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止于至善

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关于我

闻宝联,工学博士,教授级高工,天津市市政工程研究院副总工程师,同济大学、天津大学校外硕士导师,新加坡《urban transportation &construction》杂志副主编,中国土木工程学会混凝土质量专业委员会委员,中国土木工程学会混凝土耐久性专业委员会委员,中国建筑业协会混凝土分会专家组成员,中国腐蚀与防护学会建筑工程专业委员会委员,中国商品混凝土企业联合会专家委员会主任委员,中国硅酸盐学会混凝土与水泥制品协会理事,数十项国家重点工程混凝土专项技术指导。

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你造么?两百年来桥梁结构构成方法有哪几类?(2)  

2015-11-16 06:55:18|  分类: 桥梁工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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拓扑承式法


在 表1中Q33单纯性拱桥一栏中注有“下中上承式”,还有一种“直承式”,就是荷载直接作用在基本构件元素上,列如表5。Q11栏中注“正反吊桥”,说完整 了就是“下中上直承式”悬索桥,不过后3种少见,拱桥的4种承式常见。上(直)承式梁桥较多,中(下)承式多用在桁架桥。斜拉桥都是下承式,极少中承式。

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中承式悬索桥和斜拉桥


在桥下净空容许的情况下,为减少它的建筑高度,悬索桥可以采用中承式,跨中部分吊杆改为支撑杆,桥梁的整体刚度较大,空气动力性能较好,例如都柏林空港桥,见图20。

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中承式斜拉桥少见,只找到一例,是西班牙圣地亚哥奥伦赛千禧桥(Puente del Milenioen Ourense),建于2001年。单索面伸到主梁以下,桥两侧是人行观光步道,呈鱼骨形造型,见图21。

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上承式悬索桥


◆ 典型上承式悬索桥——上承式自锚悬索桥

上承式悬索桥可以采用两排或多排悬索,悬索可以支承在制板下或包裹在混凝土之中,比较刚劲,成一片悬带,也称悬带桥。这种桥在施工阶段需要设置临时的锚碇,成桥以后桥面系可以作为受压构件用来平衡悬带的拉力,变成自锚鱼腹梁式刚架。

图 22是1989年1月建成通车的湖南洞口淘金桥,是一座自锚上承式悬带桥。桥长74米,设计跨径70米,矢跨比1/9,桥面宽4.5米。该桥上部结构由端 锚梁、连续T梁、盖梁排架和主索悬带组成。用以锚固两组由48根Φ5钢丝组成的主索。在预制悬带槽形底板安装完成后,现浇主柱排架,然后安装T梁和现浇横 隔板。在浇筑悬带槽内的混凝土后再放松外锚,使整个结构形成自锚体系。图23是哥斯达黎加的科罗拉多桥(1972年)。

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◆ 非典型上承式悬索桥——矮腿刚构桥

2003 年至2004年,在瑞士还出现一种称为“矮腿刚构桥(Rigid frame bridgewith underslung main span)的上承式悬索结构,由于支撑杆件很少,也可以说是一种体外预应力梁,见表6和图24。它的建筑高度比一般的预应力简支梁还小,普通钢筋混凝土桥 面板也不算太厚,是一种很经济的桥型。

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直承式悬索桥


直承式悬索桥,可用钢筋、钢绞线、型钢等主缆,两端锚定在基础上,直接承受荷载,一般只作为人行或非机动车辆通行桥梁。早在20世纪50~60年代有过T构+预应力混凝土悬带的408米跨径串联式混合型桥梁设计(图25),终因斜拉桥的异军突起而胎死腹中。

2008年建成的圣地亚哥Hodges人行悬带桥,3×100.56米,中垂度1.41米,用两根索支承预制桥面板,见图26。

广义上来说,刚拱柔梁的上、中、下承系杆拱,也可以采用悬索作为行(走)车系,借以平衡拱的水平推力。例如:捷克Olomouc桥行走系下有两根悬索、美国波特兰市麦克劳林桥行走系两侧吊杆下各有一根悬索。

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张拉整体(Tensegrity)结构的哲学概念桥


Tensegrity 是美国建筑师R.B.Fuller在1950年代首先命名的一种结构思想方法,他认为宇宙的运行是按照张拉整体的原理进行的,即万有引力是一个平衡的张力 网,各个星球是这个网中的一个个独立的孤立点,这种结构体系中的索网,就相当于宇宙中的万有引力,独立的受压杆件相当于宇宙中的星球。其构筑法则:结构只 能是由压杆和拉杆构成,拉杆之间可以在两端互相衔接,而压杆只能与拉杆在两端相互衔接,压杆“飘浮”在拉杆群之中。未来会有一些意想不到的张拉整体桥型出 现,是否能成为成熟的主流,尚不能确定。以下介绍几例桥型。


桅式斜拉桥


Brisbane河的Kurilpa人行桥(2010年),是一个典型的实例。四川岷江源兴川公路桥(2010年)是另一例。但是它们对于桥面系这个功能构件放松了构筑法则,以至于斜拉桥和悬索桥都可以属于张拉整体结构,见图27。

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串联张拉整体桥


用上下弦串联一组三维标准模块构成桥梁,其构成消隐简化图见图28b。这类张拉整体桥梁必须有一根通跨的压杆,或者是通跨的拉杆加地锚,见图29。

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管形张拉整体桥


由管形单元组成的悬索桥,见图30a和管形单元组成的斜拉桥,可以使大跨悬索桥和斜拉桥不再那么单薄。

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无序张拉整体桥


以上Tensegrity桥都是循着某种规则用标准模块构成桥梁,然而也能以“无序”为规则构成桥梁,使桥梁外形达到某种特定效果,这是通常的规则桥梁所不能表现的。

例如,Wilkinson Evre和Arup提出了一个用玻璃钢管和钢弦组成的35米跨人行桥。该桥是一个无序Tensegrity桥梁,只是根据造型的需要支撑并包络了交通路径,见图31。

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