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悬索桥的结构原理、力学性能及建造方法

一、原理

悬索桥中最大的力是悬索中的张力和塔架中的压力。由于塔架基本上不受侧向的力，它

的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。假如在计算时忽视悬索的

重量的话，那么悬索形成一个双曲线。这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。老的悬索

桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。现代的悬索一般是多股的高强钢丝。

二、结构

悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，许多桥梁使用这种结构方式。现代悬索桥，

是由索桥演变而来。适用范围以大跨度及特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结

构。是大跨径桥梁的主要形式。

悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，由悬索、索塔、锚碇、吊

杆、桥面系等部分组成。悬索桥的主要承重构件是悬索，它主要承受拉力，一般用抗拉强度

高的钢材（钢丝、钢缆等）制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度，并具有用料省、自

重轻的特点，因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大，跨径可以达到1000米以上。

1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米，是目前世界上跨径最大的桥梁。悬索桥的

主要缺点是刚度小，在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动，需注意采取相应的措施。

三、性能

按照桥面系的刚度大小，悬索桥可分为柔性悬索桥和刚性悬索桥。柔性悬索桥的桥面系

一般不设加劲梁，因而刚度较小，在车辆荷载作用下，桥面将随悬索形状的改变而产生S

形的变形，对行车不利，但它的构造简单，一般用作临时性桥梁。刚性悬索桥的桥面用加劲

梁加强，刚度较大。加劲梁能同桥梁整体结构承受竖向荷载。除以上形式外，为增强悬索桥

刚度，还可采用双链式悬索桥和斜吊杆式悬索桥等形式，但构造较复杂。

桥面支承在悬索（通常称大揽）上的桥称为悬索桥。英文为SuspensionBridge，是“悬

挂的桥梁”之意，故也有译作“吊桥”的。“吊桥”的悬挂系统大部分情况下用“索”做成，

故译作“悬索桥”，但个别情况下，“索”也有用刚性杆或键杆做成的，故译作“悬索桥”不

能涵盖这一类用桥。和拱肋相反，悬索的截面只承受拉力。简陋的只供人、畜行走用的悬索

桥常把桥面直接铺在悬索上。通行现代交通工具的悬索桥则不行，为了保持桥面具有一定的

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平直度，是将桥面用吊索挂在悬索上。与拱桥用刚性的拱肋作为承重结构不同，其采用的是

柔性的悬索作为承重结构。为了避免在车辆驶过时，桥面随着悬索一起变形，现代悬索桥一

般均设有刚性梁（又称加劲梁）。桥面铺在刚性梁上，刚性梁吊在悬索上。现代悬索桥的悬

索一般均支承在两个塔柱上。塔顶设有支承悬索的鞍形支座。承受很大拉力的悬索的端部通

过锚碇固定在地基中，也有个别固定在刚性梁的端部者，称为自锚式悬索桥。

四、特点

相对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比较少的物质来跨越比较长的距离。悬索桥可以造

得比较高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可

以在比较深的或比较急的水流上建造。

悬索桥比较灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比较稳定的桥在这些地区必须更加

坚固和沉重。

悬索桥的坚固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断。

悬索桥不宜作为重型铁路桥梁。

悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，假如地面本身比较软的话，塔架的地基必须

非常大和相当昂贵。

悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换。

五、建造方法

假如塔架要建在水上的话，在塔架要站