悬索桥与斜拉桥
赵宾新
北京路桥机械厂有限公司
摘要：悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住。斜拉桥又称斜张桥，是将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
关键词：悬索桥、斜拉桥、索塔、主梁
一、悬索桥
悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在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。 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、钢绞线、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。
悬索桥一般构造图
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。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。
按主缆的锚固形式可将悬索桥分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。自锚与地锚式悬索桥就其结构来说，区别主要是自锚式悬索桥将主缆锚固在主梁上形成自平衡体系，而地锚式悬索桥则是将主缆通过锚碇传给地基承受；就其受力来说，自锚式体系悬索桥主梁除了承受外荷载作用下的弯矩，还要承受主缆传递的弯矩，而地锚式悬索桥主梁则主要是承受外荷载的弯矩，同时主梁的重力为主缆竖向刚度提供一定的初始值。因此，在主梁受力与刚度上，自锚式悬索桥与地锚式悬索桥的规律有很大的不同。
（一）地锚式悬索桥
1、结构分析
四川省江油市乾元山哪吒大桥是一座典型的地锚式桁架悬索桥，其主桁跨径249.8m;计算矢跨比为：f/L=1/10；整桥由：索塔、主桁及桥面系等组成。主桁高
2.2m，桁宽7.1m，主桁通过吊索与主缆相连，吊索锚于主桁上弦节点锚箱上。桥塔造型采用门型塔，钢筋混凝土结构，索塔中心距252米，桥面宽度6.87米，两岸均采用岩隧式锚块。（如下图）
2、塔架、索鞍及主梁的架设过程
一般地锚式悬索桥如塔架要建在水上的话，在塔架要站立的地方首先要使用沉箱来排挤软的地层，来建立一个固定的地基。假如下面的岩石层非常深无法用沉箱达到的话那么要使用深钻的方式达到岩石层或建立非常大的人造的混凝土地基。这个地基一直要延伸出水面。假如塔架要建在陆地上，它的地基必须非常深，在地基上用混凝土、巨石和钢结构建立桥墩。有些桥的桥墩是桥面的一部分，在这种情况下桥墩的高度至少要达到桥面的高度。江油市哪吒桥的塔架建立在两岸的山体上，满足了塔架对地基的牢固性要求，该桥采用了隧道式锚碇。
在塔架的顶部有一个被称为鞍的光滑的结构。悬索可以在上面滑动来补给桥在建筑过程中重量的变化。桥完成后这个鞍可能要被固定住。锚锭被固定在岩石中，沿着未来悬索的路径纤起一根或一组暂时的绳或线。另一股绳被悬挂在第一股绳的上方，在这股绳上一个滑车可以运行。这个滑车可以从一端的锚碇运行到另一端的锚碇。每股悬索需要一个这样的滑车，一股一般直径小于1厘米的高强度钢筋的一段被固定在一个锚碇中，另一端被固定在滑车上并被这样牵引到另一端的锚碇，然后被固定在这个锚碇上，然后滑车回到它开始的锚碇上去牵引下一股高强度钢筋或从它正所在的方向开始牵引下一股高强度钢筋。钢筋被牵引后要进行防锈处理，这样多股高强度钢筋被牵引，连接两端的锚碇。一般这些钢筋的横截面是六角形的，它们被暂时地绑在一起，所有钢筋被牵引后它们被一个高压液压机构和其它钢筋挤压到一起，这样形成的悬索的横截面是圆形的。在悬索上在等距离的位置上要加上鞍，事先计算好长度的悬挂索被架在鞍上。这些悬挂索的另一端将来要固定桥面。
主梁架设应根据具体桥梁的施工环境和施工条件决定，前面提到的四川江油哪吒桥主梁的架设是采用从两端向中间的顺序，因其主梁为桁架式，首先将事先加工好的主桁标准节段运到两岸架设现场前端附近，开始架设时：1、用移动式吊机首先吊起起始段，利用吊机伸出的悬臂将标准段移动至主缆下方该标准段的正确架设位置，人工连接，完成第一段桁架的架设；2、调整桁架线性。3、在架设好的第一段桁架上铺装临时桥面板。4、移动式吊机在第一段桁架梁上前移，使用同样的方法，架设与起始段相衔接的第二段桁架标准段。5、两岸同时架设向中间推进直至合拢。（下图为一侧主梁搭设示意图）
桥面铺装完成后可以进行其它细节工作，比如排水防水系统、伸缩缝、装灯、栏杆、涂漆、铺路等等。
3、主梁的制造过程：
钢结构的主梁一般是在工厂事先加工完成，工厂制造可以有效利用工厂先进的加工设备提高了主梁制造的工作效率，并可以保证主梁的加工精度和焊接质量等要素。江油市哪吒桥的主梁为桁架式，钢桁梁由两片主桁片、上下弦平联及横联桁片组成。
3.1针对本工程的特点，将该桥钢结构制造过程划分为以下四大工艺阶段：
1）杆件制造
2）单元件组装（纵梁单元、横梁单元）
3）分段厂内预拼装、拆解成单元段
4）工地装焊成标准段（成桥组装及焊接）（如下图）
3.2 主梁标准段制造
（1）主桁
主桁由上下弦杆、直腹杆、斜腹杆组成，上、下弦杆采用全焊接箱型截面。
（2）横联
横联是支撑桥面系的主要结构，将桥面系恒载及活载通过横联专递给主桁。
（3）上下平联
上下平联的主要作用是连接两片主桁上下弦杆，并参与加劲梁横向受力。
3.3制作流程：
1）上、下弦杆为箱形截面，其箱体主要采用Q370qE钢材焊接而成。其制作难点在于端口尺寸及整体节点精度控制，因此对构件尺寸、孔群精度提出了更高的要求，重点在于焊接的质量控制。
上、下弦杆制造：“下料→→边缘处理→→单元件（杆件制造）→→余量切割→→箱体孔群加工→→存放”
2）直腹杆为H型钢截面，由腹板和翼板焊接而成。
直腹杆制造：“下料→→边缘处理→→部件装焊→→构件孔群加工→→存放”
3）连接板加工：“下料→→孔群加工→→存放”
4）横梁斜腹杆为L型钢。
斜腹杆制造：“下料→→边缘处理→→构件孔群加工→→存放”
单元件制作完成后，在厂内进行梁段预拼装，检测构件加工总体精度，验证加工工艺的合理可行性。预拼装完成后拆解成运输单元件进行涂装工作，采用公
路运输单元构件至桥址现场组拼成标准段参与工地成桥组装。
（二）自锚式悬索桥
在主梁构造上自锚式与地锚式悬索桥没有多大区别，只是地锚式悬索桥的主缆锚固在锚碇上，而自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上，从而取消了巨大的锚碇。
1、自锚式悬索桥有以下的优点：
①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。
②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥。
2、自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：
①由于主缆直接锚固在加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。 ②施工步骤受到了限制，必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊索，因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多。
③锚固区局部受力复杂。
④相对地锚式悬索桥而言，由于主缆非线性的影响，使得吊杆张拉时的施工控制更加复杂。
3、自锚式悬索桥的受力分析
1）受力原理
自锚式悬索桥的上部结构包括：主梁、主缆、吊杆、主塔四部分。传力路径为：桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小，一般来讲，跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁内的压力，跨度较小时，可以
适当减小其矢跨比，使混凝土主梁内的预压力适当提高。由于主缆在塔顶锚固，为了尽量减少主塔承受的水平力，必须保证边跨主缆内的水平力与中跨主缆产生的水平力基本相等，这可以通过合理的跨径比来调节，也可以通过改变主缆的线形来调节。另外，自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受，而活载还需要由主梁来承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。
2）结构特点
采用自锚式结构体系，和地锚式相比可以不考虑地质条件的影响，而且由于免去了巨大的锚锭，降低了工程造价。主缆锚固于加劲梁之上，相比同等跨径的其他桥型，更有其特有的曲线线形，外观优雅。对结构受力而言，由于索锚固于主梁上，可以利用主梁来抵抗水平轴力。但是由于自锚式悬索桥的主缆拉力是传递给桥梁本身，而不是锚锭体，主缆拉力的水平分力在桥梁的上部结构中产生压力，如果两端不受约束的话，其垂直分力将使桥梁的两端产生上拔力。例如金石滩悬索桥采用了两种办法来抵抗这种上拔力：一是在锚块处设置拉压支座；二是在主桥和引桥的交接处设置牛腿，从而将引桥的重量压在主梁上。
3）索塔施工工艺
①鞍部施工
检查钢板顶面标高，符合设计要求后清理表面和四周的销孔，吊装就位，对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理，安装索鞍主体。索鞍由索座、底板、索盖部分组成，索鞍整体吊装和就位困难；可用吊车或卷扬设备分块吊运组装。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm标高误差最大值3mm，吊装入座后，穿入销钉定位，要求鞍体底面与底座密贴，四周缝隙用黄油填实
②索部施工
（1）主缆架设
根据结构特点，主缆架设可以采取在便桥或已浇筑桥面外侧直接展开，用卷扬机配合长臂汽车吊从主梁的侧面起吊安装就位。
缆索的支撑：为避免形成绞，将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m，设置索托辊（或敷设草包等柔性材料），以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大，在牵引过程中采用小车承载索锚端。 缆索的牵引：牵引采用卷扬机，为避免牵引钢丝绳过长，索的纵向移动可分段进行，索的移动分三段，分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。
缆索的起吊：在塔的两侧设置导向滑车，卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近，卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。主要用吊车起吊，提升时避免索与桥塔侧面相摩擦。当索提升到塔尖时将索吊入索鞍。在主索安装时，在桥侧配置了3台吊机，即锚固区提升吊机、主索塔顶就位吊机和提升倒链。当拉索锚固端牵引到位时，用锚固区提升吊机安装主索锚具，并一次锚固到设计位置，吊机起重力在5t以上；主索塔顶就位吊机是在两座塔的二侧安置提升高度大于25m时起重力大于45t的汽车吊，用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位，在吊装过程中为避免索的损伤，索上吊点采用专用索夹保护；主索在提升到塔顶时，由于主跨的索段比较长，为确保吊机稳定，可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。
（2）主缆调整
在制作过程中要在缆上进行准确标记。标记点包括锚固点、索夹、索鞍及跨中位置等。安装前按设计要求核对各项控制值，经设计单位同意后进行调整，按照调整后的控制值进行安装，调整一般在夜间温度比较稳定的时间进行。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度，然后计算出各控制点标高。主缆的调整采用75t千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高，完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后，边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。
（3）索夹安装
为避免索夹的扭转，索夹在主索安装完成后进行。首先复核工厂所标示的索夹安装位置，确认后将该处的PE护套剥除。索夹安装采用工作篮作为工作平台，将工作篮安装在主缆上（或同普通悬索桥一样搭设猫道），承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊，索夹安装的关键是螺栓的坚固，要分二次进行）
索夹安装就位时用扳手预紧，然后用扭力扳手第一次坚固，吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行，边跨从锚固点附近向塔顶进行。
（4）吊杆安装及加载
吊杆在索夹安装完成后立即安装。小型吊杆采用人工安装，大型吊杆采用吊车配合安装。
由于自锚式悬索桥在荷载的作用下呈现出明显的几何非线性，因此吊杆的加载是一个复杂的过程。主缆相对于主梁而言刚度很小。如果吊杆一次直接锚固到位，无论是张拉设备的行程或者张拉力都很难控制而全桥吊杆同时张拉调整在经济上是不可行的。为了解决这个问题，就必须根据主梁和主缆的刚度、自重采用计算机模拟的办法，得出最佳加载程序。并在施工过程中，通过观测，对张拉力加以修正。
吊索张拉自塔柱和锚头处开始使用8台千斤顶对称张拉。吊索底端冷铸锚具，其锚杯铸有内外螺纹，内螺纹用于连接张拉时的连接杆以便千斤顶作用，外螺纹用螺母连接后将吊杆固定于锚垫板上。由于主缆在自重状态标高较高，导致吊杆在加载之前下锚头处于主梁梁体之内，因此在张拉时需配备临时工作撑脚和连接杆。
第一次张拉施加1/4的设计力将每一根吊杆临时锁定！第二次顺序与第一次相同，按设计力张拉完，然后检测每一根吊杆的实际荷载，最后根据设计力具体对每一根吊杆进行微调。在吊索的张拉过程中，塔顶与鞍座一起发生位移！塔根承受弯矩！这样有可能产生塔根应力超限的危险，为了不让塔根应力超限！张拉一定程度后，根据实际观测及计算分析！进行索鞍顶推，使塔顶回到原来无水平位移时的状态，如此反复后！将每根吊索的张拉力调整至设计值。
施工过程的控制对于自锚式混凝土悬索桥每一道工序的施工均非常重要，尤其在索部施工过程中每一阶段每一根吊索的索力都要及时准确的反馈。吊索张拉时千斤顶的油表读数是一个直观反映，另外利用智能信号采集处理分析仪通过对吊索的振动测出其所受的拉力，两种方法互相检验，确保张拉时每一根吊索的索
力与设计相吻合。
二、斜拉桥
斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱等，材料为钢或混凝土或钢混结合。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典，跨径为182米。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为法国的诺曼底桥，主跨径为856米。我国目前最大的斜拉桥是1993年建成的上海杨浦大桥，主跨径为602米。
一般斜拉桥结构图
（一）斜拉桥的结构分析
以鄂尔多斯乌兰木托河4#景观桥为例，该桥跨径边跨175米，主跨450米，桥梁全长800米。主梁采用钢与混凝土结合结构，其中主跨大部分采用钢箱梁结构，边跨采用预应力混凝土结构。桥塔为A字型钢塔，总高125
米。斜拉索
梁上锚固区位于机动车道与非机动车道之间，塔上锚固于钢塔中箱室内。
①主塔施工
根据本工程的特点，桥塔为钢结构A型塔，分为3个箱室，塔上锚固点位
于中箱室，制造钢塔时采用分块制作，将钢塔沿高度方向整体划分为41个节段，每个阶段横向分为3个单元块，分别加工单元块，最后将单元块组拼成节段，再将节段组拼成塔。
本工程修筑位置十分宽阔，风荷载较大，为了减小钢塔安装过程中风荷载对
于钢塔的影响，分别在距离承台顶50m、70m和上横梁的位置设置横桥向风缆，风缆基础为4m×4m×1m混凝土基础，基础下为四根25m长φ1.2m灌注桩。风缆布置如下图所示：
本工程钢塔纵桥向倾斜12°，为了抵抗钢塔的倾覆，保证钢塔安装施工过
程中塔节段位置的准确，在钢塔安装过程中设置四道临时背索，临时背索一端与钢塔锚固连接，一端与混凝土箱梁进行锚固连接。背索布置如下图所示：
（ 搭设塔吊，吊装钢塔各阶段）
。
③主梁制作
本工程钢箱梁的制作与安装拟分为三个阶段：
一、 板单元制作
板单元制作在工厂车间内完成，以便发挥车间内施工条件好、设备先进的优
势，能提高效率与施工质量，较好的满足组装、焊接、涂装环境条件的要求。
二、 梁段制作与预拼装。
在胎具上将板单元组装焊接成梁段运输单元，梁段之间预拼装，保证梁段
间的匹配性与成桥线形。
三、 桥位上拼装焊接。
通过公路运输将梁段运输至桥位现场总装场地，在现场胎架上完成两个梁
段间的组装焊接，再运输至桥址后用履带吊起吊安装，梁段间进行焊接成型。 基本顺序为：
板单元胎架上组焊成梁段 多梁段间连续
匹配及预拼装 厂内涂装 梁段运输 吊装段组装焊接 吊装段运输 最终涂装。
④主梁架设
1、用300T履带吊安装如图所示主塔；浇筑边跨混凝土梁段；张拉箱梁对应钢束，用300T履带吊吊装钢箱梁吊装段至支架上进行拼装；
2、施工钢混结合段，同时架设塔吊，用塔吊安装钢塔，同步施工边跨剩余预应力混凝土梁段、主跨钢箱梁段；随着主塔吊装施工的进行，安装两道临时背索，抵抗钢塔的倾覆；
3、用塔吊安装钢塔，同步施工主跨钢箱梁段；随着主塔吊装施工的进行，再安装两道临时背索，抵抗钢塔的倾覆；
4、完成全桥钢箱梁、混凝土箱梁施工，安装图示斜拉索并张拉；拆除临时背索；
5、安装图示斜拉索并张拉；
6、安装图示斜拉索并张拉，拆除斜拉索对应的钢箱梁支架；
7、安装图示斜拉索并张拉，拆除斜拉索对应的钢箱梁支架；
8、拆除塔吊，测量全桥索力，根据实测索力修正值，按照由内向外的顺序依次张拉主跨及对应边跨斜拉索，进行二次调索；
9、施工人行道、栏杆、伸缩缝、防水层及沥青混凝土铺装层，全桥施工结束。
结论及其发展
斜拉桥跨径300～1000m是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为，即使跨径14O0m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一，其造价低30％左右，随着技术的进步，未来的斜拉桥跨径会超过10O0m，结构类型将会更加多样化、轻型化，但同时对斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究仍应进一步加强。
悬索桥与斜拉桥
赵宾新
北京路桥机械厂有限公司
摘要：悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸(或桥两端)的缆索(或钢链)作为上部结构主要承重构件的桥梁。其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住。斜拉桥又称斜张桥，是将桥面用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，是由承压的塔，受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。
关键词：悬索桥、斜拉桥、索塔、主梁
一、悬索桥
悬索桥的构造方式是19世纪初被发明的，现在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。 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、钢绞线、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。
悬索桥一般构造图
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。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。
按主缆的锚固形式可将悬索桥分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。自锚与地锚式悬索桥就其结构来说，区别主要是自锚式悬索桥将主缆锚固在主梁上形成自平衡体系，而地锚式悬索桥则是将主缆通过锚碇传给地基承受；就其受力来说，自锚式体系悬索桥主梁除了承受外荷载作用下的弯矩，还要承受主缆传递的弯矩，而地锚式悬索桥主梁则主要是承受外荷载的弯矩，同时主梁的重力为主缆竖向刚度提供一定的初始值。因此，在主梁受力与刚度上，自锚式悬索桥与地锚式悬索桥的规律有很大的不同。
（一）地锚式悬索桥
1、结构分析
四川省江油市乾元山哪吒大桥是一座典型的地锚式桁架悬索桥，其主桁跨径249.8m;计算矢跨比为：f/L=1/10；整桥由：索塔、主桁及桥面系等组成。主桁高
2.2m，桁宽7.1m，主桁通过吊索与主缆相连，吊索锚于主桁上弦节点锚箱上。桥塔造型采用门型塔，钢筋混凝土结构，索塔中心距252米，桥面宽度6.87米，两岸均采用岩隧式锚块。（如下图）
2、塔架、索鞍及主梁的架设过程
一般地锚式悬索桥如塔架要建在水上的话，在塔架要站立的地方首先要使用沉箱来排挤软的地层，来建立一个固定的地基。假如下面的岩石层非常深无法用沉箱达到的话那么要使用深钻的方式达到岩石层或建立非常大的人造的混凝土地基。这个地基一直要延伸出水面。假如塔架要建在陆地上，它的地基必须非常深，在地基上用混凝土、巨石和钢结构建立桥墩。有些桥的桥墩是桥面的一部分，在这种情况下桥墩的高度至少要达到桥面的高度。江油市哪吒桥的塔架建立在两岸的山体上，满足了塔架对地基的牢固性要求，该桥采用了隧道式锚碇。
在塔架的顶部有一个被称为鞍的光滑的结构。悬索可以在上面滑动来补给桥在建筑过程中重量的变化。桥完成后这个鞍可能要被固定住。锚锭被固定在岩石中，沿着未来悬索的路径纤起一根或一组暂时的绳或线。另一股绳被悬挂在第一股绳的上方，在这股绳上一个滑车可以运行。这个滑车可以从一端的锚碇运行到另一端的锚碇。每股悬索需要一个这样的滑车，一股一般直径小于1厘米的高强度钢筋的一段被固定在一个锚碇中，另一端被固定在滑车上并被这样牵引到另一端的锚碇，然后被固定在这个锚碇上，然后滑车回到它开始的锚碇上去牵引下一股高强度钢筋或从它正所在的方向开始牵引下一股高强度钢筋。钢筋被牵引后要进行防锈处理，这样多股高强度钢筋被牵引，连接两端的锚碇。一般这些钢筋的横截面是六角形的，它们被暂时地绑在一起，所有钢筋被牵引后它们被一个高压液压机构和其它钢筋挤压到一起，这样形成的悬索的横截面是圆形的。在悬索上在等距离的位置上要加上鞍，事先计算好长度的悬挂索被架在鞍上。这些悬挂索的另一端将来要固定桥面。
主梁架设应根据具体桥梁的施工环境和施工条件决定，前面提到的四川江油哪吒桥主梁的架设是采用从两端向中间的顺序，因其主梁为桁架式，首先将事先加工好的主桁标准节段运到两岸架设现场前端附近，开始架设时：1、用移动式吊机首先吊起起始段，利用吊机伸出的悬臂将标准段移动至主缆下方该标准段的正确架设位置，人工连接，完成第一段桁架的架设；2、调整桁架线性。3、在架设好的第一段桁架上铺装临时桥面板。4、移动式吊机在第一段桁架梁上前移，使用同样的方法，架设与起始段相衔接的第二段桁架标准段。5、两岸同时架设向中间推进直至合拢。（下图为一侧主梁搭设示意图）
桥面铺装完成后可以进行其它细节工作，比如排水防水系统、伸缩缝、装灯、栏杆、涂漆、铺路等等。
3、主梁的制造过程：
钢结构的主梁一般是在工厂事先加工完成，工厂制造可以有效利用工厂先进的加工设备提高了主梁制造的工作效率，并可以保证主梁的加工精度和焊接质量等要素。江油市哪吒桥的主梁为桁架式，钢桁梁由两片主桁片、上下弦平联及横联桁片组成。
3.1针对本工程的特点，将该桥钢结构制造过程划分为以下四大工艺阶段：
1）杆件制造
2）单元件组装（纵梁单元、横梁单元）
3）分段厂内预拼装、拆解成单元段
4）工地装焊成标准段（成桥组装及焊接）（如下图）
3.2 主梁标准段制造
（1）主桁
主桁由上下弦杆、直腹杆、斜腹杆组成，上、下弦杆采用全焊接箱型截面。
（2）横联
横联是支撑桥面系的主要结构，将桥面系恒载及活载通过横联专递给主桁。
（3）上下平联
上下平联的主要作用是连接两片主桁上下弦杆，并参与加劲梁横向受力。
3.3制作流程：
1）上、下弦杆为箱形截面，其箱体主要采用Q370qE钢材焊接而成。其制作难点在于端口尺寸及整体节点精度控制，因此对构件尺寸、孔群精度提出了更高的要求，重点在于焊接的质量控制。
上、下弦杆制造：“下料→→边缘处理→→单元件（杆件制造）→→余量切割→→箱体孔群加工→→存放”
2）直腹杆为H型钢截面，由腹板和翼板焊接而成。
直腹杆制造：“下料→→边缘处理→→部件装焊→→构件孔群加工→→存放”
3）连接板加工：“下料→→孔群加工→→存放”
4）横梁斜腹杆为L型钢。
斜腹杆制造：“下料→→边缘处理→→构件孔群加工→→存放”
单元件制作完成后，在厂内进行梁段预拼装，检测构件加工总体精度，验证加工工艺的合理可行性。预拼装完成后拆解成运输单元件进行涂装工作，采用公
路运输单元构件至桥址现场组拼成标准段参与工地成桥组装。
（二）自锚式悬索桥
在主梁构造上自锚式与地锚式悬索桥没有多大区别，只是地锚式悬索桥的主缆锚固在锚碇上，而自锚式悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上，从而取消了巨大的锚碇。
1、自锚式悬索桥有以下的优点：
①不需要修建大体积的锚碇，所以特别适用于地质条件很差的地区。
②因受地形限制小，可结合地形灵活布置，既可做成双塔三跨的悬索桥，也可做成单塔双跨的悬索桥。
2、自锚式悬索桥也不可避免地有其自身的缺点：
①由于主缆直接锚固在加劲梁上，梁承受了很大的轴向力，为此需加大梁的截面，对于钢结构的加劲梁则造价明显增加，对于混凝土材料的加劲梁则增加了主梁自重，从而使主缆钢材用量增加，所以采用了这两种材料跨径都会受到限制。 ②施工步骤受到了限制，必须在加劲梁、桥塔做好之后再吊装主缆、安装吊索，因此需要搭建大量临时支架以安装加劲梁。所以自锚式悬索桥若跨径增大，其额外的施工费用就会增多。
③锚固区局部受力复杂。
④相对地锚式悬索桥而言，由于主缆非线性的影响，使得吊杆张拉时的施工控制更加复杂。
3、自锚式悬索桥的受力分析
1）受力原理
自锚式悬索桥的上部结构包括：主梁、主缆、吊杆、主塔四部分。传力路径为：桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁内水平力的大小，一般来讲，跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁内的压力，跨度较小时，可以
适当减小其矢跨比，使混凝土主梁内的预压力适当提高。由于主缆在塔顶锚固，为了尽量减少主塔承受的水平力，必须保证边跨主缆内的水平力与中跨主缆产生的水平力基本相等，这可以通过合理的跨径比来调节，也可以通过改变主缆的线形来调节。另外，自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受，而活载还需要由主梁来承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为合适。
2）结构特点
采用自锚式结构体系，和地锚式相比可以不考虑地质条件的影响，而且由于免去了巨大的锚锭，降低了工程造价。主缆锚固于加劲梁之上，相比同等跨径的其他桥型，更有其特有的曲线线形，外观优雅。对结构受力而言，由于索锚固于主梁上，可以利用主梁来抵抗水平轴力。但是由于自锚式悬索桥的主缆拉力是传递给桥梁本身，而不是锚锭体，主缆拉力的水平分力在桥梁的上部结构中产生压力，如果两端不受约束的话，其垂直分力将使桥梁的两端产生上拔力。例如金石滩悬索桥采用了两种办法来抵抗这种上拔力：一是在锚块处设置拉压支座；二是在主桥和引桥的交接处设置牛腿，从而将引桥的重量压在主梁上。
3）索塔施工工艺
①鞍部施工
检查钢板顶面标高，符合设计要求后清理表面和四周的销孔，吊装就位，对齐销孔使底座与钢板销接。在底座表面进行涂油处理，安装索鞍主体。索鞍由索座、底板、索盖部分组成，索鞍整体吊装和就位困难；可用吊车或卷扬设备分块吊运组装。索鞍安装误差控制在横向轴线误差最大值3mm标高误差最大值3mm，吊装入座后，穿入销钉定位，要求鞍体底面与底座密贴，四周缝隙用黄油填实
②索部施工
（1）主缆架设
根据结构特点，主缆架设可以采取在便桥或已浇筑桥面外侧直接展开，用卷扬机配合长臂汽车吊从主梁的侧面起吊安装就位。
缆索的支撑：为避免形成绞，将成圈索放在可以旋转的支架上。在桥面每4-5m，设置索托辊（或敷设草包等柔性材料），以保证索纵向移动时不会与桥面直接摩擦造成索护套损坏。因锚端重量较大，在牵引过程中采用小车承载索锚端。 缆索的牵引：牵引采用卷扬机，为避免牵引钢丝绳过长，索的纵向移动可分段进行，索的移动分三段，分别在二桥塔和索终点共设三台卷扬机。
缆索的起吊：在塔的两侧设置导向滑车，卷扬机固定在引桥桥面上主桥索塔附近，卷扬机配合放索器将索在桥面上展开。主要用吊车起吊，提升时避免索与桥塔侧面相摩擦。当索提升到塔尖时将索吊入索鞍。在主索安装时，在桥侧配置了3台吊机，即锚固区提升吊机、主索塔顶就位吊机和提升倒链。当拉索锚固端牵引到位时，用锚固区提升吊机安装主索锚具，并一次锚固到设计位置，吊机起重力在5t以上；主索塔顶就位吊机是在两座塔的二侧安置提升高度大于25m时起重力大于45t的汽车吊，用于将主索直接吊上塔顶索鞍就位，在吊装过程中为避免索的损伤，索上吊点采用专用索夹保护；主索在提升到塔顶时，由于主跨的索段比较长，为确保吊机稳定，可在适当的时候用塔上提升倒链协助吊装。
（2）主缆调整
在制作过程中要在缆上进行准确标记。标记点包括锚固点、索夹、索鞍及跨中位置等。安装前按设计要求核对各项控制值，经设计单位同意后进行调整，按照调整后的控制值进行安装，调整一般在夜间温度比较稳定的时间进行。调整工作包括测定跨长、索鞍标高、索鞍预偏量、主索垂直度标高、索鞍位移量以及外界温度，然后计算出各控制点标高。主缆的调整采用75t千斤顶在锚固区张拉。先调整主跨跨中缆的垂直标高，完成索鞍处固定。调整时应参照主缆上的标记以保证索的调整范围。主跨调整完毕后，边跨根据设计提供的索力将主缆张拉到位。
（3）索夹安装
为避免索夹的扭转，索夹在主索安装完成后进行。首先复核工厂所标示的索夹安装位置，确认后将该处的PE护套剥除。索夹安装采用工作篮作为工作平台，将工作篮安装在主缆上（或同普通悬索桥一样搭设猫道），承载安装人员在其上进行操作。索夹起吊采用汽吊，索夹安装的关键是螺栓的坚固，要分二次进行）
索夹安装就位时用扳手预紧，然后用扭力扳手第一次坚固，吊杆索力加载完毕后用扭力扳手第二次紧固。索夹安装顺序是中跨从跨中向塔顶进行，边跨从锚固点附近向塔顶进行。
（4）吊杆安装及加载
吊杆在索夹安装完成后立即安装。小型吊杆采用人工安装，大型吊杆采用吊车配合安装。
由于自锚式悬索桥在荷载的作用下呈现出明显的几何非线性，因此吊杆的加载是一个复杂的过程。主缆相对于主梁而言刚度很小。如果吊杆一次直接锚固到位，无论是张拉设备的行程或者张拉力都很难控制而全桥吊杆同时张拉调整在经济上是不可行的。为了解决这个问题，就必须根据主梁和主缆的刚度、自重采用计算机模拟的办法，得出最佳加载程序。并在施工过程中，通过观测，对张拉力加以修正。
吊索张拉自塔柱和锚头处开始使用8台千斤顶对称张拉。吊索底端冷铸锚具，其锚杯铸有内外螺纹，内螺纹用于连接张拉时的连接杆以便千斤顶作用，外螺纹用螺母连接后将吊杆固定于锚垫板上。由于主缆在自重状态标高较高，导致吊杆在加载之前下锚头处于主梁梁体之内，因此在张拉时需配备临时工作撑脚和连接杆。
第一次张拉施加1/4的设计力将每一根吊杆临时锁定！第二次顺序与第一次相同，按设计力张拉完，然后检测每一根吊杆的实际荷载，最后根据设计力具体对每一根吊杆进行微调。在吊索的张拉过程中，塔顶与鞍座一起发生位移！塔根承受弯矩！这样有可能产生塔根应力超限的危险，为了不让塔根应力超限！张拉一定程度后，根据实际观测及计算分析！进行索鞍顶推，使塔顶回到原来无水平位移时的状态，如此反复后！将每根吊索的张拉力调整至设计值。
施工过程的控制对于自锚式混凝土悬索桥每一道工序的施工均非常重要，尤其在索部施工过程中每一阶段每一根吊索的索力都要及时准确的反馈。吊索张拉时千斤顶的油表读数是一个直观反映，另外利用智能信号采集处理分析仪通过对吊索的振动测出其所受的拉力，两种方法互相检验，确保张拉时每一根吊索的索
力与设计相吻合。
二、斜拉桥
斜拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。斜拉桥是由许多直接连接到塔上的钢缆吊起桥面，斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱等，材料为钢或混凝土或钢混结合。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。第一座现代斜拉桥始建于1955年的瑞典，跨径为182米。目前世界上建成的最大跨径的斜拉桥为法国的诺曼底桥，主跨径为856米。我国目前最大的斜拉桥是1993年建成的上海杨浦大桥，主跨径为602米。
一般斜拉桥结构图
（一）斜拉桥的结构分析
以鄂尔多斯乌兰木托河4#景观桥为例，该桥跨径边跨175米，主跨450米，桥梁全长800米。主梁采用钢与混凝土结合结构，其中主跨大部分采用钢箱梁结构，边跨采用预应力混凝土结构。桥塔为A字型钢塔，总高125
米。斜拉索
梁上锚固区位于机动车道与非机动车道之间，塔上锚固于钢塔中箱室内。
①主塔施工
根据本工程的特点，桥塔为钢结构A型塔，分为3个箱室，塔上锚固点位
于中箱室，制造钢塔时采用分块制作，将钢塔沿高度方向整体划分为41个节段，每个阶段横向分为3个单元块，分别加工单元块，最后将单元块组拼成节段，再将节段组拼成塔。
本工程修筑位置十分宽阔，风荷载较大，为了减小钢塔安装过程中风荷载对
于钢塔的影响，分别在距离承台顶50m、70m和上横梁的位置设置横桥向风缆，风缆基础为4m×4m×1m混凝土基础，基础下为四根25m长φ1.2m灌注桩。风缆布置如下图所示：
本工程钢塔纵桥向倾斜12°，为了抵抗钢塔的倾覆，保证钢塔安装施工过
程中塔节段位置的准确，在钢塔安装过程中设置四道临时背索，临时背索一端与钢塔锚固连接，一端与混凝土箱梁进行锚固连接。背索布置如下图所示：
（ 搭设塔吊，吊装钢塔各阶段）
。
③主梁制作
本工程钢箱梁的制作与安装拟分为三个阶段：
一、 板单元制作
板单元制作在工厂车间内完成，以便发挥车间内施工条件好、设备先进的优
势，能提高效率与施工质量，较好的满足组装、焊接、涂装环境条件的要求。
二、 梁段制作与预拼装。
在胎具上将板单元组装焊接成梁段运输单元，梁段之间预拼装，保证梁段
间的匹配性与成桥线形。
三、 桥位上拼装焊接。
通过公路运输将梁段运输至桥位现场总装场地，在现场胎架上完成两个梁
段间的组装焊接，再运输至桥址后用履带吊起吊安装，梁段间进行焊接成型。 基本顺序为：
板单元胎架上组焊成梁段 多梁段间连续
匹配及预拼装 厂内涂装 梁段运输 吊装段组装焊接 吊装段运输 最终涂装。
④主梁架设
1、用300T履带吊安装如图所示主塔；浇筑边跨混凝土梁段；张拉箱梁对应钢束，用300T履带吊吊装钢箱梁吊装段至支架上进行拼装；
2、施工钢混结合段，同时架设塔吊，用塔吊安装钢塔，同步施工边跨剩余预应力混凝土梁段、主跨钢箱梁段；随着主塔吊装施工的进行，安装两道临时背索，抵抗钢塔的倾覆；
3、用塔吊安装钢塔，同步施工主跨钢箱梁段；随着主塔吊装施工的进行，再安装两道临时背索，抵抗钢塔的倾覆；
4、完成全桥钢箱梁、混凝土箱梁施工，安装图示斜拉索并张拉；拆除临时背索；
5、安装图示斜拉索并张拉；
6、安装图示斜拉索并张拉，拆除斜拉索对应的钢箱梁支架；
7、安装图示斜拉索并张拉，拆除斜拉索对应的钢箱梁支架；
8、拆除塔吊，测量全桥索力，根据实测索力修正值，按照由内向外的顺序依次张拉主跨及对应边跨斜拉索，进行二次调索；
9、施工人行道、栏杆、伸缩缝、防水层及沥青混凝土铺装层，全桥施工结束。
结论及其发展
斜拉桥跨径300～1000m是合适的，在这一跨径范围，斜拉桥与悬索桥相比，斜拉桥有较明显优势。德国著名桥梁专家F.leonhardt认为，即使跨径14O0m的斜拉桥也比同等跨径悬索桥的高强钢丝节省二分之一，其造价低30％左右，随着技术的进步，未来的斜拉桥跨径会超过10O0m，结构类型将会更加多样化、轻型化，但同时对斜拉索防腐保护的研究；注意索力调整、施工观测与控制及斜拉桥动力问题的研究仍应进一步加强。