懸索橋是歷史最古老的橋型之一,據(jù)文獻(xiàn)記載,早在公元前50年(漢代),我國(guó)四川就出現(xiàn)了跨長(zhǎng)百米的鐵索橋。

懸索橋結(jié)構(gòu)分明,一般由上下兩部分組成。上部結(jié)構(gòu)包括鋼纜、塔、加勁梁及吊桿,下部結(jié)構(gòu)包括支承塔的橋墩、錨固鋼纜的錨碇及錨臺(tái)。我們通?吹降膽宜鳂虻幕咎卣魇牵杭觿帕簯业踉阡摾|上,鋼纜兩端用錨碇固定。錨碇用大體積混凝土做成,有地錨和自錨兩種。其中,地錨可以放置在不同的空間里,有的直接安置在地面,有的深深埋藏在地下,有的固結(jié)于沉井的基礎(chǔ)之內(nèi),還有的利用橋頭地形錨固定在山崖巖層之中,因地制宜。自錨通常是將鋼纜錨固定在加勁橋表面。懸索橋通常還會(huì)建造兩個(gè)高塔,目的是為鋼纜提供中間支承,使塔、墩固結(jié),融為一體。
懸索橋分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋一般不設(shè)加勁梁,剛度較小,在車輛或風(fēng)荷載作用下,橋面會(huì)產(chǎn)生變形,安全系數(shù)較低,因此一般用作臨時(shí)性橋梁。剛性懸索橋的橋面會(huì)用加勁梁加強(qiáng),橋面安置在加勁梁上,共同懸掛在吊桿上,橋面強(qiáng)度和剛度比較大,從而減弱了路面搖擺和顛簸的可能。
懸索橋的承重主要通過(guò)鋼纜及其支承錨固系統(tǒng)傳遞給大地,因此跨越能力大,并且和其他橋型相比,跨度越大,懸索橋的優(yōu)勢(shì)越明顯:
第一,材料用量和截面設(shè)計(jì)方面。其他各種橋型的主要承重構(gòu)件的截面積,總是隨著跨度的增加而增加,材料用量也隨之增加。但懸索橋因具備特殊的承重方式,在懸索橋中占相當(dāng)大比例的加勁梁不是主要承重構(gòu)件,其截面面積不需要隨著跨度而增加,因此大大節(jié)省了材料用量。

第二,構(gòu)件設(shè)計(jì)方面。懸索橋的大纜、錨碇和塔這三項(xiàng)主要承重構(gòu)件在擴(kuò)充其截面積或承載能力方面所遇到的困難較小,不像其他橋型,在許多構(gòu)件截面積的增大上容易受到各種客觀條件的制約。
第三,承重構(gòu)件的受力方式方面。懸索橋上作為主要承重構(gòu)件的大纜主要受到拉力,這種受力形式非常合理,從而大纜截面設(shè)計(jì)比較容易,因此懸索橋的跨越能力是目前所有橋型中最大的。跨度超過(guò)1200米的橋型,無(wú)一例外都是懸索橋。
第四,施工方面。懸索橋的施工總是先將大纜架好,這樣大纜就成為一個(gè)現(xiàn)成的懸吊式支架。在架梁過(guò)程中,加勁梁段可以掛在大纜之下,在采取一定防風(fēng)措施后,同其他橋型所用的懸臂施工方法相比,大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。
我們看到跨度極大的懸索橋,通常會(huì)跨越江河或海峽主航道,這樣可以避免修建深水橋墩,滿足通航需求。由于跨度大,相對(duì)來(lái)說(shuō)懸索橋的構(gòu)件就會(huì)顯得特別纖細(xì),外形美觀,因而大跨度的懸索橋所在地經(jīng)常會(huì)成為重要的觀光景點(diǎn)。
本文由北京市第六十五中學(xué)一級(jí)教師胡曉艷進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。
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作者: 程方潔