悬索桥受力原理图,悬索桥受力原理动画

悬索桥承载模式图

整个悬索承受同样大小的拉力，整个悬索的拉力由支座处的锚固结构进行平衡。其实这种结构非常好理解，把上图想象成一根晾衣绳，上面晾了11件衣服，而晾衣绳的两端，需要牢固的栓在墙上或者柱子上。很容易理解吧？

所以，悬索桥是通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的缆索（或钢链）作为上部结构主要承重构件的桥梁，又名吊桥，其实它是一种比较古老的桥型。

早期热带原始人利用森林中的藤、竹、树茎做成悬式桥以渡小溪，使用的悬索有竖直的，斜拉的，或者两者混合的。婆罗洲、老挝、爪哇原始藤竹桥，都是早期悬索桥的雏形。不过具有文字记载的悬索桥雏形，最早的要属中国，直到今天，仍在影响着世界吊桥形式的发展。

悬索桥结构图

悬索桥受力图

2.悬索桥的结构受力

悬索桥的主要构造是：悬索、索塔、锚碇、吊索及桥面。

悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。悬索的几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线，老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍，现代的悬索一般是多股高强钢丝，材料利用效率最高，悬索桥的自重较轻，在刚度满足使用要求的情况下，能充分显示出其优越性，使其比其他形式的桥梁更能经济合理地运用于大跨度桥梁的修建。

由于索塔主要承受拉力，并不像斜拉桥那样对梁有横向压力，它是以竖向拉力为主，其稳定性优于斜拉桥，所以塔架结构可以做得纤细些，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用，塔顶设有支承悬索的鞍形支座。

承受很大拉力的悬索的端部通过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部，这使悬索桥比起其他桥型又多了一个巨大的帮手，因此其跨越能力有了较大提升，同时其对地基的要求也较高，地基条件不好时采用悬索桥其经济性就没那么优异了。

从缆索垂下许多吊索，把桥面吊住，又是一种多点弹性支承的梁，为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，现代悬索桥一般均设有刚性梁（又称加劲梁），同缆索一同形成组合体系，以减小活载所引起的挠度变形。

总之

悬索桥的受力特征是：荷载由吊索传至锚墩，传力途径简捷、明确。悬索桥的特点是：构造简单，受力明确；跨径愈大，材料耗费愈少、桥的造价愈低。悬索桥可以造得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立临时的桥墩，因此悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造。悬索桥比较灵活，因此它适合抗风和地震区的需要，比起普通的桥，悬索桥在这些地区必须更加坚固和沉重。

1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000米。

悬索桥的主要缺点是：

刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。

悬索桥的悬索锈蚀后不易更换。

当然，制约悬索桥跨度和安全性能的不仅仅是竖向荷载，还有侧向的抗风设计。1940年，美国塔克马海峡大桥在极强风荷载中坍塌，引起了工程学界对抗风设计的重视，虽然这座桥如今早已安然于海洋深处，但它的倒塌为悬索桥的贡献奠定了不可估量的研究基础。今天的悬索桥，技术水平已经达到了很高的程度。目前最长跨度的日本明石海峡大桥，主跨1991m。其原设计为1990m，但1995年的阪神大地震震中距大桥只有4公里，导致正在建设中的两侧桥塔之间的水平距离增加了1m。

组合体系桥

组合体系桥不外乎基本结构体系的组合，如梁、拱组合，系杆拱、桁架拱、多跨拱梁等。它们利用梁的受弯与拱的承压特点组合成联合结构。

总结一下

1.梁式桥——以受弯为主，跨越能力受到混凝土的抗裂和抗弯能力限制。

世界最大跨径梁桥代表：重庆石板坡长江复线桥，预应力连续刚构，主跨330m。

2.拱式桥——以受压为主，跨越能力受稳定性影响，但跨中弯矩不大，所以跨越能力大于梁桥。

世界最大跨径拱桥代表：重庆朝天门长江大桥，三跨连续钢桁系杆拱，主跨552m。

3.刚架桥——以受弯、压为主，跨越能力受刚性连接处的应力限制而跨越能力不大。

4.斜拉桥——由斜拉索将梁分成若干多点弹性支承体，荷载传由主塔，传至地基，高效利用高强材料，是现代大跨径桥梁常用的结构形式，但优势弱于悬索桥。

世界最大跨径斜拉代表：俄罗斯岛大桥，主跨1104m。

5.悬索桥——由锚固于两岸地基的主缆悬索作为主要承重结构，吊索将梁分成若干多点弹性支承体，荷载传由主塔，传至地基，高效利用高强材料，抗风稳定性好，体现现代最大跨径桥梁的绝对优势。

世界最大跨径斜拉代表：日本明石海峡大桥，主跨1991m。

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