懸索橋

懸索橋，又名吊橋（suspension bridge）指的是以通過(guò)索塔懸掛并錨固于兩岸（或橋兩端）的纜索（或鋼鏈）作為上部結(jié)構(gòu)主要承重構(gòu)件的橋梁。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線(xiàn)。從纜索垂下許多吊桿，把橋面吊住，在橋面和吊桿之間常設(shè)置加勁梁，同纜索形成組合體系，以減小荷載所引起的撓度變形。

原理

懸索橋中最大的力是懸索中的張力和塔架中的壓力。由于塔架基本上不受側(cè)向的力，它的結(jié)構(gòu)可以做得相當(dāng)纖細(xì)，此外懸索對(duì)塔架還有一定的穩(wěn)定作用。假如在計(jì)算時(shí)忽視懸索的重量的話(huà)，那么懸索形成一個(gè)拋物線(xiàn)。這樣計(jì)算懸索橋的過(guò)程就變得非常簡(jiǎn)單了。老的懸索橋的懸索一般是鐵鏈或聯(lián)在一起的鐵棍�，F(xiàn)代的懸索一般是多股的高強(qiáng)鋼絲。

結(jié)構(gòu)

懸索橋的構(gòu)造方式是19世紀(jì)初被發(fā)明的，許多橋梁使用這種結(jié)構(gòu)方式。現(xiàn)代懸索橋，是由索橋演變而來(lái)。適用范圍以大跨度及特大跨度公路橋?yàn)橹�，�?dāng)今大跨度橋梁全采用此結(jié)構(gòu)。是大跨徑橋梁的主要形式。

懸索橋是以承受拉力的纜索或鏈索作為主要承重構(gòu)件的橋梁，由懸索、索塔、錨碇、吊桿、橋面系等部分組成。懸索橋的主要承重構(gòu)件是懸索，它主要承受拉力，一般用抗拉強(qiáng)度高的鋼材（鋼絲、鋼纜等）制作。由于懸索橋可以充分利用材料的強(qiáng)度，并具有用料省、自重輕的特點(diǎn)，因此懸索橋在各種體系橋梁中的跨越能力最大，跨徑可以達(dá)到1000米以上。1998年建成的日本明石海峽橋的跨徑為1991米，是目前世界上跨徑最大的橋梁。懸索橋的主要缺點(diǎn)是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動(dòng)，需注意采取相應(yīng)的措施。

性能

按照橋面系的剛度大小，懸索橋可分為柔性懸索橋和剛性懸索橋。柔性懸索橋的橋面系一般不設(shè)加勁梁，因而剛度較小，在車(chē)輛荷載作用下，橋面將隨懸索形狀的改變而產(chǎn)生S形的變形，對(duì)行車(chē)不利，但它的構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般用作臨時(shí)性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強(qiáng)，剛度較大。加勁梁能同橋梁整體結(jié)構(gòu)承受豎向荷載。除以上形式外，為增強(qiáng)懸索橋剛度，還可采用雙鏈?zhǔn)綉宜鳂蚝托钡鯒U式懸索橋等形式，但構(gòu)造較復(fù)雜。

橋面支承在懸索（通常稱(chēng)大攬）上的橋稱(chēng)為懸索橋。英文為Suspension Bridge，是“懸掛的橋梁”之意，故也有譯作“吊橋”的。“吊橋”的懸掛系統(tǒng)大部分情況下用“索”做成，故譯作“懸索橋”，但個(gè)別情況下，“索”也有用剛性桿或鍵桿做成的，故譯作“懸索橋”不能涵蓋這一類(lèi)用橋。和拱肋相反，懸索的截面只承受拉力。簡(jiǎn)陋的只供人、畜行走用的懸索橋常把橋面直接鋪在懸索上。通行現(xiàn)代交通工具的懸索橋則不行，為了保持橋面具有一定的平直度，是將橋面用吊索掛在懸索上。與拱橋用剛性的拱肋作為承重結(jié)構(gòu)不同，其采用的是柔性的懸索作為承重結(jié)構(gòu)。為了避免在車(chē)輛駛過(guò)時(shí)，橋面隨著懸索一起變形，現(xiàn)代懸索橋一般均設(shè)有剛性梁（又稱(chēng)加勁梁）。橋面鋪在剛性梁上，剛性梁吊在懸索上�，F(xiàn)代懸索橋的懸索一般均支承在兩個(gè)塔柱上。塔頂設(shè)有支承懸索的鞍形支座。承受很大拉力的懸索的端部通過(guò)錨碇固定在地基中，也有個(gè)別固定在剛性梁的端部者，稱(chēng)為自錨式懸索橋。

特點(diǎn)

相對(duì)于其它橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋可以使用比較少的物質(zhì)來(lái)跨越比較長(zhǎng)的距離。懸索橋可以造得比較高，容許船在下面通過(guò)，在造橋時(shí)沒(méi)有必要在橋中心建立暫時(shí)的橋墩，因此懸索橋可以在比較深的或比較急的水流上建造。

懸索橋比較靈活，因此它適合大風(fēng)和地震區(qū)的需要，比較穩(wěn)定的橋在這些地區(qū)必須更加堅(jiān)固和沉重。

懸索橋的堅(jiān)固性不強(qiáng)，在大風(fēng)情況下交通必須暫時(shí)被中斷。

懸索橋不宜作為重型鐵路橋梁。

懸索橋的塔架對(duì)地面施加非常大的力，因此假如地面本身比較軟的話(huà)，塔架的地基必須非常大和相當(dāng)昂貴。

懸索橋的懸索銹蝕后不容易更換。

建造方法

假如塔架要建在水上的話(huà)，在塔架要站立的地方首先要使用沉箱來(lái)排擠軟的地層，來(lái)建立一個(gè)固定的地基。假如下面的巖石層非常深無(wú)法用沉箱達(dá)到的話(huà)那么要使用深鉆的方式達(dá)到巖石層或建立非常大的人造的混凝土地基。這個(gè)地基一直要延伸出水面。假如塔架要建在陸地上，它的地基必須非常深，在地基上用混凝土、巨石和鋼結(jié)構(gòu)建立橋墩。有些橋的橋墩是橋面的一部分，在這種情況下橋墩的高度至少要達(dá)到橋面的高度。

在塔架的頂部有一個(gè)被稱(chēng)為鞍的光滑的結(jié)構(gòu)。橋完成后這個(gè)鞍可能要被固定住。錨錠被固定在巖石中，沿著未來(lái)懸索的路徑纖起一根或一組暫時(shí)的繩或線(xiàn)。另一股繩被懸掛在第一股繩的上方，在這股繩上一個(gè)滑車(chē)可以運(yùn)行。這個(gè)滑車(chē)可以從一端的錨碇運(yùn)行到另一端的錨碇。每股懸索需要一個(gè)這樣的滑車(chē)，一股一般直徑小于1厘米的高強(qiáng)度鋼絲的一段被固定在一個(gè)錨碇中，另一端被固定在滑車(chē)上并被這樣牽引到另一端的錨碇，然后被固定在這個(gè)錨碇上，然后滑車(chē)回到它開(kāi)始的錨碇上去牽引下一股高強(qiáng)度鋼絲或從它正所在的方向開(kāi)始牽引下一股高強(qiáng)度鋼絲。

鋼絲被牽引后要進(jìn)行防銹處理，這樣多股高強(qiáng)度鋼絲被牽引，連接兩端的錨碇。一般這些鋼絲的橫截面是六角形的，它們被暫時(shí)地綁在一起，所有鋼絲被牽引后它們被一個(gè)高壓液壓機(jī)構(gòu)和其它鋼絲擠壓到一起，這樣形成的懸索的橫截面是圓形的。

在懸索上在等距離的位置上要加上索夾，事先計(jì)算好長(zhǎng)度的懸掛索被架在索夾上。這些懸掛索的另一端將來(lái)要固定橋面，使用專(zhuān)門(mén)的起重機(jī)，橋面被一塊接著一塊地掛在懸掛索上。這個(gè)起重機(jī)可以自己掛在懸索上或掛在特別的臨時(shí)的索上。橋面可以從橋下的船上吊起或從橋的兩端運(yùn)到它們應(yīng)該放到的地方。當(dāng)所有橋面被掛上后，通過(guò)調(diào)節(jié)懸索可以使橋面達(dá)到計(jì)劃的曲線(xiàn)。一般水面上的橋的橋面呈拱形，以便橋下船只通行。陸上的懸索橋的橋面一般是平的。橋面完成后可以進(jìn)行其它細(xì)節(jié)工作，比如排水防水系統(tǒng)、伸縮縫、裝燈、欄桿、涂漆、鋪路等等。