摘要：近些年来我国经济和科学技术处于高速发展时期，社会水平得到大幅度提升，于道路交通方面的需求也不断增加，因此桥梁建设无论是规模还是数量都得到持续增长。桥梁不仅作为道路交通中的基础建筑而存在，而且是城市经济发展水平的直接表现形式。近些年来桥梁跨度不断增大，比如斜拉桥和悬索桥，都是对钢材预应力性能进行充分应用的大跨度桥梁。本文以实际案例为依据探究斜拉桥和悬索桥的受力性能。
关键词：斜拉桥；悬索桥；受力性能
交通工程中的基础建筑当属桥梁，其根本作用是连接河流两岸甚至海峡两岸。此外跨越障碍的目的也得以达成。桥梁的诞生和发展促使交通便利程度的不断提升，并且可一定程度推动地方经济的发展。当前阶段桥梁的建设更是完美融合经济学、美学以及力学的各类观点，逐渐成为可代表地区经济水平的基础建筑。随着我国经济的不断发展，对于桥梁建设方面的要求随之提升，桥梁跨度不断增加。近些年预应力结构在桥梁结构的应用十分瞩目，也就是现阶段的高强度预应力拉索，从而推动了斜拉桥与悬索桥的快速发展，下面本文就斜拉桥与悬索桥的受力性能展开分析。
一、斜拉桥受力特点分析
斜拉桥对拉索进行利用，并通过拉索将落于桥面的荷载力向桥塔传递。承弯的梁体、承压的塔以及受拉的索是桥梁结构的主要组成部分。由于此种桥梁结构受拉索数量较多，因此降低了支墩数量，进而对量内的弯矩进行降低，其自重也相对较低，建筑材料得到节省。广东省肇庆市阅江大桥起点位于肇庆端州区古塔路与端州路交叉路口，主要沿古塔路高架，跨越西江，在南岸高要乌榕村与世纪大道（S272）衔接。
通过受力特点对斜拉桥受力结构进行分析，可得出结果桥梁结构中的众多斜拉索将斜拉桥主跨承重大梁的承载力进行分担，并最终落至桥梁两侧桥塔位置，由此可以得出拉索于桥塔两侧分布的作用。主梁承受荷载及主梁自重的力均是垂直向下，借助桥塔两侧的拉索对其进行平衡。
二、悬索桥受力特点分析
日常见到的吊桥即为悬索桥，桥面借助拉索的力量悬挂于桥塔上，拉锁采用锚固的方式在两岸桥梁部分进行固定，吊杆、主缆、塔桥以及锚碇构成整体结构。由悬索桥的字面意思可以得知，悬索为此种桥梁结构的主要构件，也是桥梁各种力的主要承担部分。对材料的强度优势最大限度进行利用是悬索桥最为显著的特点，而且此种桥梁结构耗材较少，相应的自重也就较轻。因此，借助此种优势，悬索桥跨越能力也就更大一些。通常情况下跨径均大于1000m。贵州省贵瓮高速清水河特大悬索桥桥位起终点桩号K69+261～K71+432.4，桥梁全长2171.4m，设计采用9×40（开阳岸引桥）+1130（单跨钢桁架梁悬索桥）+16×42（瓮安岸引桥）构造，主桥为主跨1130m的单跨简支钢桁架加劲梁悬索桥，主缆计算跨径258m+1130m+345m，引桥采用分幅设置，开阳岸引桥为9×40mT梁，瓮安岸引桥为16×42mT梁。
通过对受力特征进行分析可以得知，桥梁结构的主要承重件为主缆。主缆作为张力的主要承受部位，具有几何形状的特征，并利用此项特征改变影响体系平衡的各项因素。通常情况下物线为线索的几何形状。外荷载对悬索桥桥塔进行作用，因此其受压以轴向受压为主，并且使得桥塔中的弯曲内力最大幅度减小，以达到整个桥梁外荷载承受力提高的目的。悬索桥桥面通车所产生的弯曲内力由加劲梁进行承担，并且借助吊杆将此种荷载传递至主缆。轴向拉力的主要承担部分为吊杆，因此吊杆是连接劲梁和主缆的纽带。
三、桥梁案例分析
为了对相同条件下的悬索桥和斜拉桥受力性能进行对比，确保对比结果的准确度，先采用统一案例，但是分别采用不同的桥梁形式。将不同桥梁形式下的桥梁变形情况以及拉索受力情况作为依据对相应的比对结果进行计算。
1.工程简述
本次研究的桥梁为典性三跨连续桥梁，主跨径和边跨跨径分别为120米和50米。同时对悬索桥和斜拉桥两种模型进行构建，图1和图2分别为两种桥梁结构模型。由图可见，40米为桥塔上部高度值，20米为桥塔下部高度值。为了切实比对两种模型的实际性能，将悬索桥主缆、吊杆与斜拉桥撬锁采用同样的材料及截面，通过计算之后斜拉桥八根拉索长度与悬索桥吊杆、主缆及边缆长度和一致。
2.计算结果论述
借助科学方法对同等荷载条件下不同桥梁模型拉索承受张力进行计算，得出结果见表1、表2、表3所示，两种桥梁模型下主梁承受的内力则如表4所示。
表1 斜拉桥拉索张力计算结果
由受力角度对斜拉桥拉索和悬索桥主缆所承受的张力进行分析，二者对比前者所受张力明显更小一些，所以说采用同一种桥梁设计时斜拉桥结构可适当对截面尺寸进行降低。对桥梁自重和大部分荷载进行承担是悬索桥的主要受力特征，对比吊杆和主缆承受张力，明显是主缆承受更多，所以说实际应用过程中可结合工程实际情况考虑适宜的轻型材料，或者是对吊杆截面尺寸进行降低。斜拉桥拉索张力还存在一个显著特点，即高位置的拉索张力明显低于地位置的拉索张力，实际应用过程中可在对桥塔承载力及变形要求进行满足的前提下最大限度将桥塔高度提升。此外需要对经济型原则进行充分考虑。
主梁受力情况下，拉索锚固于斜拉桥的主梁位置，因梁弯矩普遍较大，因此桥塔附近位置内里相对较小，弯矩最大位置当属中跨。相比零杆而言，轴力和剪力在各处的浮动值非常小。最大值是悬索桥主梁弯矩位于杆塔附近区域时，岁桥塔两边的持续降低，数值在中跨到跨中阶段为上涨趋势，但与桥塔附近区域的弯矩值相比始终较小。同理，轴力和剪力在各处的浮动性也非常小。假如同样的桥梁设计，采用斜拉桥结构时可适当降低截面大小。但其受到斜拉受力特征的限制，所以相比悬索桥而言，斜拉桥跨越能力更小。
结束语
综合上述所言，本文主要对斜拉桥与悬索桥的受力性能进行分析。首先简单概述了斜拉桥和悬索桥的手里特征，然后借助实际案例对两种桥梁的模型进行构建，并经过一些列计算之后得出两种桥梁的受力性能。通过本文的探讨和计算为我国拉索于桥梁中的应用水平进行有效提升，从而推动我国桥梁行业的有序发展，不断提升桥梁跨度以及整体质量。
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论文作者:刘剑锋
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：悬索桥论文; 斜拉桥论文; 桥梁论文; 受力论文; 拉索论文; 吊杆论文; 荷载论文; 《基层建设》2018年第29期论文;