懸索橋

懸索橋，又名吊橋（suspension bridge）指的是以通過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。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，此外懸索對塔架還有一定的穩(wěn)定作用。假如在計算時忽視懸索的重量的話，那么懸索形成一個拋物線。這樣計算懸索橋的過程就變得非常簡單了。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鋼絲。

結(jié)構(gòu)

懸索橋的構(gòu)造方式是19世紀初被發(fā)明的，許多橋梁使用這種結(jié)構(gòu)方式�，F(xiàn)代懸索橋，是由索橋演變而來。適用范圍以大跨度及特大跨度公路橋為主，當(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度，并具有用料省、自重輕的特點，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。懸索橋的主要缺點是剛度小，在荷載作用下容易產(chǎn)生較大的撓度和振動，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，對行車不利，但它的構(gòu)造簡單，一般用作臨時性橋梁。剛性懸索橋的橋面用加勁梁加強，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（通常稱大攬）上的橋稱為懸索橋。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”不能涵蓋這一類用橋。和拱肋相反，懸索的截面只承受拉力。簡陋的只供人、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)。為了避免在車輛駛過時，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錨碇固定在地基中，也有個別固定在剛性梁的端部者，稱為自錨式懸索橋。

特點

相對于其它橋梁結(jié)構(gòu)懸索橋可以使用比較少的物質(zhì)來跨越比較長的距離。懸索橋可以造得比較高，容許船在下面通過，在造橋時沒有必要在橋中心建立暫時的橋墩，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)必須更加堅固和沉重。

懸索橋的堅固性不強，在大風(fēng)情況下交通必須暫時被中斷。

懸索橋不宜作為重型鐵路橋梁。

懸索橋的塔架對地面施加非常大的力，因此假如地面本身比較軟的話，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，在塔架要站立的地方首先要使用沉箱來排擠軟的地層，來建立一個固定的地基。假如下面的巖石層非常深無法用沉箱達到的話那么要使用深鉆的方式達到巖石層或建立非常大的人造的混凝土地基。這個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到橋面的高度。

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

鋼絲被牽引后要進行防銹處理，這樣多股高強度鋼絲被牽引，連接兩端的錨碇。一般這些鋼絲的橫截面是六角形的，它們被暫時地綁在一起，所有鋼絲被牽引后它們被一個高壓液壓機構(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，事先計算好長度的懸掛索被架在索夾上。這些懸掛索的另一端將來要固定橋面，使用專門的起重機，橋面被一塊接著一塊地掛在懸掛索上。這個起重機可以自己掛在懸索上或掛在特別的臨時的索上。橋面可以從橋下的船上吊起或從橋的兩端運到它們應(yīng)該放到的地方。當(dāng)所有橋面被掛上后，通過調(diào)節(jié)懸索可以使橋面達到計劃的曲線。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。橋面完成后可以進行其它細節(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。