斜張橋或稱斜拉橋,是指一種由一條或多主塔與鋼纜組成來支撐橋面的橋樑。斜張橋主要可分為兩大類,視乎鋼纜如何與主塔連接。

 

斜張橋通常是用在跨徑較長的橋樑,他是是利用鋼索的張力,來承受橋樑的載重。你可以看看下圖,就可以了解斜張橋的原理。

 


斜張橋利用鋼索張力支撐

 

 

高屏溪斜張橋:位於中華民國福爾摩沙高速公路,橋長2,617公尺,是聯絡高雄縣屏東縣重要的交通要道,其中橋梁西端採斜張橋設計橋長510公尺,塔高183.5公尺,相當於六十層高樓建築。該橋為國內首座複合式斜張橋,而且是亞洲最長之非對稱型單橋。

 

認識斜張橋 - 型式與力學原理

 

 

斜張橋(Cable-stayed bridge )又稱斜索橋,主要構成為橋塔(pylons, or towers)、斜索(cable-stayeds)及橋面構造三個部分,顧名思義,係以斜纜索來撐拉橋面構造。他的造型雖然看似未來派(futurist)的意像,具現代感,其構圖卻早在西元1595年出版的書(書名Machinae Novae)中即已出現,但實際的應用一直到第二次世界大戰戰後,由於鋼材短缺才在歐洲逐漸被工程師設計採用。相對於吊橋,斜張橋所需鋼纜較少且興建較快,其工程效益及美感成為中長跨徑橋梁(150公尺~850公尺)經常考慮選擇的對象,就長跨徑橋梁而言,斜張橋已成為吊橋之外的最佳橋型。

 

 

斜張橋與吊橋類似,均有橋塔及纜索懸吊橋面,不同之處在於斜張橋的承重系統為纜索固著於橋塔後,由橋塔承受載重。吊橋之纜索則以未固結的方式搭過橋塔後錨碇於橋端錨座上。斜張橋之可藉由兩條繩索及肢體來體驗,想像頭及身體是橋塔,手臂當橋梁,繫上繩索後,於是構成了兩節的斜張橋,體會一下手臂上由斜索造成的壓力究竟在何處?

 

 

由於斜索的懸吊作用(垂直分力)分擔橋梁的彎矩載重,橋梁得以採用較細長構件且經濟的斷面設計。因此;以橋梁構造而言,斜張橋屬於高度靜不定的輕量結構,設計過程須特別針對風力、高張力纜索的振動(rain vibration)及耐震等進行動力分析。有賜於創新的風洞試驗及電腦科技的進步,使得前述各種分析更容易達成,斜張橋設計在跨度上的應用更趨極至,而纜索及橋塔的造型更富於變化。纜索的連結方式有放射型(radial pattern or fan layout)及平行型(parallel pattern or harp layout)兩種基本型式。放射型斜張橋係將纜索自橋面上不同的數點銜接至橋塔,集中固著於橋塔頂端一處;平行斜張橋之各纜索則固著到橋塔上不同高度的數點,而每條纜索互相平行。

 

 

斜張橋橋塔的型式極具創造空間及變化;單柱型、門型、倒Y型、斜塔.等;搭配纜索型式及橋面端纜索的固結方式可構成多樣化的美麗橋型。橋面端之纜索可分別固結於橋面兩側或中央,台灣第一座斜張橋台北-板橋間之光復橋屬於前者,為放射型斜張橋;最近完工之南部第二高速路高屏溪橋屬於後者,為單塔非對稱複合式斜索之斜張橋;日本Higashi-Kobe Bridge為雙塔平行型斜張橋,其橋面為雙層桁架結構;美國佛羅里達州之Sunshine Skyway Bridge,為世界首座將橋面端纜索固著在橋面中央之斜張橋,往返的過客在視覺無纜索遮斷的情況下,得以飽覽壯闊的海灣景觀。

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