达80米，直径粗达2米。斜拉桥上的钢索则臂力惊人，4根最长的钢索，每根长222米、重达27吨，也创出北京桥梁之最。这座单塔支撑的斜拉桥增大了桥梁跨度，减少了桥墩数量，使得立交桥下铁路、公路等运输车辆能顺畅通行 。

建设中的京新高速五环至六环路段，南起北五环路箭亭桥附近，向北经万泉河、清河、上地南路、沙阳路，上庄北路，道路全长19.9公里，基本位于现有京藏高速路的西侧，与京藏高速路平行。路面设计为双向六车道，时速每小时100公里，建成后将与京新高速六环至德胜口段连接并向北延伸，成为本市西北货运大通道的重要组成部分 。

据首发集团相关负责人透露，京新高速五环至六环路段计划2011年底前建成通车，届时京藏高速五环至六环段的拥堵问题将得到极大缓解，方便上地、海淀后山一带居民的出行，市民驾车从城区前往八达岭景区也将更加安全快捷 。

多多罗大桥

890米，日本，1999年

多多罗大桥是位于日本濑户内海的斜拉桥，连接广岛县的生口岛及爱媛县的大三岛之间。大桥于1999年竣 工，同年5月1日启用，最高桥塔224米钢塔，主跨长890米，是当时世界上最长的斜拉桥，连引道全长为1480米，四线行车，并设行人及自行车专用通道，属于日本国道317号的一部分。

其世界最长斜拉桥和最高桥塔的纪录被2008年建成通车的中国苏通长江公路大桥（苏通大桥）打破，苏通大桥跨径1088米，混凝土桥塔高300.4米。

多多罗大桥位于日本的本州岛和四国岛的联络线上，主梁采用钢箱梁，是当时世界上主跨最长的超大型斜拉桥。这座全长1480米，主跨890米的斜拉桥像一条巨大的青龙，将横跨美丽的濑户内海，并将本州的广岛市和四国的松山市的公路交通连接起来。

诺曼底大桥

856米，法国，1995年

诺曼底大桥守卫着法国北部塞纳河上的泥滩，看上去像一个从混凝土桥塔上伸出的钢索所编成的巨大蜘蛛 网。 这座斜拉桥的落成后（1995 年）堪称世界上同类桥梁中极为壮观的一座。

这是一座1995年1月才开始启用的新桥，连接着翁弗勒尔和勒阿弗尔两上城镇。它是钢索承重桥，很像金门大桥之类的悬索桥，但支撑桥身的钢索直接从桥塔连到桥身。

这座桥由33个部分组成。中间一部分是最后嵌进桥中，由下往上提升而成。

桥的重量由2000千米长的钢绳支撑。两座混凝土桥塔高215米，耸立在相当于20层高楼的基座上。诺曼底桥的中央跨度为856，但这不包括靠近桥两端的引桥。桥的总长是2200米。

诺曼底大桥计划缩短驾车横越法国北部的时间。据估计，每天已有6000辆汽车通过大桥。

100年以前，法国画家克劳德.莫奈曾绘制过诺曼底大桥的所在地。这不仅使这个地方名噪一时，而且由于莫奈使用了一种被称为印象主义的全新绘画风格而引起了争议。2013年这个地方的景色被新桥彻底地改变了。

南京长江三桥

648米，中国，2005年

南京长江三桥是长江南京段继南京长江大桥、二桥之后建设的又一座跨江通道，2005年10月，三桥建成通车，这样，长江南京段已拥有三条快速过江通道。

南京长江三桥是我省2010年前在长江江苏段规划建设的五大战略性通道之一，也是我省和南京市“富民强市，率先基本实现现代化”的先导程。

南京三桥位于现南京长江大桥上游约19公里处的大胜关附近，横跨长江两岸，南与南京绕城公路相接，北与宁合高速公路相连，全长约15.6公里，其中跨江大桥长4.744公里，主桥采用主跨648米的双塔钢箱梁斜拉桥，桥塔采用钢结构，为国内第一座钢塔斜拉桥，也是世界上第一座弧线形钢塔斜拉桥。

南京长江二桥

628米，中国，2001

南京长江二桥位于现南京长江大桥下游11公里处，全长21.337公里，由南、北汊大桥和南岸、八卦洲及北岸引线组成。

其中：南汊大桥为钢箱梁斜拉桥，桥长2938米，主跨为628米，当时建成时，该跨径仅次于日本多多罗大桥和法国的诺曼底大桥位居同类型桥中世界第三，中国第一；北汊大桥为钢筋混凝土预应力连续箱梁桥，桥长2172米，主跨为3×165米，该跨径在国内亦居领先。全线还设有4座互通立交、4座特大桥、6座大桥。设计标准：双向六车道高速公路；设计速度：100公里/小时；设计荷载：汽──超20，挂──120；路基宽33.5米，桥面宽32米(不含斜拉索锚固区)。全线设有监控、通讯、收费、照明、动静态称重等系统，并设有南汊主桥景观照明，南、北汊桥公园和八卦洲服务区。

青州闽江大桥

605米，中国，2001年

青州闽江大桥位于福州市马尾区青州路及长乐县筹东村之间，是福州长乐国际机场连接福州市区的专用通道 上跨越闽江的交通工程，已成为同三线国道的组成部分。这一重大工程对福建省改革开放、发展经济、对台交流有着巨大的促进作用。建成的青州闽江大桥是一座主跨为605米的双塔双索面叠合梁斜拉桥，其跨度在同类型桥梁中列世界第一。桥宽29米，主梁采用工字型边梁与预应力混凝土桥面板叠合断面。A字型桥塔高175米。空间索面、梁上索距为13.5米。

香港昂船洲大桥

1018米，2009年12月20日上午7时，世界上最长的斜拉桥之一的香港昂船洲大桥正式通车。

昂船洲大桥位于香港，是全球第二长的双塔斜拉桥。大桥主跨长1018米，连引道全长为1596米。是本港首 座位处市区环境的长跨距吊桥，在香港岛和九龙半岛都可以望到这座雄伟的建设。大桥属于8号干线的一部份，跨越蓝巴勒海峡，将葵涌和青衣岛的8号和9号货柜码头连接起来。

昂船洲大桥离海面高度73.5米，而桥塔高度则为290米，两者都比青马大桥为高。桥面为三线双程分隔快速公路。而昂船洲大桥于2003年1月开始动工兴建，耗资27.6亿港元 。

香港政府把修建世界最长斜拉桥的合同给了米edia-Hitachi-Yokogawa-HsinChong合资公司，合同金额高达48亿港元（合6.16亿美元）。这座大桥名为“昂船洲大桥”，设计者是OveArup合伙事务所，主要跨度长1018米，超过了世界上最长的同类斜拉桥日本的多多罗大桥（890米），直到被苏通大桥超越。

白沙洲长江大桥

618米，中国，2001年武汉白沙洲长江大桥于1997年5月开工，2000年9月9日正式通车，工程总投资11亿元全长3589米，桥面宽26.5米，6车道，设计时速为80公里，日通车能力为5万辆，分流过江车辆29%，主要分流外地过汉车辆。它是武汉88公里中环线上的重要跨江工程。位于武汉长江大桥上游8.6千米处。南岸在洪山区青菱乡长江村与107国道正交；北岸在汉阳江堤乡老关村与318国道连通。白沙洲大桥的建成，使107、316、318等国道由瓶颈变通途，是打通武汉中环的两座桥梁之一。 社子大桥

社子大桥为台北市的一座兴建中要跨越基隆河连接士林及社子地区的桥梁，以解决北投士林地区与社子岛往返问题。一期工程为跨越基隆河，二期工程为连接跨越淡水河的芦社大桥，让社子与新北市芦洲区连接并贯通两市。社子大桥跨河段桥长435米，全桥总长约630米，系台湾第一座平衡式斜拉挢，主桥宽度38米，包含公共汽车专用道、双向各2线快车道、1线机车道及人行道，并且预留九米宽度做为未来社子轻轨兴建使用。

淡江大桥

淡江大桥是未来会兴建的一座跨河大桥，位于台湾新北市，为连结淡水区与八里区的跨河大桥。1980年代末提出兴建计划，目前预估最快可于2014年动工，并于2018年完工通车。预计可以舒缓关渡大桥的交通流量，并且带动淡海新市镇的开发。

南澳跨海大桥

南澳跨海大桥为广东省汕头市正在修建的跨海大桥，大桥东起南澳岛，跨越南中国海，西至汕头澄海区，全长11.08公里，预计将于2012年通车，建成后大桥将成为广东省最长的跨海大桥。

旗山桥及旗尾桥

旗尾桥为高雄市一座兴建中跨越旗山溪的桥梁混凝土悬臂工法由左右各13对斜张钢索(共计26根钢索组成)，钢索以白色外套管保护。该桥为台湾第3座脊背桥，双向各4车道，是老旧桥梁部分，预定2010年完工启用。

铜陵公铁大桥

铜陵长江公铁大桥为安徽省2008年“861”计划重点建设项目,是京福高铁安徽段项目的一个控制性工程，同时还是合肥-庐江-铜陵铁路和铜陵至巢湖高速公路的过江通道，因此在功能设计中作为一座公铁两用桥，上方按双向六车道建设一条铜陵通往无为至巢湖的高速公路，路面宽33.5米，设计时速为100公里；下方按四条铁路复线建设，其中，京福高铁客运专线设计时速250公里，作为南北货运通道的合庐铜铁路专线设计时速为160公里。将刷新皖江大桥建设规模的新历史。铜陵长江公铁大桥位于安徽省铜陵市铜官山河段荻港水道中部，桥长6000米，主跨630米，桥高32米，为菱形混凝土主塔，塔高225米，主跨630米，公铁共建部分2100米左右，含南北接线在内的该大桥项目全长44公里，计划于2010年4月底开工建设，建设工期4年半，项目总投资预估超过70亿元，是铜陵建市以来单项投资最大的项目,由安徽省和铁道部合资建设。 徽省的铜陵长江公路大桥塔高153米，安庆长江公路大桥主塔高179米，在建的马鞍山长江公路大桥塔高175米。另一座在建铁路桥--安庆长江铁路大桥，高210米主塔名列国内铁路桥桥塔高度第一，而铜陵长江公铁两用桥将刷新这一纪录，在建同类型大桥中创下了世界第一。

该桥技术特点是材料新颖，设计合理。

总体来说，金海大桥作为世界首座公铁同层多塔斜拉桥，肯定是集各种先进建桥技术于一身，这不但在建筑选材上有所提体现，在建筑设计上更令人叹为观止。具体来说，金海大桥有这些技术特点：首先是设计合理，其次是材料新颖，最后是各种抗性强。以下笔者将具体解释这些内容：

第一、金海大桥是世界首座同层多塔斜拉桥，技术特点是设计合理：金海大桥是一座斜拉桥，就是桥整体结构上多了一个索塔，然后索塔和桥体连接拉索，从而增强了桥体载重和缓冲能力，这就是所谓斜拉桥。而金海大桥一共有3组索塔，比平常斜拉桥多了两组，这就意味着金海大桥载重能力和缓冲能力比普通斜拉桥更强，并且这3组索塔在底部通过桥墩相互连接，形成了一个稳固整体，不仅外观气势磅礴，性能更是无比优越，所以这桥技术特点是设计合理。

第二、金海大桥是世界首座同层多塔斜拉桥，技术特点是材料新颖：因为斜拉桥就是依靠拉索来增强桥体载重和稳定性。所以拉索选材上至关重要。金海大桥拉索在选材上使用了镀铝纳米碳纤维，不但强度高，韧性强，还防腐蚀耐风化。这种高端材料使用在金海大桥上，可见金海大桥技术特点是材料新颖。

第三、金海大桥是世界首座同层多塔斜拉桥，技术特点是抗性很强：因为金海大桥不但是设计合理，并且选用了最先进合成材料，所以金海大桥不仅看上去大气美观，而且在功能方面也是属于顶尖水平，比如抗腐蚀能力，桥体载重，抗台风能力等等都优异。所以金海大桥技术特点是抗性很强。

大部分专业人员对斜拉桥和连续梁桥的结构和受力方面都有了很好的把握。

桥面系为钢结构，桥塔为钢筋混凝土结构，斜拉桥很早以前就有了，到了近代发展速度十分迅猛，在现代桥梁工程实践中开始广泛应用，其特点是受力性能好、跨越能力大、轻型美观、抗震性能好，是跨越大江大河、海峡港湾等交通障碍的首选桥型。