摘要：懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一，可以說是跨千米以上橋梁的唯一橋型（從目前已建成橋栗來看說是唯一橋型）。近年來，我國陸續(xù)修建了數(shù)座大跨度懸索橋。但國內(nèi)目前尚無對(duì)此類橋使用和養(yǎng)護(hù)維修方面的規(guī)范。本文針對(duì)懸索橋作了簡要的介紹，同時(shí)還對(duì)懸索橋懸吊系統(tǒng)的檢查和養(yǎng)護(hù)維修方法也給予了一定的探討。

　　我國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20世紀(jì)90年代初，我國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——江陰長江大橋，主跨1385m.由此可見，現(xiàn)代懸索橋在我國已具有相當(dāng)規(guī)模和水平，巳進(jìn)人世界懸索橋的先進(jìn)行列。

　　一、懸索橋的發(fā)展現(xiàn)狀

　　懸索橋是特大跨徑橋梁的主要形式之一，可以說是跨千米以上橋梁的唯一橋型（從目前已建成橋梁來看說是唯一橋型）。但從發(fā)展趨勢上看，斜拉橋具有明顯優(yōu)勢。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)，也可以同斜拉橋競爭。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，設(shè)計(jì)方案之一是懸索橋，其主跨3500m.當(dāng)然還有規(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)3500m時(shí)，動(dòng)力問題將是一個(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)過近兩年運(yùn)行和測試，結(jié)構(gòu)性能良好，特別是兩種橋型交接部位的處理，較為合理。

　　二、懸索橋的總體設(shè)計(jì)

　　懸索橋適用于大跨度的橋梁結(jié)構(gòu)。橋面是由鋼纜和吊索來承受，作為橋面主要結(jié)構(gòu)物的加勁梁的跨度相當(dāng)于吊索的間距。成為一個(gè)小跨度的彈性支承連續(xù)梁，所以主跨的大小與加勁梁剛度沒有很直接的關(guān)系。而作為承受橋面的關(guān)鍵構(gòu)件的銅纜是由塔支承著并由強(qiáng)大的錨碇錨固著，只有塔和錨碇的穩(wěn)定才能使鋼纜來承受橋面上的各種荷載。因此，懸索橋在適合的地形、水文和地質(zhì)條件下都可以建造，只是造價(jià)比較高。往往適用于其他橋型難以適用的特大跨徑橋梁。以目前來說，當(dāng)主跨超過700m的橋，幾乎都是懸索橋。而小于700mm的跨徑中，懸索橋和斜拉橋還是有很大的競爭力，有好的地質(zhì)條件，錨往往比較輕易建造。

　　橋梁總體設(shè)計(jì)是一個(gè)很復(fù)雜的問題，首先要適應(yīng)地形、水文、地質(zhì)等自然條件的限制，也要符合橋面交通和通航的使用要求。本文主要以50年代以后建的懸索橋進(jìn)行分析，因?yàn)樗鼈兂浞治�取Tacorna大橋被風(fēng)吹毀的教訓(xùn)，以下討論的參數(shù)僅僅是一般情況的參考值，對(duì)于有非凡條件和非凡要求不必苛求。

　　1、跨度比

　　跨度比是指邊孔跨度與主孔跨度的比值。其中對(duì)單跨懸索橋而言邊孔跨度可視為主塔至錨碇散索鞍處的距離，跨度比受具體橋位處的地形與地質(zhì)條件制約，每座橋都不同。如三跨懸素橋的跨度比就比單跨懸索橋的大一些，這是為了減少邊孔的水中墩并減少主孔跨徑。

　　由以上兩表看來，三跨懸索橋跨度比一般在0.25～0.4之間，但世界上最大的懸索橋——明石海峽大橋在0.51.單跨懸索橋跨度比一般在0.2～0.3之間。為了使在恒載條件下，主纜在塔兩側(cè)的水平力相等，要求主纜與塔兩側(cè)的傾角相等，單跨的懸素橋的邊跨主纜是直拉式，因此，一般情況單跨的邊主跨比應(yīng)該比三跨懸素橋小，單跨的邊跨跨徑與散索鞍位置還有很大的關(guān)系。

　　從結(jié)構(gòu)特性方面來考慮，假設(shè)主孔的跨度以及垂跨比等皆為定值，在用鋼塔時(shí)懸索橋單位橋長所需的鋼材重量隨跨度比減小而增大；當(dāng)用鋼筋混凝土塔時(shí)，跨度比減少增加的延米用鋼量很小，當(dāng)跨度比由0.5～0.3時(shí)，增加用鋼量約5％，跨度越大時(shí)，增加鋼用量的百分比越小。

　　2、垂跨比

　　懸索橋的垂跨比是指主纜在主孔內(nèi)的垂度和主孔跨度的比值，垂跨比的大小對(duì)主纜中的拉力有很大的影響，因此它在較大程度上影響著主纜的用鋼量、結(jié)構(gòu)整體剛度、主孔豎向和橫向的撓度。垂跨比與主纜中的拉力和塔承受的壓力呈反比。垂跨比與塔的高度也有直接影響，它們呈正比關(guān)系。垂跨比越大，懸索橋豎向撓度和橫向撓度都加大。一般都在1／10～1／11之間，鐵路橋更小一些。

　　懸索橋的主纜垂跨比除了對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度有影響以外，它對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性也有一定的影響。懸索橋的豎向彎曲固有頻率∞b將隨垂跨比的加大而減低；懸索橋的扭轉(zhuǎn)固有頻率；將隨垂跨比的加大而增高；懸索橋扭轉(zhuǎn)與堅(jiān)彎固有頻率比也將隨垂跨比的加大而有顯著的增大；懸索橋的極慣距將隨垂跨比的加大而減小。

　　3、寬跨比

　　寬跨比是指橋梁上部結(jié)構(gòu)的梁度與主孔跨度的比值，對(duì)于一般橋型的中小跨度而言，可控制在大于1／30左右，有足夠的橫向剛度。由于橋梁寬度一般由交通要求確定的，對(duì)于特大跨度橋梁就很難保證這個(gè)要求了。在統(tǒng)計(jì)的懸索橋資料中1000m以上跨徑的寬跨比都小于1／30，甚至達(dá)1／60，雖然有些橋梁為了增加抗風(fēng)穩(wěn)定性，在風(fēng)嘴外側(cè)再增加挑板或在中心分隔加寬并透風(fēng)。從表面上來看是加了粱寬，但實(shí)際是改善氣流條件，增加抗風(fēng)穩(wěn)定性而不是為了增加橫向剛度的。

　　4、加勁粱的高寬比與高跨比

　　加勁梁的梁高和粱寬之比與梁高與主孔跨度之比是密切相關(guān)的兩個(gè)指標(biāo)，由于加勁梁的受力狀態(tài)是多跨彈性支承連續(xù)梁，看來梁高和主孔跨徑不是那么密切，但是從風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定性來看，還要考慮加勁梁要有足夠的抗扭剛度，以反抗渦激共振的發(fā)生。

　　在過去不需要雙層交通時(shí)，也有用箱梁和板粱斷面。非凡是Tacoma橋由于采用版梁斷面，流線型很差，在不大的風(fēng)速下被風(fēng)吹得扭曲失穩(wěn)而破壞。實(shí)際上高寬比和高跨比是存在一定的矛盾的。在橋面寬度確定以后，梁高小一些，斷面的流線型可以好一些，有利于風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定，但高度太小會(huì)導(dǎo)致加勁粱的抗扭剛度削弱太多，輕易導(dǎo)致渦振和抖振的發(fā)生產(chǎn)生結(jié)構(gòu)疲憊，人感不適及行車不安壘。為此還要控制高跨比。在設(shè)計(jì)中初選加勁梁斷面方案后，對(duì)于特大橋應(yīng)做風(fēng)洞的節(jié)段模型試驗(yàn)，修改斷面、測定各種參數(shù)進(jìn)行抗風(fēng)驗(yàn)算和各類風(fēng)振分析。非凡要注重風(fēng)向帶有一定攻角時(shí)，加勁粱斷面的流線型“鈍化”，風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定性要差一些。對(duì)于特大跨度的橋或高風(fēng)速地區(qū)的橋梁，采用如同墨西拿海峽大橋方案，做成左右兩個(gè)能適應(yīng)風(fēng)流線型的橋面系，利用寬的中心分隔帶透風(fēng)解決風(fēng)動(dòng)穩(wěn)定。

　　5、加勁染的支承體系

　　加勁梁的支承體系主要有主跨單孔簡支，主邊跨三孔連續(xù)或三跨雙鉸以及兩跨簡支或連續(xù)。三跨連續(xù)能減小橋面變形，包括支座處的轉(zhuǎn)角、伸縮量和跨中撓度，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，多用于鐵路橋梁中。但是邊跨采用鋼加勁梁，邊跨的造價(jià)大約是預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁的兩倍，所以國內(nèi)公路懸索橋邊跨多用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)粱。

　　為了進(jìn)一步減少跨中撓度和加勁粱伸縮量，1959年法國Tancarville橋首創(chuàng)采用主跨叫點(diǎn)將主纜和加勁梁直接固結(jié)的方法。相當(dāng)于增加一個(gè)半剛性的支承點(diǎn)，使用這種方法使該橋可以減少非對(duì)稱荷載作用下的撓度值，提高縱向位移的復(fù)原力。減少正常情況下活載引起的振動(dòng)以及風(fēng)荷載和地震荷載引起的縱向變位量。以后的丹麥大海帶橋，瑞典高海岸橋，東京灣彩虹橋等也都采用了主纜和加勁梁在跨中直接固結(jié)的方法，他們有的是用大夾具來箍結(jié)，也有的用短斜索和端斜索來固結(jié)，都起著相同的作用。