桥梁工程第5章2 PPT
第5章-受弯构件
235 fy
y
2
一般的焊接工形等截面简支梁的稳定系数:
b b
4320 Ah 1 Wx y t1 4 .4 h
2
y
2
235 b fy
式中 b 梁整体稳定的等效弯矩系数,参见附录3;
b 截面不对称影响系数:双轴对称工字形截面取b =0 ,加强受压翼缘的工字形 截面取b =0.8(2b1),加强受拉翼 缘的工字形截面取b =2b1; b=I1 / (I1+I2),I1和I2分别为受压翼缘和受拉翼缘对y轴的惯
单向弯曲:
a
fy
a 0 . 125 h
M
x
x W nx
M
x
f
x、
M
y
y
— 截面塑性发展系数
双向弯曲:
x W nx
y W ny
f
c
!截面塑性发展系数x和 y :
取值1.0~1.2之间。如工字形截面x =1.05, y=1.2;箱形截面x= y=1.05
b
f
(1) 弹性设计(需验算疲劳的梁、薄壁杆)
单向弯曲:
y
W nx 双向弯曲:
h
M
x
f M
x
tw
M
t
x
x
y
f
fy
b f
W nx
M x、 M
y
W ny
x 轴为强轴)
h
y
a
— 绕 x 轴和 y 轴的弯矩(
t
W nx 、 W ny — 对 x 轴和 y 轴的净截面抵抗矩
x
《桥梁工程》第五篇 桥梁墩台知识讲解
(二) 外力包括上部结构恒载支点反力、盖梁自重和活载。 活载的布置要使各种效应组合为桥上最不利情况,求出支 点最大反力作为盖梁的活载。活载的横向分布计算,当活 载对称布置时,按杠杆法计算;当活载非对称布置时,可 考虑按刚接梁法(或偏心压力法或“G-M”法)计算。在盖 梁内力计算时,可考虑桩柱支承宽度对削减负弯矩尖峰的
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轻型桥台的主要特点是:
❖ (1)利用上部构造及下部的支撑梁作为桥台的支撑,以防 止桥台向跨中移动;
❖ (2)整个构造物成为四铰刚构系统; ❖ (3)除台身按上下铰接支承的简支竖梁承受水平土压力外,
桥台还应作为弹性地基上的梁加以验算。
三、埋置式桥台 埋置式桥台(图5-1-25)的工作原理是靠台身后倾,使 重心落在基底截面的形心之后,以平衡台后填土的倾覆力矩, 减少恒载产生的偏心距,但应注意后倾斜度要适当。 埋置式桥台的缺点是:由于护坡伸入到桥孔,压缩了河 道,或者为了不压缩河道,就要适当增加桥长。
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第二章 梁桥墩台计算
第一节 梁桥墩台上的作用及其效应组合
一、作用 梁桥墩台上的永久作用有结构重力、土的重力和土侧压力、 混凝土收缩及徐变的作用、水的浮力;可变作用有汽车荷载、 汽车冲击力、离心力、汽车引起的土侧压力、人群荷载、风荷 载、汽车制动力、流水压力、冰压力、支座摩擦力,在超静定 结构中尚需考虑温度作用;偶然作用有船舶或漂流物撞击作用, 施工荷载和地震作用。
桥台的作用效应组合也和桥墩一样,根据可能出现的作 用按《桥规》规定进行作用效应组合。由于活载可以布置在 桥跨结构上,也可布置在台后,因此在确定最不利效应组合 时,通常按活载满布桥跨(图5-2-3a),桥上无活载而在台后 布置活载(图5-2-3b)和在桥上、台后同时布置活载(图5-2-3c) 等几种不利情况,分别进行组合和验算。
第五章桥梁景观设计PPT课件
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海沧大桥景观设计
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对于锚碇的造型及内部空间利用等 也根据其景观设计主题:空间创造性, 安全性、亲水性、文化性等进行了认真 构思与设计如考虑巨大锚碇形体、厚重 的壁严会给人以笨重、压迫感,因此采 用阶梯式绿化,既保护锚碇基础,又对 其进行美化装饰,不仅外观上能减少体 量感,也使锚碇造型与起伏的山体有机 结合起来。
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5
三、景观设计的内容及步骤
桥梁这类规模较大的公共建筑物, 将形成永久性的人文景观,影响甚远, 利害关系复杂,因而在桥梁景观设计前 必须进行详尽地可行性调查研究,广泛 地听取各方面的意见,结合桥梁美学设 计的原则,周密而科学地进行景观设计。 第一章中已提到国外在这方面起步较早, 不少大桥规划设计前均成立专门的景观 设计委员会等机构进行大桥的景观设计、 评价、方案选定,并监督贯彻景观设计 方针直至完工。
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如海沧大桥景观设计总体方针确定为: [景观性] 海沧大桥作为联系厦门与海沧的西通 道桥,是一座城市桥梁,将成为厦门的新 景观点,应从整体景观、色彩、夜间照明 以及观光旅游诸多因素考虑城市美学,具 有极强的景观性。 [象征性] 海沧大桥是本世纪厦门最大的建筑物, 是厦门的标志性建筑,象征着厦门城市发 展的步伐。
2
二、景观设计与结构设计的关系
长期以来,桥梁设计优先考虑功能 性,以满足设计条件的工程构造设计为主, 常常由于工期紧、经费少的困扰和行政命 令干涉、急功近利思想的影响,较少考虑 景观问题,即使考虑也是稍微附带一下或 者仅停留在附属结构部分或表面装饰上, 对景观设计的本质理解不够,难以全面综 合的考虑,更不要说有专门的组织机构和 人员去实施了。
第五章 桥 梁 景 观 设 计
第一节 第二节
桥梁景观设计 桥梁景观设计 的视觉表现
《桥梁工程》PPT课件
5,组合体系 (1)连续钢构:连续钢构是由梁和钢架相结合的体 系,它是预应力混凝土结构采用悬臂施工法而发展 起来的一种新体系。 (2)梁、拱组合体系:这类体系中有系杆拱、桁架 拱、多跨拱梁结构等。它们利用梁的受弯与拱的承 压特点组成联合结构。 (3)斜拉桥:它是由承压的塔、受拉的索与承弯的 梁体组合起来的一种结构体系。
1.按用途划分,有公路桥、铁路桥、公路铁路两 用桥、农桥、人行桥、运水桥(渡槽)及其他专用桥 梁(如通过管路、电缆等)。 2.按桥梁全长和跨径的不同,分为特大桥、大桥、 中桥和小桥。 3.按主要承重结构所用的材料划分,有圬工桥 (包括砖、石、混凝土桥)、钢筋混凝土桥、预应力 混凝土桥、钢桥和木桥等。 4.按跨越障碍的性质,可分为跨河桥、跨线桥 (立体交叉)、高架桥和栈桥。 5.按上部结构的行车道位置,分为上承式桥、下 承式桥和中承式桥。
11.墩台身高度不大时,可搭设木板坡道,中间 钉设防滑木条,用手推车运输混凝工浇筑。当墩 台身高度较大,混凝土下落高度超过2m时,要使 用漏斗、串筒。
12.拼装式模板用于高墩台时,应分层支撑、分层浇筑, 在浇筑第一层混凝土时,在墩台身内顶埋支承螺栓,以 支承第二层模板的安装和混凝土的浇筑。 13.浇筑墩台混凝土通常搭设普通外脚手架,浇筑高墩 台混凝土时,须采用简易活动脚手或滑动脚手。浇筑空 心高墩台混凝土宜搭设内脚手,并兼作提升吊架。 14.混凝土应分层、整体、连续浇筑,逐层振捣密实, 轻型墩台需设置沉降缝时,缝内要填塞沥青麻絮或其他 弹性防水材料,并和基础沉降缝保持顺直贯通。 15.混凝土浇筑时要随时检查模板、支撑是否松动变形、 预留孔、预埋支座钢板是否移位,发现问题要及时采取 补救措施。
4.桥梁全长简称桥长:是桥梁两端两个桥台的侧墙 或八字墙后端点之间的距离,用L表示。对于无桥台 的桥梁为桥面自行车道的全长。 5.桥梁高度简称桥高:是指桥面与低水位之间的高 差,或为桥面与桥下线路面之间的距离。桥高在某种 程度上反映了桥梁施工的难易性。 6.桥下净空高度:是设计洪水位或计算通航水位至 桥跨结构最下缘之间的距离,以H表示。它应保证能 安全排洪,并不得小于对该河流通航所规定的净空高 度。
桥梁工程培训课件PPT(36张)
下钢筋笼
影像留取
准备二工作 准二 三 现场施工二工作
通过测绳到混凝土顶面 的长度,以此来判断每 次导管的埋置深度
砼过程控制
导管埋深控制
准备二工作 准二 三 现场施工二工作
水下混凝土桩基施工要点:
虚
桩
1、实际桩长=虚桩L1+有效桩长L2
2、有效桩长=桩顶标高-桩低标高
3、导管埋置深度控制:导管长度-测绳长度
准备二工作 准二 二 准备工作备二工作
3、材料准备
(1)原材料:水泥、石子、砂、钢筋、水、外加剂 等材料,由物资员和试验员按规定进行检验,确保其原 材料质量符合相应标准。
(2)混凝土配合比设计及试验:根据混凝土设计强 度要求和施工要求,完成混凝土的试验配合比和施工配 合比。
准备二工作 准二 二 准备工作备二工作
100 50 符合设计要求 不大于设计要求 ≤1%桩长,且不大于500
检验频率
范围
点数
1
1
每根桩
1
1
1
≤0.5%桩长,且不大于200
1
检验方法
用全站仪检查
沉淀盒或标准测锤 用测壁仪或杆锤线
和钢尺量 用垂线和钢尺量
准备二工作 准二 三 现场施工二工作
立柱分项工程
准备二工作 准二 三 现场施工二工作
有
效
桩 长
在现场施工过程中水下灌注桩质量
控制一直是施工的重点,为确保桩基施
工的质量,必须保证混凝土浇筑连续进
行施工,控制好拔管时间及长度,同时
也要保证混凝土坍落度控制。
准备二工作 准二 三 现场施工二工作
项目
桩位 沉渣厚度 垂直度
群桩 排架桩 摩擦桩 支承桩 钻孔桩
《桥梁工程 》课件
清洁与排水
保持桥面干净,及时清理 垃圾和积水,确保排水畅 通,防止积水对桥面造成 损害。
桥面保养
对桥面进行定期保养,如 涂刷防滑耐磨材料、修复 破损部位等,以提高桥面 的耐久性和安全性。
损伤评估
外观检查
承载能力评估
通过目视、测量等方法对桥梁进行外 观检查,发现裂缝、变形、锈蚀等损 伤。
根据桥梁的实际情况和设计要求,对 桥梁的承载能力进行评估,确定桥梁 的安全承载能力。
常规浇筑施工
使用混凝土在施工现场浇筑桥 梁段,这种方法需要较长时间 硬化混凝土。
悬臂浇筑施工
通过浇筑混凝土在桥梁两侧形 成悬臂结构,然后逐渐拼装合 拢,这种方法适用于大型桥梁 施工。
顶推施工
使用千斤顶等设备将桥梁段逐 段顶推到位,这种方法适用于 跨越深谷或高速公路等场景。
施工监控
01
02
03
04
监测桥梁变形
成的结构破坏。
稳定性分析方法
02
采用静力分析或动力分析方法,对桥梁的整体和局部稳定性进
行分析。
稳定性控制措施
03
根据分析结果,采取相应的控制措施,如增加支撑、改变结构
形式等,以提高桥梁的稳定性。
04
桥梁施工
施工方法
预制桥梁段拼装施工
将桥梁段在预制场预制,然后 在施工现场进行拼装,这种方
法可以缩短施工周期。
程将更加注重环保、节能和智能化。
桥梁工程的基本要素
总结词
了解桥梁工程的基本要素是掌握桥梁设计和施工的关键,包括桥跨结构、支座系统、基 础结构等。
详细描述
桥跨结构是跨越障碍物的主体结构,其设计需考虑载荷、跨度和材料等因素;支座系统 是连接桥跨结构与桥墩的部件,要求能够传递载荷并适应温度和沉降变化;基础结构是 支撑桥墩的结构,需根据地质勘察资料进行设计,确保桥墩的稳定性和安全性。此外,
公路工程施工技术第五章ppt课件
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
2.桩基础 桩是深入土层的柱形构件,其作用是将作用于桩顶以上的
荷载传递到土体中的较深处,以承受较大的荷载。 根据不同情况,桩可以有不同的分类法。现按成桩方法对
桩进行分类,并分别叙述其施工方法和工艺。 (1)沉入桩 沉入桩是将预制桩用锤击法或振动法沉入地
层至设计要求高程。预制桩包括木桩、混凝土桩和钢桩, 沉入桩施工方法主要有:锤击沉入桩、振动沉入桩、静力
的变位。
桥梁的基本附属设施包括桥面系、伸缩缝、桥梁与
路堤衔接处的桥头搭板、锥形护坡和调治构造物等。
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
5.2 桥梁施工方法的选择
桥梁施工应包括施工技术和施工组织管理。桥梁施工 技术着重研究桥梁施工技术方案和保证技术方案实施所必 须采取的技术措施,即选择施工方法,确定各施工阶段所 需的机具、设备、材料和劳力等事项。施工组织管理需要 制订施工计划表,合理地组织施工,保证各阶段施工所需 的机具设备、材料和劳力的合理调配,安排好场地布置, 进行施工经济管理、经济分析和全面质量管理,组织好生 产与生活等。
(1)由于能在现场直观确认支承地基的情况下进行施工,因而施工 质量可靠。
(2)施工时的噪声、振动和对地下污染等建设公害较少。 (3)与其它类型的基础相比,施工所需的操作空间较小。 (4)在多数情况下,比其它类型的基础造价省、工期短。 (5)易受冻胀和冲刷影响。
为了规范事业单位聘用关系,建立和 完善适 应社会 主义市 场经济 体制的 事业单 位工作 人员聘 用制度 ,保障 用人单 位和职 工的合 法权益
桥梁工程_5 其它类型桥梁简介(2)
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2014-9-23 南京工业大学土木工程学院交通工程系 1
1)美式悬索桥
美国式悬索桥
其基本特征是采用竖直吊索,并用钢桁架作为加劲梁(图5- 20a)。这种形式的悬索桥一般采用三跨地锚式,加劲梁在主塔 处不连续,由伸缩缝断开,桥面通常采用钢筋混凝土材料,主塔 为钢结构。其特点是可以实现双层通车,通过增加桁架高度可保 证桥梁有足够的刚度,由于加劲梁采用钢桁架,使其具有很好的 抗风性能。 美国式悬索桥发展历史接近百年,其建桥技术相当成熟,并积 累了丰富的设计和施工经验,是目前采用较广泛的一种形式。在 美国已建成的维拉扎诺海峡大桥和在日本建成的明石海峡大桥 , 都属于这种类型。世界上许多国家的大跨度悬索桥都受到美国式 悬索桥的影响,但也有自己的特点,如在日本通常采用连续的加劲 钢桁架,桥塔处不设伸缩缝;采用钢的正交异性板作桥面等。
土耳其的博斯普鲁斯二桥、日本来岛的三座悬索桥、香港的青 马大桥、丹麦的大贝尔特(Great Belt)桥和中国的江阴长江大桥 都采用了混合式吊桥形式。
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2014-9-23 南京工业大学土木工程学院交通工程系 4
4)带斜拉索的悬索桥 带斜拉索的悬索桥
为了有效地提高大跨度悬索桥结构的整体刚度和抗风稳定性, 在悬索桥设计中除设置悬索体系外,还可考虑同时设置斜拉索, 以适应大跨度悬索桥的变形控制和动力稳定性的要求,这就构成 了带斜拉索的悬索桥。 1883年建成的纽约布鲁克林大桥,就是既有现代悬索桥悬索体 系,又有若干加强斜拉索的一座带斜拉索的悬索桥(图5-20d)。 1966年建成的葡萄牙萨拉扎桥(Salazar),也采用了这种形式。 这种结构形式可看作悬索桥和斜拉桥的结合,悬索承担跨中的荷 载,斜拉索承担桥塔附近1/4跨的荷载,这样能够大大地增加悬 索桥的跨越能力和结构的整体刚度,并有效地加强结构的抗风和 抗震能力以及防止和控制结构的振动。
第五章 混凝土简支梁桥
装配式斜板桥的钢筋布置与正交板有所不同。下 图为斜交角30°时斜板的顶层、底层钢筋布置,其 余钢筋布置与正交板相同。
图为标准跨径16m的后张预应力混凝土简支空心 板的截面和预应力筋布置图。板高为0.75m,采用 C40混凝土预制,两肋下部各布置2束钢绞线,每束由 6根Φ15钢绞线组成。《公路桥涵标准设计》中采用 强度等级为1570MPa的钢绞线,目前工程中较多采用 强度等级为1860MPa的钢绞线,在设计中作等效替换 即可。在顶板和底板布置有48的纵向钢筋以增强板的 抗裂性。箍筋在板端加密,以承受剪力。
(3)在均布荷载作用下,当桥轴线方向的跨长相同 时,斜板桥的最大跨内弯矩比正板桥要小,跨内纵向 最大弯矩或最大应力的位置,随斜交角 φ的变大而由 中央向钝角方向移动。图表示在满布均布荷载时,跨 内最大弯矩位置沿板宽的变化曲线,由图可知,当斜 交角φ在15°以内时,可以近似地按正交板桥计算, 因此《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》 (JTG D62—2004)便作了这样的规定。
3.整体式斜交板桥的受力特点与构造
在桥梁建设中,由于桥位处的地形限制、或由于 路线线形的要求而将桥梁做成斜交。斜交板桥的桥轴 线与支承线的垂线呈某一夹角,此角称作斜交角φ。 斜板桥的受力状态是很复杂的,迄今尚无力学经典解 答,多借助计算机以求得数值解。为了对斜板桥的受 力性能有个定性的了解,以便从构造上予以保证,这 里只作简单介绍。
2.钢筋构造 截面配筋应依据计算的纵、横弯矩来定,主钢筋直径 应不小于12mm,间距应不大于200mm,一般也不宜小于 70mm;由于汽车荷载在板边缘的分布范围比跨中小,因而 两侧各1/6板宽范围内的主筋宜较中间板带增加15%。图 为整体式简支板桥的构造图。其标准跨径6m,桥面净宽 8.5m(与路基同宽),两边有0.25m的安全带,计算路径为 5.69m,板厚320mm,约为跨径的1/18。纵向主筋采用 Φ20,在跨径两端l/4—1/6的范围内呈30°弯起;分布 钢筋采用Φ10,按单位板宽上主筋面积的15%配置。
桥梁工程第12讲第五章横向分布系数计算gm法
03
GM法的应用和实例分析
GM法在桥梁工程中的应用
确定横向分布系数
通过GM法,可以计算出桥 梁各跨的横向分布系数,用 于评估桥梁在不同荷载作用 下的受力分布情况。
优化结构设计
利用GM法,可以对桥梁 结构进行优化设计,提高 桥梁的承载能力和稳定性。
指导施工监控
通过GM法的计算结果, 可以指导施工过程中的监 控和监测,确保施工质量 和安全。
加强实测数据积累
通过加强桥梁监测和数据收集,积累更多的实测 数据,为GM法的应用提供更可靠的数据支持。
3
开发智能算法
结合人工智能和大数据技术,开发智能算法,实 现GM法的自动化和智能化,提高计算效率和精 度。
ห้องสมุดไป่ตู้5
结论
总结
通过实例分析,横向分布系数计算GM法能够 反映桥梁的实际情况,为桥梁设计、施工和维
桥梁工程第12讲第 五章横向分布系数计
算GM法
目录
• 引言 • 横向分布系数的概念和计算方法 • GM法的应用和实例分析 • GM法的优缺点和改进方向 • 结论
01
引言
主题简介
01
横向分布系数计算是桥梁工程中 一个重要的计算环节,用于确定 桥梁横向分布的受力情况。
02
GM法(Galerkin Method)是一 种常用的横向分布系数计算方法, 通过建立数学模型和求解方程来得 到横向分布系数。
工程实际意义
结合工程实际,探讨GM法在桥梁工 程中的实际意义和应用前景,提出改 进和完善建议。
04
GM法的优缺点和改进方 向
GM法的优点
计算简便
GM法是一种基于数学理论的计算方法,其公式简单,计算过程相 对简便,适合用于大规模的工程计算。
《桥梁工程课件》课件
桥梁类型
梁桥
采用梁体承载荷载的桥梁,是最常见且最简单 的桥梁类型。
索桥
通过拉索与桥梁主体协同工作,形成悬索桥。
拱桥
采用拱体承载荷载的桥梁,具有良好的受力性 能和美观的外观。
斜拉桥
通过斜拉索与桥梁主体协同工作,形成斜拉桥。
桥梁设计原则
1 强度与刚度
确保桥梁具有足够的强度和刚度,能够承受 荷载并保持稳定。
《桥梁工程课件》PPT课 件
欢迎来到《桥梁工程课件》PPT课件!本课程将介绍桥梁工程的基本概念、设 计原则、建设过程、检测与维护以及经典案例分析。让我们一起探索这个引 人入胜的领域吧!
桥梁工程简介
桥梁工程是一门研究和设计用于跨越障碍物的结构的科学与艺术。它在现代 社会中起到了连接城市和地区、便利交通、促进经济发展的重要作用。
结语
桥梁工程拥有广阔的发展前景,它不仅为人们创造了便利的交通条件,还成 为城市的标志性建筑之一。我们鼓励学生参与桥梁工程的建设,以此促进自 身成长并为社会做出贡献。
施工场地。
3
桥台与桥墩施工
先施工桥台,再施工桥墩,确保基础牢
梁体安装与联合施工
4
固可靠。
安装梁体,完成桥面系统和桥面铺装,
进行联合施工。
5
竣工验收与交付
进行验收,确保桥梁符合相关标准要求, 正式交付使用。
桥梁检测与维护
检测
常用的桥梁检测方法包括视觉检测、无损检测和结 构评估等,以确保桥梁的安全性和可靠性。
维护
桥梁维护包括日常养护、周期性维修和大修计划, 确保桥梁保持在良好的工作状态。
桥梁工程案例分析
悬索桥
以悬索为主要结构形式的典型桥 梁案例,具有较长的跨径和独特 的美学价值。
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2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧1上一页下一页5.3.1 悬索桥的类型及其构造特点1.悬索桥的类型悬索桥是由桥塔、主缆索、吊索、加劲梁、锚碇及鞍座等部分组成的承载结构体系,是目前唯一跨度超过1000m并接近2000m的桥型。
由于这一桥型能充分利用和发挥高强钢材的作用,并能很好地适应跨越海峡和宽阔江河的要求,加之近年来悬索桥设计理论和计算方法的发展和完善以及施工技术的进步,使其成为近年来发展较快的桥型之一。
现代大跨度悬索桥根据其加劲梁的类型和吊索的形式不同可分为以下几种类型:2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧2上一页下一页1)美式悬索桥 其基本特征是采用竖直吊索,并用钢桁架作为加劲梁(图5-20a)。
这种形式的悬索桥一般采用三跨地锚式,加劲梁在主塔处不连续,由伸缩缝断开,桥面通常采用钢筋混凝土材料,主塔为钢结构。
其特点是可以实现双层通车,通过增加桁架高度可保证桥梁有足够的刚度,由于加劲梁采用钢桁架,使其具有很好的抗风性能。
美国式悬索桥发展历史接近百年,其建桥技术相当成熟,并积累了丰富的设计和施工经验,是目前采用较广泛的一种形式。
在美国已建成的维拉扎诺海峡大桥和在日本建成的明石海峡大桥,都属于这种类型。
世界上许多国家的大跨度悬索桥都受到美国式悬索桥的影响,但也有自己的特点,如在日本通常采用连续的加劲钢桁架,桥塔处不设伸缩缝;采用钢的正交异性板作桥面等。
美国式悬索桥2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧3上一页下一页2)英国式悬索桥英国式悬索桥的基本特征是采用三角形排列的斜吊索和流线型扁平翼状钢箱梁作为加劲梁(图5-20b)。
这种形式的悬索桥加劲梁采用连续的钢箱梁,桥塔处没有伸缩缝,并采用了用钢筋混凝土桥塔;有时还将主缆与加劲梁在主跨中点处固结。
英国式悬索桥的特点是钢箱加劲梁可减轻恒载,使主缆的截面减小,降低了用钢量和造价。
由于钢箱梁抗扭刚度大,受到的横向风力小,有利于抗风,由此大大减小了桥塔所承受的横向力。
三角形排列布置的斜吊索可以提高桥梁刚度,但斜吊索的吊点处构造复杂。
在英国建成的塞文桥和恒伯尔桥、在土耳其建成的博斯普鲁斯(Bosporus)桥都是属于这种形式的悬索桥。
英国式悬索桥2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧4上一页下一页3)混合式悬索桥这种悬索桥是综合了上述两类悬索桥的特点形成的、目前广泛采用的悬索桥。
其特征是采用竖直吊索和流线型钢箱梁为加劲梁(图5-20c),一般采用钢筋混凝土桥塔。
混合式悬索桥的广泛使用表明其钢箱加劲梁具有良好的静力和动力特性,其竖直吊索构造简单实用。
土耳其的博斯普鲁斯二桥、日本来岛的三座悬索桥、香港的青马大桥、丹麦的大贝尔特(Great Belt)桥和中国的江阴长江大桥都采用了混合式吊桥形式。
混合式悬索桥2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧5上一页下一页4)带斜拉索的悬索桥 为了有效地提高大跨度悬索桥结构的整体刚度和抗风稳定性, 在悬索桥设计中除设置悬索体系外,还可考虑同时设置斜拉索,以适应大跨度悬索桥的变形控制和动力稳定性的要求,这就构成了带斜拉索的悬索桥。
1883年建成的纽约布鲁克林大桥,就是既有现代悬索桥悬索体系,又有若干加强斜拉索的一座带斜拉索的悬索桥(图5-20d)。
1966年建成的葡萄牙萨拉扎桥(Salazar),也采用了这种形式。
这种结构形式可看作悬索桥和斜拉桥的结合,悬索承担跨中的荷载,斜拉索承担桥塔附近1/4跨的荷载,这样能够大大地增加悬索桥的跨越能力和结构的整体刚度,并有效地加强结构的抗风和抗震能力以及防止和控制结构的振动。
带斜拉索的悬索桥2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧6上一页下一页悬索桥按照其加劲梁的支承条件分类悬索桥按照其加劲梁的支承条件还可分为单跨铰支加劲梁悬索桥、三跨铰支加劲梁悬索桥和三跨连续加劲梁悬索桥(图5-21)。
这些也都是现代大跨度悬索桥经常采用的形式。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧7上一页下一页2.悬索桥的主要构造特点现代悬索桥一般由桥塔、主缆索、锚碇、吊索、加劲梁、吊索及索鞍等主要部分组成(图5-22)。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧8上一页下一页1)桥塔桥塔是悬索桥最重要构件。
它支承主缆索和加劲梁,将悬索桥的活载和恒载(包括桥面、加劲梁、吊索、主缆索及其附属构件如鞍座和索夹等的重量)以及加劲梁在桥塔上的支反力直接传至塔墩和基础,同时还受到风载与地震的作用。
桥塔的高度主要由桥面标高和主缆索的垂跨比f/L确定,通常垂跨比f/L为1/9~1/12。
大跨度悬索桥的桥塔主要采用钢结构和钢筋混凝土结构。
其结构形式可分为桁架式、刚架式和混合式三种(图5-23)。
刚架式桥塔通常采用箱形截面。
由于预应力混凝土和爬模技术的发展,钢筋混凝土桥塔的桥塔的使用呈较快增长趋势。
桥塔塔顶必须设主索鞍,以便主缆索能与桥塔合理的衔接和平顺的转折,并将主缆索的拉力均匀的传至桥塔。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧9上一页下一页2)锚碇锚碇是主缆索的锚固构造。
主缆索中的拉力通过锚碇传至基础。
通常采用的锚碇有两种形式:重力式和隧洞式。
重力式锚碇依靠其巨大的自重来承担主缆索的垂直分力,而水平分力则由锚碇与地基之间的摩阻力或嵌固阻力承担。
隧道式锚碇则是将主缆中的拉力直接传递给周围的基岩。
隧道式锚碇适用于锚碇处有坚实基岩的地质条件。
当锚固地基处无岩层可利用时,均采用重力式锚碇。
锚碇主要由锚碇基础、锚块、锚碇架及固定装置和锚固索鞍组成。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧10上一页下一页3)主缆索主缆索是悬索桥的主要承重构件,不仅承担自重恒载,还通过索夹和吊索承担加劲梁(包括桥面)等其它恒载以及各种活载。
主缆索还要承担部分横向风载,并将其传至桥塔顶部。
主缆索可采用钢丝绳钢缆或平行丝束钢缆,由于平行丝束钢缆弹性模量高,空隙率低,抗锈蚀性能好,因此大跨度吊桥的主缆索均采用这种形式。
现代悬索桥的主缆索多采用直径5mm的高强度镀锌钢丝组成(图5-25)。
先由数十到数百根5mm的高强度镀锌钢丝制成正六边形的索束(股), 再将数十至上百股索束挤压形成主缆索,并做防锈蚀处理。
设计中主缆索的线形一般采用二次抛物曲线。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧11上一页下一页主缆索的架设方法主缆索的架设方法主要有两种:空中送丝成缆法和预制钢丝束成缆法。
空中送丝成缆法在现场空中编缆,每根主缆索所含索束数较少,但每根索束所含钢丝根数较多;施工工期较长;所需锚碇面积较小;是最早采用的成缆法。
预制钢丝束成缆法在工厂先预制钢丝索束,然后在现场使用索束编缆;每根主缆索所含索束数较多,但每根索束所含钢丝根数较少;施工周期较短;所需锚固面积较大;是现代悬索桥较多采用的成缆法。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧12上一页下一页4)吊索吊索也称吊杆,是将加劲梁等恒载和桥面活载传递到主缆索的主要构件。
吊索可布置成垂直形式的直吊索或倾斜形式的斜吊索,其上端通过索夹与主缆索相连,下端与加劲梁连接。
吊索与主缆索连结有两种方式:鞍挂式和销接式。
两种方式各有所长。
吊索与加劲梁连结也有两种方式:锚固式和销接固定式。
锚固式连结是将吊索的锚头锚固在加劲梁的锚固构造处。
销接固定式连结是将带有耳板的吊索锚头与固定在加劲梁上的吊耳通过销钉连结。
吊索宜采用有绳芯的钢丝绳制作,二根或四根一组;两端均为销接式的吊索可采用平行钢丝索束作为吊索。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧13上一页下一页5)加劲梁加劲梁的主要作用是直接承受车辆、行人及其它荷载,以实现桥梁的基本功能,并与主缆索、桥塔和锚碇共同组成悬索桥结构体系。
加劲梁是承受风荷载和其它横向水平力的主要构件,应考虑其结构的动力稳定特性,防止其发生过大挠曲变形和扭曲变形,避免对桥梁正常使用造成影响。
大跨度悬索桥的加劲梁均为钢结构,通常采用桁架梁和箱形梁。
预应力混凝土加劲梁仅适用于跨径500m以下的悬索桥,大多采用箱形梁。
采用箱形梁时,应选择流线型主梁截面,并适当设置风嘴、导流板、分流板等抗风装置;采用桁架梁时,应加强主梁和桥面车道部分的联系,并注意保证主梁及桥面构造横向通风良好,不得有任何阻碍空气流动的多余障碍物存在,也可适当设置抗风装置。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧14上一页下一页5)加劲梁加劲梁的构造和尺寸主要取决于其抗风稳定性。
通常参考其它已建成悬索桥的加劲梁拟定其初步设计的构造和尺寸,再根据结构计算结果进行适当修改,最后对较为合理的几个方案,通过风洞试验检验其抗风性能,并选择抗风性能好的加劲梁及其构造和尺寸。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧15上一页下一页6)索鞍索鞍是支承主缆的重要构件,其作用是保证主缆索平顺转折;将主缆索中的拉力在索鞍处分解为垂直力和不平衡水平力,并均匀地传至塔顶或锚碇的支架处。
索鞍可分为塔顶索鞍和锚固索鞍。
塔顶索鞍设置在桥塔顶部,将主缆索荷载传至塔上;锚固索鞍(亦称散索鞍),设置在锚碇的支架处,主要作用是改变主缆索的方向,把主缆索的钢丝绳束在水平及竖直方向分散开来,并将其引入各自的锚固位置。
为了减少塔顶索鞍处钢丝的弯曲次应力,塔顶索鞍弯曲半径一般为主缆索直径的8—12倍;而散索鞍必须考虑钢丝绳束的水平曲率半径和竖直曲率半径,以确定索鞍合理形状。
索鞍通常采用铸焊组合件组成,大型组件采用分块制作,安装后通过螺栓或焊接连成整体。
返回2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧16上一页下一页5.3.2 悬索桥的计算要点悬索桥的计算目前多采用以计算机为计算手段的有限元等数值计算方法。
根据结构计算的要求不同,可采用较精确的空间结构计算图式或采用简化的平面结构计算图式,计算所依据的计算理论也有所不同,如线弹性理论、挠度理论和有限位移理论等。
计算的内容主要包括悬索桥在各种动、静荷载作用下的结构内力和位移以及其抗风、抗震稳定性。
计算中必须考虑结构的动力特性和非线性受力、变形特性。
悬索桥的计算是相当复杂的,这里仅就悬索桥的受力特点、计算理论、计算图式和计算内容作简要介绍,更详细的计算理论和方法请参阅有关专著。
2008-5-30南京工业大学土木工程学院交通工程系—罗韧17上一页下一页1.大跨度悬索桥受力特点现代悬索桥是由主缆索和加劲梁及桥塔构成的一种合理的柔性悬挂组合体系,具有索、梁、柱合理分工综合受力的特点。
在荷载作用下,主缆索、加劲梁和桥塔发挥各自的受力特点共同承担荷载。