悬索桥
悬索桥(suspension bridge)指的是以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1。悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的,许多桥梁使用这种结构方式。由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上。
基本信息
- 中文名
悬索桥
- 别名
吊桥2
- 发明时间
19世纪初被发明的
- 适用范围
以大跨度及特大跨度公路桥为主
- 缺点
刚度小、容易产生振动
历史沿革
悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外,其它的跨径超过1000m以上的都是悬索桥。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8000m。
悬索桥的历史是古老的。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。
远在公元前三世纪,在中国四川境内就修建了“笮”(竹索桥)。秦取西蜀,四川《盐源县志》记:“周赧王三十年(公元前285年)秦置蜀守,固取笮,笮始见于书。至李冰为守(公元前256—251年),造七桥”七桥之中有一笮桥,即竹索桥。可见至少在公元前三世纪,我国已经记录了竹索桥。
早在公元前50年(即汉宣帝甘露4年)已经在四川建成长达百米的铁索桥。1665年,徐霞客有篇题为《铁索桥记》的游记,曾被传教士Martini翻译到西方,该书详细记载了1629年贵州境内一座跨度约为122m的铁索桥。1667年,法国传教士Kircher从中国回去后,着有《中国奇迹览胜》,书中记有见于公元65年的云南兰津铁索桥。该书曾译成多种文字并多次再版。据科技史学家研究,只是在上述书出版之后,索桥才传到西方。可见,中国古代的悬索桥是独创发明并领先的。有名的四川大渡河上由9条铁链组成的泸定桥,是在1706年建成的。
在云南亦较早就出现了悬索桥,据《徐霞客游记·滇游日记》记云南龙川东江藤桥云:“龙川东江之源,滔滔南逝。系藤为桥于上以渡……”
近代中国的悬索桥发展,自1938年,湖南建成一座公路悬索桥,可运行10吨汽车,随后又有一批公路悬索桥建成。新中国成立后,共建成70多座此类桥,但跨径小,宽度窄,荷载标准低,发展大大滞后。90年代后,中国悬索桥掀开了新的历史篇章。主跨452m的广东汕头海湾大桥被誉为中国第一座大跨度现代悬索桥,其主跨位居预应力混凝土加劲悬索桥世界第一;西陵长江大桥,主跨900m,是国内自主设计的第一座全焊接钢箱加劲梁悬索桥;江苏江阴长江大桥,主跨为1385m的钢箱加劲悬索桥,列为世界第五的大跨径悬索桥;2005年竣工的江苏润扬长江公路大桥南汊大桥,主跨为1490m,为世界第三的大跨径悬索桥;不久前竣工的舟山西堠门跨海大桥,主跨1650m,位居世界第二。可见,我国已进入了世界先进行列。矮寨特大悬索桥,位于湖南湘西矮寨镇境内。矮寨悬索桥,距吉首市区约20公里,跨越矮寨镇附近的山谷,德夯河流经谷底,桥面设计标高与地面高差达330米左右。桥型方案为钢桁加劲梁单跨悬索桥,全1073.65m,悬索桥的主跨为1176m。该桥跨越矮寨大峡谷,主跨居世界第三、亚洲第一。
我国现代悬索桥的建造起于19世纪60年代,在西南山区建造了一些跨度在200米以内的半加劲式单链和双链式悬索桥,其中较著名的是1969年建成的重庆朝阳大桥;1984年建成的西藏达孜桥,跨度达到500米。90年代的交通建设高潮使我们终于迎来了建造现代大跨度悬索桥的新时期。跨度为452米的广东汕头海湾大桥采用混凝土加劲梁;广东虎门大桥为跨度达888米的钢箱梁悬索桥;主跨超过1200米的江阴长江大桥已竣工,3座悬索桥的同时建造将使我国的桥梁科学技术迅速赶上世界先进水平。
建筑特点
相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。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暂时的桥墩,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,因此它适合大风和地震区的需要,比较稳定的桥在这些地区必须更加坚固和沉重。
悬索桥的坚固性不强,在大风情况下交通必须暂时被中断
悬索桥不宜作为重型铁路桥梁
悬索桥的塔架对地面施加非常大的力,因此假如地面本身比较软的话,塔架的地基必须非常大和相当昂贵。
悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换。
建筑性能
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。柔性悬索桥的桥面系一般不设加劲梁,因而刚度较小,在车辆荷载作用下,桥面将随悬索形状的改变而产生S形的变形,对行车不利,但它的构造简单,一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲梁加强,刚度较大。加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外,为增强悬索桥刚度,还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式,但构造较复杂。