如何看待浙江諸暨浣紗大橋的混凝土斜拉板設計?

01-11

浙江的浣紗大橋用混凝土板做受拉構件,好像用了預應力鋼筋.但是混凝土的受拉比受壓差好多嗎，是考慮經濟因素還是這樣的結構本身就合理了?

Update-1 2013-10-15

Update-2 2013-10-17（更改了徐騰飛老師提出的幾個問題）

Update-3 2013-10-18（更新存在爭議的裝飾斜拉橋資料）

1. 這是一座什麼橋

目前看來我還是很適合回答本題的，最近正在學習斜拉橋體系，經常與老師討論此類問題，同時手頭還有一座與之相似的橋樑的圖紙。

題主在認識這個問題上存在一定的誤區，在我看來，認識、分析一座橋，最好按以下順序：

結構層次，判斷結構體系
構件層次，分析各構件的受力特點
材料層次，分析材料受力狀態

2. 結構體系判斷

廣義的來說，這座橋是一座斜拉橋，但不是典型的斜拉橋。把南浦大橋、南京長江二橋、蘇通大橋等看做典型斜拉橋，那麼典型斜拉橋的特徵是：

主跨大，300-1000 m
主塔高，100-300 m
密索體系，豎向荷載完全由拉索承擔
主梁由拉索彈性支承，只承擔局部荷載

顯然本橋與以上典型特徵均不相符：

主跨50-60 m，是不是接近一個NB簡支梁的跨度（百度地圖測距）
主塔30-40 m，目測
「稀索」體系，塔-梁-墩固接（目測，不一定準確）

話歸正題，這種橋在傳統意義上為：斜板型矮塔斜拉橋，源於瑞士Ganter Bridge。

在前沿研究中，這種橋是典型的索輔體系橋樑，典型的案例有瀋陽三好橋：

請注意，以上的體系劃分不是玩文字遊戲，看圖片也不能局限於形式，而要看到其結構體系的本質。索輔體系橋樑與斜拉橋的本質區別在於，以梁為主，以索為輔。

這一類橋樑特點在於，跨度小，主梁剛度大，在50-100米的跨度內，混凝土主梁自身可以承擔相當大的荷載，而不像斜拉橋中那樣，主梁只作為橋面系。以三好橋為例，主梁跨度100 m，承擔60%荷載；鋼塔高度50 m，斜拉索承擔40%荷載。由於承重體系的不同，索輔橋樑與普通斜拉橋在設計、施工上存在相當大的差別。

對於本橋，主跨僅50-60 m，斜拉板更多的作為主梁的體外預應力加勁，故實際承擔拉力的不是整個混凝土板，而是內包的斜拉索，混凝土的功能下面詳述。不必從結構設計原理的角度來考慮預應力混凝土受拉構件設計的問題了。

3. 構件分析，斜拉板 VS 斜拉索

本橋的斜拉板與三好橋的斜拉索本質是一樣的，混凝土更多的是外包層，那麼為什麼要加這一層外包呢？以下是一座橋樑的兩張不同方案，斜拉板設計和斜拉索設計在結構體系上是一致的，跨度及主梁結構都差不多，區別僅在於拉索設計。

以下斜拉板設計的思路及優勢摘自某設計說明書：

主橋結構美觀新穎，線形流暢。（與傳統橋型相比）

採用剛構體系，減少了支座的養護工作量。伸縮縫的數量較方案一少，橋樑結構的的整體剛度大，梁、塔變形皆較小，行車舒適性更優。（與簡支體系相比）

採用了斜拉板，可大大減少主梁的預應力鋼束用量，預應力拉索由於有了外包混凝土的保護，活載應力變幅小，可以不考慮疲勞問題，鋼束的使用應力可以提高到0.7 R ，可節約大量的鋼絲；耐久性好，沒有腐蝕問題。

各拉索的錨固點在樑上較為分散，減少了應力集中程度，設計和施工均較容易處理。

低塔的同時也降低了板的高度，相應地減少了板的斜向支承長度和板的自重內力，減少了板的混凝土工程量和重量。板的剛度大，能很好地抵抗板身自重彎矩。

拉索斜度較大，因而水平分力較大，可以更好地抵消主梁靠近塔段負彎矩引起的拉力，為採用等截面創造條件。

克服了拉索本身的振動問題，而且改善了全橋的風振性能。

綜上，與斜拉索方案相比，

斜拉板剛度大，解決了斜拉索疲勞、振動、應力集中、提高拉索強度潛力；
混凝土保護了斜拉索，避免了腐蝕，增強耐久性。

與簡支梁/連續梁相比，

有效分擔主梁荷載，避免連續梁跨中下撓問題，行車平順；
實現主梁等截面設計，避免了連續梁在支點粗重的外形。

最後，還具備了景觀優勢，這也是本橋為何採用這種「匪夷所思」的設計的原因所在。

結構設計在於結構體系優化、構件受力合理、充分發揮材料性能，再加上一些創意，就能設計出一座安全、經濟、實用、美觀的橋樑。

4. 問題更正

第一次回答後，徐老師指出了一些問題，在此做出更正。知錯能改，鼓勵鼓勵吧。

"混凝土主梁自身可以承擔相當大的荷載，而不像斜拉橋中那樣，主梁只作為橋面系。"（我）

原文這句話表述有誤，由於斜拉索的水平分力，斜拉橋主梁按偏壓構件設計，因此不只是橋面系的功能。我想表達的是，斜拉橋的豎向荷載基本由斜拉索承擔，而不是主梁。

鋼絞線的疲勞問題可以緩解的話，混凝土的疲勞呢，混凝土一旦疲勞開裂，鋼絞線鏽蝕換索這是個麻煩事。錨固點或者說板與主梁的交接節點，受力會很複雜，很可能就會疲勞開裂（徐）

我查到的文獻也談到了這類橋樑的缺陷：

斜拉板有更高的安全度，結構性能較好，但同時因為自重的增加引起地震時慣性力的增大，收縮和徐變的反應也變得複雜，且無法更換預應力鋼筋，所以這種橋樑有逐漸減少的趨勢。（文獻）
這麼小的跨度談抗風，這是耍流氓。（徐）

在本橋問題上，抗風不是顯著考慮。但在最初的瑞士的大跨度山谷橋Ganter Bridge設計中，很可能與抗風設計有關。

這麼矮的橋塔，板索給主梁的巨大水平力，會引起主梁的穩定性問題。（徐）

這一點，我暫時無法判斷。

5. 裝飾性假斜拉大爆料

@葉水楓提到的裝飾假斜拉/假拱確實存在，下面就以輕鬆的心態隨意欣賞這些糊弄外行人的「神作」吧。真假自己判斷。

欣賞之餘，這些裝飾構造設計也不容易，還要考慮如何把塔柱立起來，不能讓風吹倒吧，但還不能影響主梁受力。拉索不能張緊（影響結構受力），也不能鬆弛（給使用者帶來不安全感）……

總是，這裡學問也多了，自己琢磨吧。6. 遼陽北工大橋資料

以上幾座裝飾景觀橋中最具爭議的為最後一座裝飾索假斜拉橋，這座橋實為遼陽北工大橋。實橋資料和圖片如下。

主體結構為預應力混凝土連續箱梁橋，橋樑總長720m。共5聯，其中西側一聯為3x45=135米；中間三聯為3x50=150米；東側一聯為3x45=135米。裝飾矮塔斜拉結構部分共設有三對橋塔，橋塔間距為150米。橫橋向塔間距25.4m。橋塔高度為28米。
橋樑有索區寬為37m，其布置形式為4.5m(人非混行道) +2.5m（索區）+23m(機動車道) +2.5m（索區）+4.5m（人非混行道）=37m；

這座斜拉構造是真是假、僅從效果圖和外觀很難判斷。

實際這是在已經建成的在役橋樑基礎上進行的景觀改造。三個塔設在了中間三聯3x50=150米處，因此每個塔的斜拉索在一側各覆蓋1.5個橋跨。

謝邀

我在網上沒有搜到太多關於這座大橋的資料。

從你提供的這幾張圖片上看，有幾個概念先要明確。

受拉的肯定不是混凝土，絕對不可能是素混凝土。

混凝土中肯定是有鋼筋，而且可能有高強鋼絞線（也就是你說的預應力鋼筋）

從圖中，看不出鋼筋或者鋼絞線與混凝土是如何粘結的。

如果是無粘結，在混凝土中留有管道穿過鋼絞線，那這個橋就是一座典型的斜拉橋。

混凝土起得作用是裝飾與保護鋼絞線防止鏽蝕的作用。

如果有有粘結的，那就是用預應力鋼筋混凝土構件來受拉。比起單純的鋼絞線受拉，混凝土也是起到了一個裝飾盒保護鋼絞線的作用。

不出意外應該是座矮塔斜拉橋，拉筋部分做了保護處理，看上去好像混凝土澆築的一樣。我這兒手頭就有一個類似的橋，但是拉筋沒做保護，加個保護層就跟這個橋效果一樣了。前面@徐騰飛老師和@馬騁工程師提到的觀點我贊同！

矮塔斜拉橋，還有一個名字叫做超劑量預應力橋，梁高已經不夠預應力筋起彎了，所以就伸出來做了斜拉索，混凝土只是保護層而已，斜拉索承擔30%左右的荷載。

你確定這是混凝土嗎？看起來像是鋼的。

如果是混凝土，是不是僅僅為了迎合業主審美做的裝飾呢？

如果不是裝飾，我能想到的受力優勢就是這個「拉索」可以承擔一定的彎矩

謝邀。

個人愚見該混凝土裡面包含有鋼筋或鋼絞線，這點和@徐騰飛老師說的一樣。更加詳細的答案只能參考設計說明或相關的工程人員才能給出了：）

作為住在這座橋邊上且看著這座橋建起來的諸暨人來說幾句吧，應該也可以給兩位提供一些資料 @馬騁@徐騰飛

1.拉板確實是鋼筋混凝土結構，且中間並沒有鋼絞索。

2.拉板是分段澆築的，最後把各段吊裝並連接起來，沒記錯（02-03年造的，當時我還在讀小學）的話最外側拉板由4段組成，裡面的拉板各3段。

3.整座橋的建造過程是先造中間的橋墩及橋塔，然後直接澆築橋身，最後才是把橋塔和橋身用拉板連接起來。

4.雖然當年《諸暨日報》稱該橋採用單塔斜面拉板技術，不過從以上幾點來看，我認為浣紗大橋本質上是座梁橋，拉板並不是主承力結構，換句話說，其實是用來裝飾的。

我想有一個因素很重要，就是領導的喜好，想要一定的景觀效果，又不想多投入，就做出這樣的東西來了。

我覺得無非就是在傳統的斜拉索外包一層混凝土，混凝土的強度是肯定無法承擔這樣大的拉力的，外面的混凝土也就是個裝飾作用吧!