​斜拉桥的受力特点,为什么桥塔越高钢缆的拉力越小,越省力

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大家都知道，发生涡振现象的广东省虎门大桥是一座悬索桥。根据专家判断，悬索桥结构安全，这次的涡振现象不会影响到虎门大桥的后续使用。而按照受力特点来分桥梁，主要分为梁式桥、拱式桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥和组合体系桥。那么，斜拉桥的原理是什么呢?一起来看看吧!

斜拉桥原理 斜拉桥的结构特点

斜拉桥原理

以一个索塔为例，索塔的两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。如果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，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。

斜拉桥原理 斜拉桥的结构特点

实际上，斜拉桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是来自主梁的重力。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。

斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成。

斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。

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。

具体施工工艺可见：***/thesis-96/791E6E59/

斜拉桥的主要组成部分有:缆索,塔柱,桥墩,桥台,主梁和辅助墩等

1、梁式桥

主梁为主要承重构件，受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土，多用于中小跨径桥梁。

优点：采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观；这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。

缺点：结构本身的自重大，约占全部设计荷载的30%至60%，且跨度越大其自重所占的比值更显著增大，大大限制了其跨越能力。

2、拱式桥

拱肋为主要承重构件，受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢筋砼，适用范围视材料而定。

优点：跨越能力较大；与钢桥及钢筋砼梁桥相比，可以节省大量钢材和水泥；能耐久，且养护、维修费用少；外型美观；构造较简单，有利于广泛采用。

缺点：由于它是一种推力结构，对地基要求较高；对多孔连续拱桥，为防止一孔破坏而影响全桥，要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力，增加了工程造价；在平原区修拱桥，由于建筑高度较大，使两头的接线工程和桥面纵坡量增大，对行车极为不利。

3、刚架桥

是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁，支柱与主梁共同受力，受力特点为支柱与主梁刚性连接，在主梁端部产生负弯矩，减少了跨中截面正弯矩，而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼，适宜于中小跨度，常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况，如立交桥、高架桥等。

优点：外形尺寸小，桥下净空大，桥下视野开阔，混凝土用量少。

缺点：基础造价较高，钢筋的用量较大，且为超静定结构，会产生次内力。

4、斜拉桥

梁、索、塔为主要承重构件，利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承，减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索，再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。

优点：梁体尺寸较小，使桥梁的跨越能力增大；受桥下净空和桥面标高的限制小；抗风稳定性优于悬索桥，且不需要集中锚锭构造；便于无支架施工。

缺点：由于是多次超静定结构，计算复杂；索与梁或塔的连接构造比较复杂；施工中高空作业较多，且技术要求严格。

5、悬索桥

主缆为主要承重构件，受力特点为外荷载从梁经过系杆传递到主缆，再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材，适宜于大型及超大型桥梁。

优点：由于主缆采用高强钢材，受力均匀，具有很大的跨越能力。

缺点：整体钢度小，抗风稳定性不佳；需要极大的两端锚锭，费用高，难度大。

桥梁按照受力特点划分，有梁式桥、拱式桥、刚架桥、悬索桥、组合体系桥（斜拉桥）五种基本类型。

1、梁桥：一般建在跨度很大，水域较浅处，由桥柱和桥板组成，物体重量从桥板传向桥柱。

特点：梁桥实腹梁构造简单，制造、架设和维修均较方便，广泛用于中、小跨度桥梁，但在材料利用上不够经济。桁架梁的杆件承受轴向力，材料能充分利用，自重较轻，跨越能力大，多用于建造大跨度桥梁。

2、拱桥：一般建在跨度较小的水域之上，桥身成拱形，一般都有几个桥洞，起到泄洪的功能，桥中间的重量传向桥两端，而两端的则传向中间。

特点：历史悠久，造型优美，曲线圆润，富有动态感。孔数上有单孔与多孔之分。桥面宽阔，造价低廉。

3、悬桥：是最实用的一种桥，桥可以建在跨度大、水深的地方，由桥柱、铁索与桥面组成，早期的悬桥就已经可以经住风吹雨打，不会断掉，吊桥基本上可以在暴风来临时岿然不动。

特点：适用于水深的地区，强度较高。

4、刚架桥：由桥面系、楣梁与立柱构成。桥面系直接承受荷载，并将荷载传至楣梁上。楣梁与立柱刚性连接，后者代替了桥墩(台)将荷载传递到地基上。桥面系承受弯矩与剪力，而楣梁与立柱除承受弯矩、剪力外，还要承受轴向力，多用钢筋混凝土或预 应力混凝土建造。

特点：这种桥具有节点负弯矩，可减小楣梁的跨中正弯矩，建筑高度很小，很适用于立交桥和高架线路桥等，并且用料节省，但是对地基要求高。

5、斜拉桥：是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。

特点：其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。混凝土以箱式、板式、边箱中板式；钢梁以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。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。

参考资料来源：百度百科-桥梁

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