桥梁乃至悬索桥总体设计是一个很复杂很综合的问题,首先要适应地形、水文、地质等自然条件的限制,也要符合桥面交通和通航的使用要求。50年代以后建的悬索桥充分吸取了Tacoma大桥被风吹毁的教训,以下讨论的参数仅仅是一般情况的参考值,对于有特殊条件和特殊要求可专门研究 5 ~& D' L$ k0 X# x6 m! e
一、跨度比
* I v# {# F _0 E: d! {1 ] 跨度比是指边孔跨度与主孔跨度的比值。其中对单跨悬索桥而言边孔跨度可视为主塔至锚碇散索鞍处的距离.跨度比受具体桥位处的地形与地质条件制约,每座桥都不同。如三跨悬索桥的跨度比就比单跨悬索桥的大一些,这是为了减少边孔的水中墩并减少主孔跨径。
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由以上两表看来,三跨悬索桥跨度比一般在0.25~0.4之间,但世界上最大的悬索桥——明石海峡大桥在0.51.单跨悬索桥跨度比一般在0.2~0.3之间。为了使在恒载条件下,主缆在塔两侧的水平力相等,要求主缆与塔两侧的倾角相等,单跨的悬索桥的边跨主缆是直拉式,因此,一般情况单跨的边主跨比应该比三跨悬索桥小,单跨的边跨跨径与散索鞍位置还有很大的关系。
8 z+ k4 z7 B; k) h5 O 从结构特性方面来考虑,假设主孔的跨度以及垂跨比等皆为定值,在用钢塔时悬索桥单位桥长所需的钢材重量随跨度比减小而增大;当用钢筋混凝土塔时,跨度比减少增加的延米用钢量很小,当跨度比由0.5~0.3时,增加用钢量约5%,跨度越大时,增加钢用量的百分比越小。 6 _% E: W y/ k& T: Y
二、垂跨比 % C% i) J# b& u( p; x
悬索桥的垂跨比是指主缆在主孔内的垂度和主孔跨度的比值,垂跨比的大小对主缆中的拉力有很大的影响,因此它在较大程度上影响着主缆的用钢量、结构整体刚度、主孔竖向和横向的挠度。垂跨比与主缆中的拉力和塔承受的压力呈反比。垂跨比与塔的高度也有直接影响,它们呈正比关系。垂跨比越大,悬索桥竖向挠度和横向挠度都加大。一般都在1/10~1/11之间,铁路桥更小一些。 # P6 O+ y% ~1 `0 P% ~& D+ h
悬索桥的主缆垂跨比除了对结构整体刚度有影响以外,它对结构振动特性也有一定的影响。悬索桥的竖向弯曲固有频率ωb将随垂跨比的加大而减低;悬索桥的扭转固有频率;将随垂跨比的加大而增高;悬索桥扭转与坚弯固有频率比 也将随垂跨比的加大而有显著的增大;悬索桥的极惯距<.>将随垂跨比的加大而减小。 , M! m1 B3 b& m+ u
三、宽跨比
5 ?" ^2 E6 _) {, O$ ]4 N 宽跨比是指桥梁上部结构的梁度(或主缆中心距)与主孔跨度的比值,对于一般桥型的中小跨度而言,可控制在大于1/30左右,有足够的横向刚度。由于桥梁宽度一般由交通要求确定的,对于特大跨度桥梁就很难保证这个要求了。在统计的悬索桥资料中1000m以上跨径的宽跨比都小于1/30,甚至达1/60,虽然有些桥梁为了增加抗风稳定性,在风嘴外侧再增加挑板或在中央分隔加宽并透风。从表面上来看是加了梁宽,但实际是改善气流条件,增加抗风稳定性而不是为了增加横向刚度的。
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