噪聲的生理效應

[拼音]：xuansuoqiao

[英文]：suspension bridge

也稱吊橋。主要承重結構由纜索（包括吊杆）、塔和錨碇三者組成的橋樑。其纜索幾何形狀由力的平衡條件決定，一般接近拋物線。從纜索垂下許多吊杆，把橋面吊住，在橋面和吊杆之間常設定加勁樑，同纜索形成組合體系，以減小活載所引起的撓度變形。

現代懸索橋，是由索橋演變而來（見橋樑工程發展史）。適用範圍以大跨度及特大跨度公路橋為主，是當今跨度超過1000米的唯一橋式。

結構主要型別

（1）不設加勁樑的柔式懸索橋（圖1a），僅在活載對恆載的比值較小時採用；

（2）只主跨吊於懸索並在該跨設加勁樑（圖1b），如有邊跨則邊跨用獨立的簡支樑；

（3）三跨吊於懸索，加勁樑為三跨簡支樑（圖1c）；

（4）三跨吊於懸索，加勁樑為三跨連續樑（圖1d）；

（5）自錨式懸索橋（圖1e），和組合體系橋中的系杆拱相似，其懸索的水平拉力不傳給錨碇基礎，而是傳給加勁樑；

（6）纜索中段同加勁桁架上弦合為一體（圖1f），在纜索用眼杆組成時，構造並不複雜，可節省材料並提高剛度。

構造

纜索

過去曾用竹索、鐵索、調質鋼眼杆，現主要使用冷拔碳素鋼絲製成下列三種形式：

（1）平行絲大纜，常用J.A.羅布林所發明的“空中編纜法”就地製造，現今跨度750米以上的橋都使用此法；

（2）由鋼絲繩組成的鋼絲繩纜，施工較快，但其彈性模量較低，只適用於跨度較小的橋；

（3）由平行鋼絲繩股組成的大纜，繩股可在工廠預製，保持了平行絲大纜的優點，並在施工上有所改進。

空中編纜法是在纜索全長範圍內設定一無端繩圈，將攜絲滑輪固定其上。再將一岸橋頭的捲筒（絲盤）鋼絲引套於攜絲滑輪，驅動無端繩圈，即將兩股鋼絲帶到對岸。對岸將鋼絲卸下套在錨固用的靴跟形鑄件(索靴)上，並將對岸的捲筒鋼絲引套於攜絲滑輪，驅動無端繩圈，將對岸的鋼絲帶回原岸。在同一纜索內的所有鋼絲都這樣編好後，在纜索截面外圍用若干千斤頂將鋼絲擠緊，再用軟鋼絲密纏，使其幾何尺寸穩定，並具有良好抗鏽性。採用這一構造的美國布魯克林橋，建於1883年，其纜索至今完好。

塔

以往曾用石塔，今則以鋼塔為主，有時也用鋼筋混凝土塔。到60年代，美國仍採用鉚接多室鋼箱形截面，英國則開始採用栓焊結構，並將箱形截面從多室改為單室，以節約鋼材。因纜索在塔頂有一轉角，其支承須設鞍式構造（稱為索鞍）。當橋承受荷載時，索鞍將因兩側纜索伸長量不等而發生縱向線變位。由於將底端固定於橋墩的鋼塔能在塔頂發生相應的彈性變位，故索鞍可以固結於塔頂；對於不能發生較大彈性變位的“剛性塔”，其索鞍下需設輥軸，使之像樑式橋活動支座那樣活動（見橋樑支座）。

錨碇

纜索的拉力通過灌築在混凝土中的鋼質構件傳遞給混凝土和地基。當地基為堅實岩層時，只需順纜索方向鑿一隧道（坑洞），將固定纜索的鋼質構件置於其中，再用混凝土將隧道填實即成。這種錨碇稱隧道式。當地基沒有岩層可利用時，則需灌築巨型混凝土塊，憑重量及相應的摩阻力來抵抗拉力。這種錨碇稱重力式。

懸索橋概況

當前世界上的懸索橋以美國最發達；英國次之，並於最近建成世界上最大跨度的懸索橋。日本則有幾座大跨度公鐵兩用懸索橋正在施工。

美國懸索橋

美國在1883年建成主跨為 487米的布魯克林橋，是早期著名的懸索橋，採用從塔頂輻射至加勁樑的許多斜纜，以增加抗風穩定性，雖不甚美觀，卻從構造上提供了抗禦風害的榜樣。1909年建成的曼哈頓橋（主跨為448米），採用了“撓度理論”，即在內力分析中將荷載使結構產生撓度的影響考慮進去，它標誌著長跨懸索橋在靜力分析上的成熟。在1931年跨越哈得孫河的喬治·華盛頓橋，以單層橋面8條車道通車，其主跨為1066.8米，一躍而為前紀錄安巴薩德橋跨度564米的兩倍。它是按雙層車道設計，加勁樑採用桁架式，另有6車道佈置在下弦。全橋有纜索4根，每根外徑為0.9米，各由直徑5毫米的鋼絲26474根組成。分為左右兩對，中心距為32.31米，對主跨度的比為1:33。在其以8車道通車的30年內，它的加勁桁架尚未建造，以“柔式”懸索橋的輕盈姿態成功地抵抗了風力的襲擊。嗣因交通量增長，在1962年按原計劃將加勁樑及下層橋面建成。1937年建成的金門橋主跨更大，為1280.2米，加勁樑仍取桁架式(高度為7.62米)，橋的寬跨比降到1:47。它在風力作用下的振幅已引起注意。1940年建成的塔科馬海峽(Tacoma Narrows)橋，主跨為853.4米，加勁樑採用鋼板樑式，高度僅2.42米，高跨比為1:350，寬跨比更降到1:72，由兩道鋼板樑和一層不透風橋面組成的開口截面橋跨結構（橋身），其抗扭能力很弱。當風從側面吹來時，因橋身的阻擋，分為上下兩股不穩定的旋渦越過橋身，旋渦對橋身的吸力和壓力產生扭矩和彎矩，使橋身振動加劇。1940年11月7日，在風速僅19米/秒的持久襲擊下，橋面上下振幅近9米，左右扭轉達45°角，加勁樑、橋面、吊杆相繼破壞。這就是聞名的塔科瑪橋事故。對於有50年不曾發生這類風害事故的橋樑界來講，這是使人震驚的大事故。事後美國學者在進行空氣動力穩定理論研究和風洞試驗的基礎上，提出防止懸索橋風害的兩項措施：

（1）用透風結構削弱渦流的吸力及壓力。例如採用桁架式加勁樑，在橋面設定透風縫。

（2）提高橋身結構的抗扭及抗彎剛度。例如加寬橋身，加高加勁桁架樑，在左右兩主樑間設定強大的聯結系。1950年採用這兩項措施利用原橋墩將塔科馬新橋建成後，美國繼續在懸索橋興建中取得新成績，如1964年建成了主跨為1298.2米的韋拉扎諾海峽橋。（見彩圖）

英國懸索橋

1879年的英國泰灣 (Firth Tay)橋的風害事故（見橋樑事故），曾使歐洲人對於易遭風害的懸索橋避而不談達70年之久。到50年代，在美國對塔科馬橋的事故研究取得進展時，英國人對於興建福斯灣橋和塞文河橋展開研究。福斯灣橋主跨達1006米建於1964年，在抗風措施中採用了美國建議，加勁樑用桁架式。但為減輕恆載、節省鋼材，其主橋採用正交異性鋼橋面板。從風洞模型試驗得知：若將加勁樑做成扁平而兩頭尖的流線箱型，使風力分成上下兩股，則幾乎不發生渦流而沿其表面滑過，從而結構所受的風壓、扭矩、彎矩都可以大大減小。塞文河橋於1966年建成，在加勁樑設計方面採用了這一建議，其上緣按正交異性板佈置，兼充橋面（圖2）;因其所受的風壓減小，纜索和塔相應受力減小，使其用鋼量更為節省。儘管塞文河橋主跨986.6米約為福斯灣橋主跨的98％，但其用鋼量（14490噸）僅為後者的65％。它的吊杆稍形傾斜，可對鋼纜和橋面間的相對位移起約束作用，並增加了結構體系的剛度，有助於橋面震盪的衰減，但吊杆佈置及構造稍嫌複雜。

此後，丹麥小貝爾特橋（主跨600米）、土耳其博斯普魯斯海峽橋（1973年建，主跨1074米）、英國亨伯橋都因採用流線型焊接箱梁而在經濟上受益。斜張橋也吸取了這一經驗。最近風洞模型試驗結果又提出：若在加勁樑橫截面兩端設定風嘴（尖角）或導流器，並減小樑高對寬度之比，則對抗風效能的改進更為有益，而對保持下緣連續，使樑截面呈閉合箱形，則無必要。（見彩圖）

日本懸索橋

從60年代起，日本對興建長跨懸索橋很積極。1973年將主跨 712米的關門橋建成，為在本州、四國間興建三條聯絡橋的工作提供了經驗。三條聯絡橋中，有兩條的橋樑為公鐵兩用橋。鳴門公鐵兩用懸索橋主跨876米，已於1985年建成。明石海峽公路橋的主跨計劃達1990米，由於鐵路活載產生的加勁樑樑端伸縮量和角變位相當大，特採用緩衝樑，使這兩種變位分散；為改進抗風效能，結構的形狀及尺寸均用風洞模型試驗決定；為改進抗地震效能，進行了動力模型試驗及振動分析；為避免疲勞開裂，進行了桁架節點大型試件疲勞試驗。

中國懸索橋

20世紀30～40年代，中國開始採用鋼絲繩纜修建懸索橋。1940年建成的滇緬公路昌淦瀾滄江橋的主跨為135米，用輕型鋼桁架做加勁樑。1948年在雲南建成繼成橋，為跨度140米的柔式懸索橋。中華人民共和國成立後，1951年在四川瀘定建成大渡河新橋，跨度為130米。其後30多年來曾建成一批懸索橋，如在四川省渡口市建成跨度172與185米的懸索橋各一座；又如1969年在重慶建成了朝陽橋，主跨186米，為了消滅加勁樑的S形撓曲，採用了雙懸索式，加勁樑是由鋼筋混凝土橋面板和鋼樑結合而成的箱形樑（見實腹樑橋）。1985年在西藏建成的達孜拉薩河橋跨度達415米。

參考書目

H.Shirley-Smith，The World'sGreatBridɡes，PhoenixHouse，London，1964.

小西一郎著，戴振藩譯：《鋼橋》⑤，人民鐵道出版社，北京，1981。（小西一郎編，《鋼橋》，丸善株式會社，東京，1976。）