五、懸索橋
    懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一,可以說(shuō)是跨千米以上橋梁的唯一橋型(從目前已建成橋梁來(lái)看說(shuō)是唯一橋型)。但從發(fā)展趨勢(shì)上看,斜拉橋具有明顯優(yōu)勢(shì)。但根據(jù)地形、地質(zhì)條件,若能采用隧道式錨碇,懸索橋在千米以內(nèi),也可以同斜拉橋競(jìng)爭(zhēng)。根據(jù)理論分析,就目前的建材水平,懸索橋的最大跨徑可達(dá)到3500m左右。已建成的日本明石海峽大橋,主跨已達(dá)1990m。正在計(jì)劃中的意大利墨西拿海峽大橋,TRANBBS設(shè)計(jì)方案之一是懸索橋,其主跨3500m。當(dāng)然還有TRANBBS規(guī)劃中更大跨徑的懸索橋。
懸索橋跨徑增大,如上所述當(dāng)跨徑達(dá)35O0m時(shí),動(dòng)力問(wèn)題將是一個(gè)突出的矛盾,所以,對(duì)特大跨橋梁,已提出用懸索橋和斜拉橋相結(jié)合的“吊拉式”橋型。在國(guó)外這種橋型目前還停留在研究之中,并未諸實(shí)施。然而,在我國(guó)貴州省烏江1997年底建成了一座用預(yù)應(yīng)力鋼纖維混凝土薄壁箱梁作為加勁梁的吊拉組合橋,把橋梁工作者多年夢(mèng)寐追求的橋型付諸實(shí)現(xiàn),這是貴州橋梁工作者的大膽嘗試,對(duì)推動(dòng)我國(guó)乃至世界橋梁建設(shè)都有巨大作用。烏江吊拉組合橋,經(jīng)過(guò)近兩年運(yùn)行和測(cè)試,結(jié)構(gòu)性能良好,特別是兩種橋型交接部位的處理,較為 理。
其實(shí)我國(guó)很早就開始修建懸索橋,究其跨徑和規(guī)模遠(yuǎn)不能同現(xiàn)代懸索橋相比。到了90年代初,我國(guó)才開始建造大跨懸索橋,例如:廣東汕頭海灣大橋,主跨452m,加勁梁采用混凝土箱梁;廣東虎門大橋,主橋跨徑888m,鋼箱懸索橋;正在建設(shè)的鋼箱懸索橋——江陰長(zhǎng)江大橋,主跨1385m。由此可見(jiàn),現(xiàn)代懸索橋在我國(guó)已具有相當(dāng)規(guī)模和水平,已進(jìn)人世界懸索橋的先進(jìn)行列。
懸索橋采用鋼箱作為加勁梁,在我國(guó)較為普遍。美國(guó)和日本的懸索橋的加勁梁一律用桁架。最有名的明石海峽橋,主跨1990m也是桁架加勁粱。歐洲人研究認(rèn)為,正交異性板鋼箱作為加勁梁,梁高矮,如同機(jī)翼一樣,空氣動(dòng)力性能好,橫向阻力小,大大減小了塔的橫向力;抗扭剛度大,頂板直接作橋面板,恒載輕,主纜截面可以減小,從而降低用鋼量和造價(jià)。我國(guó)一起步修建現(xiàn)代懸索橋,加勁梁就采用鋼箱,而對(duì)桁架梁作為加勁梁的優(yōu)劣并未作深人分析研究。在已修建的幾座懸索橋上,橋面瀝青鋪裝相繼出現(xiàn)了損壞現(xiàn)象,有的橋梁工作者反思認(rèn)為,一是鋼箱作為加勁梁還有一些方面值得改進(jìn),如鋼箱橋面板的局部撓度以及箱體的通風(fēng),降低鋼箱鋪裝層的溫度;二是桁架梁作為加勁梁,還有不少優(yōu)點(diǎn),如加勁梁剛度大,橋面溫度相對(duì)低,還可解決雙層TRANBBS交通等。用混凝土箱梁作為加勁梁的嘗試,國(guó)外有先例,在我國(guó)汕頭海灣橋也實(shí)現(xiàn)了??偨Y(jié)經(jīng)驗(yàn),也許不會(huì)再采用混凝土箱梁作為加勁梁了。
塔的材料,國(guó)外以鋼為主,我國(guó)以混凝土為主,近年來(lái)國(guó)外也有向混凝土發(fā)展的趨勢(shì),基礎(chǔ)多為鉆孔樁或沉井。
錨碇一般以重力式和地錨為主,少數(shù)地質(zhì)條件好的采用了隧道錨。深水錨碇往往采用沉井或地下連續(xù)墻。如江陰長(zhǎng)江大橋北錨,位于沖積層上,采用69m×51m帶有36個(gè)隔倉(cāng)的沉井,下沉深度達(dá)58m;日本明石海峽大橋神戶側(cè)錨碇采用環(huán)形地下連續(xù)墻基礎(chǔ),直徑85m,高73.5,槽寬2.2m。
懸索橋結(jié)合地形、地質(zhì)、水文可采用單跨懸吊、雙跨不對(duì)稱懸吊和三跨懸吊(簡(jiǎn)支和連續(xù)體系)。據(jù)查,世界上懸索橋多為單跨懸吊,其次是不對(duì)稱雙跨和三跨簡(jiǎn)支懸吊。三跨懸吊連續(xù)體系最少。丹麥大帶橋,三跨懸吊連續(xù),其跨徑為535m+1624m+535m;中國(guó)的廈門海滄大橋,三跨懸吊連續(xù),其跨徑為 230m+648m+23Om,可稱世界同類橋梁的第二位。
主纜的TRANBBS施工方法:空中紡線法(AS);索股法(PWS)。我國(guó)幾座懸索橋均采用PWS法。索股采用φ5mm鍍鋅鋼絲,由91或127根φ5組成一根索股,根據(jù)受力鋼纜由不同數(shù)量索股組成。
我國(guó)今后還會(huì)在長(zhǎng)江、海灣修建更大跨徑的懸索橋;一般加勁梁仍用鋼箱;塔、錨用混凝土,但應(yīng)對(duì)大體積混凝土水化熱的冷卻降溫措施加以研究;懸索橋風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定還需進(jìn)一步研究;鋼箱梁的橋面鋪裝,我國(guó)已建成的幾座懸索橋,都存在問(wèn)題,今后應(yīng)進(jìn)一步研究鋼箱梁橋面鋪裝材料、鋼箱除銹、清潔、鋪裝的粘結(jié)以及施工工藝等。