对悬索桥主缆及吊索张力的设计分析
【摘 要】自锚式悬索桥一直以它那优美的线性受到广大群众的喜爱，同时自锚式悬索桥与其他桥相比还具有较强的适应性，但是其受力特点与施工工序也与一般桥梁有所区别。由于自锚式悬索桥是在加劲梁与主缆架设安装后才进行张拉吊索，以至于桥内力状态受到吊索张力的很大影响。所以设计自锚式悬索桥的难点是对其吊索张力以及其主缆线形合理地计算与确定。本文将针对自锚式悬索桥吊索张力及其主缆线形的设计问题展开一系列研究与分析。
【关键词】自锚式悬索桥；吊索张力；主缆线形
传统式悬索桥的主缆部锚大多是直接固定在加劲梁上的，这种连接方式导致了吊索、主缆以及加劲梁三者间相互作用，形成了作用较强的上部结构体系，这也将导致桥的主缆线形与加劲梁的设计要受到吊索张力的很大影响。与此不同，自锚式悬索桥的设计理念是首先架设主梁，接着在架设主缆后进行吊杆张拉，这种“先梁后缆”的建造方式正是其独特之处。目前，自锚式悬索桥已有较强的竞争力，同时在世界范围掀起一波热潮。
1 自锚式悬索桥的发展过程
自锚式悬索桥的造型最早是由来自奥地利的工程师约瑟夫·兰格以及美国工程师查尔斯·班德芬构思出来的。1859年，兰格第一次提出自锚式悬索桥这种设计构想，并且与1867年申请了专利，但那时他没有没有采用将锚固定在梁的两端，而是将主缆锚设计在了主梁的跨中位置。直到1870年，第一座小型自锚式悬索桥才被设计并建造在波兰。到达1900年，德国开始兴起了对自锚式悬索桥的研究与建设。
在地质条件的限制下，科隆-迪兹桥——世界第一座主跨为185m的大型自锚式悬索桥于1915年在科隆的莱茵河上被德国设计师设计建造出来。如图1。
继科隆-迪兹桥后，德国在莱茵河上相继修建了4座自锚式悬索桥，其中以1929年竣工的主跨为315米的科隆-米尔海姆桥最为著名，是欧洲当时规模最大的悬索桥，如图2（该桥已于1945年拆除）。纵观历史上己建的多座自锚式悬索桥，除了美观因素外，桥址处地质条件不宜建庞大的锚碇成为该桥型获选的主要因素。
2 自锚式悬索桥的受力特点
自锚式悬索桥是一种柔性悬吊结构，是由主缆、加劲梁、吊索以及索塔等构件组成的。与传统的地锚式悬索桥不同，自锚式悬索桥的主缆直接锚是直接固在加劲梁两端的，主缆的水平力由加劲梁直接承受。在其结构中，主缆作为主要的受力构件之一，主要承受拉力作用。自锚式悬索桥的主缆既可以通过自身的弹性变形，还能够通过其几何形状的改变来影响体系的平衡，具有非线性的特征。索
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