一、前言
一般索橋的主要承重構(gòu)件主纜都錨固在錨碇上，在少數(shù)情況下，為滿(mǎn)足特殊的設(shè)計(jì)要求，也可將主纜直接錨固在加勁梁上，從而取消了龐大的錨碇，變成了自錨式懸索橋。
過(guò)去建造的自錨式懸索橋加勁梁大多采用鋼結(jié)構(gòu)，如1990年通車(chē)的日本此花大橋，韓國(guó)永宗懸索橋、美國(guó)舊金山——奧克蘭海灣新橋、愛(ài)沙尼亞穆胡島橋墩等。2002年7月在大連建成了世界上第一座鋼筋混凝土材料的自錨式懸索橋——金石灘金灣橋墩，為該類(lèi)橋墩型的研究提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。此后在吉林、河北、遼寧又有4座鋼筋混凝土自錨式懸索橋正在設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)和建造中。
自錨式懸索橋有以下的優(yōu)點(diǎn)：①不需要修建大體積的錨碇，所以特別適用于地質(zhì)條件很差的地區(qū)。②因受地形限制小，可結(jié)合地形靈活布置，既可做成雙塔三跨的懸索橋，了可做成單塔雙跨的懸索橋。③對(duì)于鋼筋混凝土材料的加勁梁，由于需要承受主纜傳遞的壓力，剛度會(huì)提高，節(jié)省了大量預(yù)應(yīng)力構(gòu)造及裝置，同時(shí)也克服了鋼在較大軸向力下容易壓屈的缺點(diǎn)。④采用混凝土材料可克服以往自錨式懸索橋用鋼量大、建造和后期維護(hù)費(fèi)用高的缺點(diǎn)，能取得很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。⑤保留了傳統(tǒng)懸索橋的外形，在中小跨徑橋梁中是很有競(jìng)爭(zhēng)力的方案。⑥由于采用鋼筋混凝土材料造價(jià)較低，結(jié)構(gòu)合理，橋梁外形美觀，所以不公局限于在地基很差、錨碇修建軍困難的地區(qū)采用。
自錨式懸索橋也不可避免地有其自身的缺點(diǎn)：①由于主纜直接錨固在加勁梁上，梁承受了很大的軸向力，為此需加大梁的截面，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)的加勁梁則造價(jià)明顯增加，對(duì)于混凝土材料的加勁梁則增加了主梁自重，從而使主纜鋼材用量增加，所以采用了這兩種材料跨徑都會(huì)受到限制。②施工步驟受到了限制，必須在加勁梁、橋塔做好之后再吊裝主纜、安裝吊索，因此需要搭建大量臨時(shí)支架以安裝加勁梁。所以自錨式懸索橋若跨徑增大，其額外的施工費(fèi)用就會(huì)增多。③錨固區(qū)局部受力復(fù)雜。④相對(duì)地錨式懸索橋而言，由于 主纜非線(xiàn)性的影響，使得吊桿張拉時(shí)的施工控制更加復(fù)雜。
二、歷史回顧
19世紀(jì)后半葉，奧地利工程師約瑟夫。朗金和美國(guó)工程師查理斯。本德分別獨(dú)立地構(gòu)思出自錨式懸索橋的造型。本德在1867年申請(qǐng)了專(zhuān)利，朗金則在1870年在波蘭建造了一座小型的鐵路自錨式懸索橋。
到20世紀(jì)，自錨式懸索橋已經(jīng)在德國(guó)興起。1915年，德國(guó)設(shè)計(jì)師在科隆的萊茵河上建造了第一座大型自錨式懸索橋——科隆-迪茲橋，當(dāng)時(shí)主要是因?yàn)榈刭|(zhì)條件的限制而使工程師們選擇了這種橋型，該橋主跨185m，用木腳手架支撐鋼梁直到主纜就位。此后，美國(guó)賓夕尼亞州的匹茲堡跨越阿勒格尼河的3座橋和在日本東京修建的清洲橋都受科隆-迪茲橋的影響。雖然科隆-迪茲橋1945年被毀，但原橋臺(tái)上的鋼箱梁仍保存至今。匹茲堡的3座懸索橋比科隆-迪茲橋的跨徑要小，但施工技術(shù)比科隆-迪茲橋有了很大的進(jìn)步?？坡?迪茲橋建成后的25年內(nèi)在德國(guó)萊茵河上又修建了4座懸索橋，其中最著名的是1929年建成的科隆-米爾海姆橋，該橋主跨315m，雖然該橋在1945年被毀，但它至 仍然保持著自錨式懸索橋的跨徑記錄。在20世紀(jì)30年代，工程師們認(rèn)為自錨式懸索橋加勁梁的軸力將使該種橋梁的受力性能接近于彈性理論，所以這段時(shí)間美國(guó)德國(guó)修建了許多座自錨式懸索橋。
三、國(guó)外現(xiàn)代自錨式懸索橋
1、 日本此花大橋日本此花大橋原名大阪北港連絡(luò)橋，是現(xiàn)有的最早修建的特大跨徑自錨式懸索橋，又是世界上唯一的英國(guó)式自錨式懸索橋。1990年通車(chē)。
跨徑布置為（120+300+120）m，是現(xiàn)有最大跨徑的自錨式懸索橋。垂跨比叫大，為1/6，以減小主纜的索力，使能為梁所承受。
該橋采用單主纜，用PWS法施工，包含30束股，每束184絲。僅一個(gè)索面，吊索做成傾斜形，構(gòu)成三角形吊桿，與鋼箱加勁梁一起，體現(xiàn)了英國(guó)式懸索橋的特點(diǎn)。
鋼箱加勁梁為三室箱，梁高3.17m，箱總寬26.5m.由于單索面，按抗扭的需要，箱高較大。塔成呈花瓶形，但下塔柱較矮。人字形上塔柱要在加勁梁節(jié)段架設(shè)后才能安裝。
2、 韓國(guó)永宗大懸索橋永宗大懸索橋位于韓國(guó)漢城仁川國(guó)際機(jī)場(chǎng)通往漢城市區(qū)的高速公路上，是世界上第一座雙層行車(chē)的公鐵兩用自錨式縣索橋。
跨徑布置為125+300+125m，主跨徑與日本此花大橋相同。垂跨比為1/5，以減小主纜索力。
塔設(shè)計(jì)成花瓶形，高104.6m，較美觀。采用空中紡線(xiàn)法制索，主纜直徑46.7cm.主纜塔處橫向間距受塔型限制，公6.6m，而在主跨中部則展寬為35m（與梁寬相同），主纜呈三維空間曲面。
加勁梁三跨連續(xù)，其腹板及行駛鐵路部分的下層為桁架。梁總高12m，寬35m.上層設(shè)6個(gè)車(chē)道；下設(shè)4個(gè)車(chē)道及雙線(xiàn)鐵路。加勁梁的上層橋面系為一鋼箱，以承受巨大的水平軸力。箱高3m，連同風(fēng)嘴，總寬41m.梁的施工，分為8個(gè)節(jié)段，用3000t的海上浮吊架設(shè)，全部放在臨時(shí)排架或塔上，然后安設(shè)吊索。
防護(hù)體系，加勁梁采用抽濕防護(hù)，只要有一個(gè)傳感器測(cè)得相對(duì)濕度高于50%時(shí)，抽濕系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始一切工作，直至相對(duì)濕度降至40%以下。
主纜防護(hù)采用S形鋼絲纏繞，再設(shè)涂裝，并采用干燥空氣體系，與日本明石海峽大橋相同。
3、 美國(guó)舊金山——奧克蘭海灣新橋20世紀(jì)30年代中期修建的舊金山——奧克蘭海灣橋，全長(zhǎng)12.8m，是當(dāng)時(shí)世界上最長(zhǎng)的、技術(shù)水平很高的橋梁，至今人仍為舊金山半島至東海灣的主干線(xiàn)，車(chē)輛繁忙，每天通行近28萬(wàn)車(chē)次。設(shè)計(jì)的地震力很小，其東橋（鋼桁架橋）于1989年在里氏7.1度地震烈度時(shí)局部坍塌，因此決定修建新海灣橋來(lái)代替現(xiàn)有東橋，全長(zhǎng)3.6km.新橋每方向有寬25m的橋面，各包括5個(gè)車(chē)道和一條輕軌鐵路。南側(cè)還有寬4.8m的人行道，考慮1500年回歸的地震。
主航道橋?yàn)樽藻^式懸索橋，單塔，跨徑為385+180m.兩主纜直徑0.78m，東側(cè)（385m側(cè)）錨固在東墩處的梁上，其素鞍由箱梁支承，并設(shè)計(jì)成可移動(dòng)的，以平衡兩主纜索力差。西側(cè)（180m側(cè)）主纜通過(guò)兩分離的索鞍環(huán)繞在西墩上，這兩個(gè)分離索鞍固定在西墩上在施工期間兩主纜索力差異采用一項(xiàng)進(jìn)的座板來(lái)平衡。西墩上設(shè)計(jì)一個(gè)預(yù)應(yīng)力帽梁，其重量可以平衡橋梁跨徑不對(duì)稱(chēng)而在西墩產(chǎn)生的恒載撥力，也用以承受西墩兩主纜在運(yùn)營(yíng)荷載和地震荷載作用時(shí)其素鞍產(chǎn)生的不同應(yīng)力。塔高160m.主纜不跨越而是固定在單一的索鞍上。塔由4柱組成，沿高度用剪力桿連接。塔柱為鋼箱。柱間有間距3m的橫隔梁連接。承臺(tái)高6.5m，支承在13根直徑2.5m的鋼管樁上，樁內(nèi)填灌混凝土，樁凈長(zhǎng)20m，嵌入巖石。
上部結(jié)構(gòu)為兩個(gè)空心的各向異性版，并將吊桿荷載分布在箱梁上，箱梁間用寬10m、高2.5m、間距30m的橫梁連接。該橫梁承受吊桿橫向72m跨的荷載，保證兩箱在荷載、特別是風(fēng)和地震荷載時(shí)的整體作用。吊桿設(shè)在兩箱的外側(cè)，形成兩空間索面，很美觀。
4、 其它自錨式懸索橋Sorok島橋是韓國(guó)與Geogcum島連接本土的橋梁，跨徑布置為110m+480m+200m，矢跨比為1：8，加勁梁為鋼箱梁，高跨比為1：400，橋塔為H形。1996年哥本哈根的國(guó)際橋梁和結(jié)構(gòu)工程協(xié)會(huì)（LABSE）學(xué)術(shù)會(huì)議論文集中，J.F.Klcin介紹了一種自錨式懸索橋的比較方案，跨徑布置為303m+950m+303m，采用單主纜，主跨跨中約200m長(zhǎng)的主纜在梁體內(nèi)部，與梁固結(jié)，使結(jié)構(gòu)具有很高的剛度，索夾處設(shè)有錨固裝置，所以主纜截面沿橋梁是可變化的，這樣可大大節(jié)省主纜造價(jià)。
