斜拉桥结构设计及问题简析
大跨度桥梁斜拉索设计与分析
![大跨度桥梁斜拉索设计与分析](https://img.taocdn.com/s3/m/0d12744a00f69e3143323968011ca300a6c3f600.png)
大跨度桥梁斜拉索设计与分析大跨度桥梁是现代交通工程中重要的一部分,它们连接起了不同地区,实现了人们之间的联系。
而其中,斜拉桥作为大跨度桥梁的一种重要形式,具有独特的设计和分析技术,本文将探讨大跨度桥梁斜拉索的设计与分析。
斜拉桥采用了悬索与梁体结合的构造形式,通过悬挂在主梁上的斜拉索来承担桥梁荷载。
这种设计不仅可以充分利用悬索的受力优势,还能减小主梁的跨度,提高桥梁的稳定性和承载能力。
首先,斜拉桥设计的一个重要步骤是斜拉索的选取。
斜拉索的选取需要考虑多个因素,如桥梁的跨度、荷载、材料强度等。
通常情况下,斜拉索的材料采用高强度钢或预应力混凝土,这样可以保证斜拉索具有足够的强度和刚度,以承担桥梁的荷载。
在斜拉索的设计中,另一个关键因素是斜拉索的布置。
斜拉索的布置直接影响到桥梁的结构性能和外观。
一般来说,斜拉索的布置要满足力的平衡条件,即使桥梁受到一侧的加载,斜拉索的应力分布也要保持均衡。
此外,为了使斜拉索的布置更加美观,设计师还需要考虑桥梁的造型和整体的设计风格。
当斜拉索的设计确定后,需要进行斜拉索的分析。
斜拉索的分析是为了确定斜拉索在荷载作用下的应力和变形情况。
为了进行这一分析,工程师通常会采用有限元分析的方法。
这种分析方法可以将桥梁模型分割成许多小的有限元,通过求解有限元方程来得到斜拉索的应力和变形情况。
通过斜拉索的分析,设计师可以了解斜拉索在各种情况下的受力性能,从而优化设计,提高桥梁的安全性和稳定性。
另外,斜拉桥在设计与分析的过程中还需要考虑到结构振动的问题。
斜拉桥由于其独特的结构形式,往往会引起较大的结构振动。
这种振动可能影响到桥梁的使用和安全,因此在设计和分析过程中,需要对斜拉桥的振动进行评估。
工程师可以通过振动试验和数值模拟的方法来研究桥梁的振动响应,并采取相应的措施来减小振动影响。
综上所述,大跨度桥梁斜拉索的设计与分析是一个复杂而重要的工作。
设计师需要综合考虑多个因素,如斜拉索的选取、布置和分析,以及结构振动的问题。
斜拉桥模型设计制作过程中存在的问题及反思
![斜拉桥模型设计制作过程中存在的问题及反思](https://img.taocdn.com/s3/m/e59e3d47cbaedd3383c4bb4cf7ec4afe04a1b16f.png)
斜拉桥模型设计制作过程中存在的问题及反思我认为应从以下几个方面入手:一、合理选择材料。
首先是建立正确的理念,要结合实际情况进行科学决策,注重效益,不能单纯地考虑节约资金而大量使用劣质产品,造成严重浪费;同时要尊重客观规律和技术水平,注意各种材料性能之间相互配合协调,避免因盲目追求新奇高档或价格低廉,造成工期延误等现象发生。
二、科学计算施工图纸。
随着建筑业的快速发展,尤其是高层建筑,需要使用越来越多的预制构件和非标准构件,传统的制作加工方式已无法满足工程建设日趋复杂的形势。
这就需要采取“工厂化”生产,提高工程质量与工作效率,最终降低成本,达到优质高效的目的。
三、规范钢筋施工技术。
由于混凝土梁具有变形较小的特点,对钢筋施工技术要求较高,主要表现在钢筋保护层厚度、绑扎顺序以及后浇带施工等方面,因此必须严格按照《钢筋机械连接技术规程》( JGJ/T61-2004)执行,否则极易出现裂缝等安全隐患。
四、深化设计。
桥梁设计是工程设计的重要环节,也是整个桥梁建设的关键所在,如果设计不当会给桥梁的建设增添许多麻烦,并且投资巨大,甚至影响到整座桥梁的安全使用,甚至危害人们的生命财产安全。
根据《公路工程基本建设项目设计文件编制办法》(交公路发〔2006〕16号)规定,城市道路桥梁设计阶段,原则上可按一级公路或城市快速路进行设计,但如涉及特殊技术问题,经批准可适当简化设计内容,但仍需报省级交通主管部门审查备案。
其次,由于本身设计缺陷,导致工程事故频繁发生。
例如某公路跨线桥上部结构,仅有两个桥墩支撑,施工方法错误,导致桥体承载力不够,从而引起了多次坍塌事故,经济损失惨重。
再者,没有明确的管理措施。
近年来,由于施工企业数量众多,施工队伍良莠不齐,管理难度很大,稍有疏忽便会酿成恶果。
第三,未落实安全责任制。
没有健全的组织机构和完善的规章制度,从而导致安全事故频发。
因此,我们必须加强安全监督管理,做好安全防范工作,减少安全事故的发生。
斜拉桥结构设计与施工优化
![斜拉桥结构设计与施工优化](https://img.taocdn.com/s3/m/b95764304b7302768e9951e79b89680203d86b8f.png)
斜拉桥结构设计与施工优化斜拉桥是一种独特的桥梁结构,它采用斜拉索来支撑桥面,具有轻巧、美观、高强度等特点。
斜拉桥的结构设计与施工优化是确保斜拉桥安全可靠运行的关键。
首先,斜拉桥的结构设计需要考虑多个因素。
设计师需要考虑桥梁跨度、斜拉索的布置、主桥塔台的高度和位置、桥面的横纵坡等因素。
在设计中,需要合理选择材料和断面形状,以满足桥梁的承载能力和抗风能力要求。
此外,设计师还需要考虑桥梁的自振频率,避免与风的频率相吻合,引起共振现象。
在斜拉桥的结构设计中,斜拉索的布置是非常重要的。
斜拉索的数量、位置和倾斜角度都会影响桥梁的受力性能。
设计师需要根据桥梁的跨度和形状,合理布置斜拉索,使其能够均匀分担桥梁的荷载。
此外,斜拉索的张拉力需要经过精确计算,使其能够承受桥梁的荷载,并保证桥梁的稳定性。
在斜拉桥的施工优化中,需要考虑多个方面。
首先,施工过程中需要确保斜拉索的张拉力均匀,避免因张拉力不均匀而引起的桥梁变形或破坏。
施工人员需要掌握合适的张拉力控制技术,确保斜拉索的张拉力符合设计要求。
其次,施工过程中需要注意桥面的施工质量,确保桥面的平整度和防滑性能。
最后,施工过程中需要严格控制质量,确保各个构件的准确度和连接的可靠性。
斜拉桥的结构设计与施工优化还需要考虑桥梁的维护和管理。
斜拉桥通常由许多复杂的构件组成,需要定期检查和保养,以确保桥梁的安全运行。
维护人员需要检查斜拉索的张拉力、桥面的平整度、主桥塔台的稳定性等,及时发现并处理潜在的问题。
此外,维护人员还需要制定合理的维护计划,对桥梁进行定期保养,延长其使用寿命。
综上所述,斜拉桥的结构设计与施工优化是确保斜拉桥安全可靠运行的关键。
设计师需要考虑桥梁的结构布局、斜拉索的布置和张拉力的控制等因素,以确保桥梁能够承载荷载和抵抗风力。
施工人员需要掌握合适的施工技术,确保斜拉索的张拉力均匀和桥面的施工质量。
维护人员需要定期检查和保养斜拉桥,确保其安全运行。
通过科学的结构设计和施工优化,斜拉桥能够发挥其独特的优势,为人们出行提供便利和安全。
斜拉桥设计理念说明
![斜拉桥设计理念说明](https://img.taocdn.com/s3/m/00e56cf168dc5022aaea998fcc22bcd126ff4231.png)
斜拉桥设计理念说明
斜拉桥是一种特殊的桥梁结构,其设计理念是通过斜拉索来承载主桥梁的荷载,使桥梁结构更加稳固和经济。
斜拉桥设计理念具有以下几个方面的考虑:
1. 荷载分布:斜拉桥的设计理念首先考虑的是荷载的分布。
通过合理的斜拉索布置和拉力的调整,可以使桥梁上的荷载得到均匀分布,从而减小桥梁结构的应力集中,提高桥梁的整体受力性能。
2. 桥梁刚度:斜拉桥的设计理念还注重提高桥梁的刚度。
通过合理设置斜拉索的跨度和张拉力,可以增加桥梁的整体刚度,使桥梁能够承受更大的荷载和抵抗外力的作用,从而提高桥梁的安全性和可靠性。
3. 美学效果:斜拉桥的设计理念还考虑了桥梁的美学效果。
由于斜拉桥的特殊结构形式,可以赋予桥梁不同于传统桥梁结构的美感和艺术价值。
通过合理的设计布局和构造形式,可以使斜拉桥成为城市的地标性建筑,提升城市形象和文化底蕴。
4. 施工难度:斜拉桥的设计理念还需要考虑施工的可行性和难度。
在斜拉桥的设计中,需要合理安排斜拉索的布置和张拉过程,同时考虑到施工材料和设备的限制条件,确保施工的顺利进行和工程的整体质量。
综上所述,斜拉桥设计理念的核心是通过斜拉索来承载主桥梁的荷载,使得桥梁结构更加稳固和经济。
这种设计理念能够使
桥梁具有良好的荷载分布和刚度,同时赋予桥梁独特的美学效果,提高城市形象和文化底蕴。
此外,斜拉桥设计理念还需要考虑施工的可行性和难度,确保工程的顺利进行。
斜拉桥作为一种现代桥梁结构形式,已经在世界各地得到广泛应用,成为城市发展和交通建设的重要组成部分。
大型斜拉桥结构设计与建造优化
![大型斜拉桥结构设计与建造优化](https://img.taocdn.com/s3/m/0120e7ebd0f34693daef5ef7ba0d4a7303766c5e.png)
大型斜拉桥结构设计与建造优化随着人类城市化进程的加速和经济的快速发展,交通建设也在不断地拓展。
在城市中,很多的河流需要连接,而跨越河流的桥梁就成为了交通建设中必不可少的一部分。
而在跨河桥梁的设计中,大型斜拉桥的存在无疑成为了一种时尚,它以其高效、美观、经济的特点,成为了跨海大桥和城市跨河大桥的首选。
一、大型斜拉桥的结构设计大型斜拉桥的主要结构包括:桥塔、斜拉索、桥面、锚固支撑等,其中重要的斜拉索和桥塔因为科技的不断进步,研究和优化已相当成熟。
而针对桥面的设计和锚固支撑的建设,却是目前构成大型斜拉桥的薄弱环节。
针对这一问题,国内各大建筑企业在基础科技的研究上都是下足了功夫,把巨大的科技红利转化为了一个个极具代表性的斜拉桥艺术品。
以“杭州湾跨海大桥”为例,这座桥梁不仅在杭州与宁波之间架起了一道便捷之门,同时也是中国建于海上的最长连续刚构造斜拉桥。
桥面整体采用双塔-双索面-双悬臂设计,通过流线型的桥塔、优美的斜拉索和坚固的锚固设施,为人们带来了一个以舒适、便捷为主导的交通工具。
二、大型斜拉桥的建造优化对于大型斜拉桥的建造,相比较其他形式的大型桥梁,其斜拉索部分的建造需求相对困难,因此,在斜拉索的建造过程中,应该严格按照工程设计,确保每一根索的张力和位置都处于最优化状态。
以“长江二桥”为例,它是中国第一座、世界第三座单塔双通航大型斜拉桥。
在建造过程中,斜拉索的张紧工程达到了一定水平,每一根索的张力、角度都是由一台计算机系统自动完成的。
这样不但保证了斜拉索的张力能够达到最优状态,而且减轻了工作人员的负担。
而在桥梁的锚固设计上,由于大型斜拉桥的重量较重,所以锚固部分需要采用深水锚固技术,以确保整个桥梁能够稳定地立在地基上。
同时,对锚固部分的建造,也需要在环境、材料、技术等方面进行充分的考虑,保证锚固的安全性和耐久性。
以上是对大型斜拉桥的设计和建造优化的论述,可以看出,大型斜拉桥的设计和建造对于一个城市的交通和文化建设具有重要意义。
斜拉桥桥桥梁结构调研报告
![斜拉桥桥桥梁结构调研报告](https://img.taocdn.com/s3/m/70561721a200a6c30c22590102020740be1ecd2a.png)
斜拉桥桥桥梁结构调研报告斜拉桥是一种常见的桥梁结构,其主要特点是悬挂在主塔上的斜拉索,用于支撑桥面的荷载。
斜拉桥由于具有较大的跨度和较高的刚度,被广泛应用于公路和铁路交通。
本文将对斜拉桥的桥梁结构进行调研,并详细分析其优势和局限性。
斜拉桥的主要结构组成包括主塔、斜拉索和桥面。
主塔是斜拉桥的支撑结构,通常采用钢筋混凝土或钢结构。
主塔的高度取决于斜拉索的倾角和跨度大小。
斜拉索是斜拉桥的核心部分,分布在主塔和桥面之间。
斜拉索通过压缩力使桥面受力均匀,减小了桥面的弯曲变形,提高了桥梁的刚度和承载能力。
桥面是斜拉桥上行人和车辆行驶的平台,通常采用钢筋混凝土或预应力混凝土构造。
斜拉桥相比于其他桥梁结构具有许多优势。
首先,斜拉桥的主塔和斜拉索的布置使得桥面的刚度和强度较大,可承受大跨度和大荷载。
其次,由于主塔和斜拉索的特殊结构,斜拉桥采用的材料量较少,工程施工和维护成本较低。
此外,斜拉桥的美观性和建筑艺术性也是其吸引人的特点之一。
然而,斜拉桥也面临一些局限性。
首先,斜拉桥的复杂结构需要严密的计算和精确的施工,给工程带来较高的技术要求。
其次,斜拉桥在施工期间需要大量的临时支撑和固定设备,增加了施工难度和时间。
此外,斜拉桥的设计和施工要求较高,需要有专业的设计和施工团队保障工程的质量和安全。
总的来说,斜拉桥作为一种特殊的桥梁结构,在大跨度和大荷载的条件下具有较好的应用前景。
斜拉桥不仅可以满足交通运输需求,而且具有良好的建筑美观性。
然而,斜拉桥的设计和施工需要较高的技术和经验,同时还需要充分考虑其承载能力和结构可靠性,以保障工程的安全运行。
未来,随着技术的发展和经验的积累,斜拉桥有望在更多的地区得到应用,并为交通运输事业做出更大的贡献。
施工中的桥梁斜拉索设计难题
![施工中的桥梁斜拉索设计难题](https://img.taocdn.com/s3/m/a472ae317dd184254b35eefdc8d376eeaeaa17f4.png)
施工中的桥梁斜拉索设计难题桥梁是人类利用自然资源和科学技术建立的一种交通工程,而斜拉桥作为一种创新和高效的桥梁形式,因其美观大胆的设计而备受关注。
然而,在实际的施工过程中,斜拉索的设计成为了一个困扰工程师的难题。
本文将探讨施工中的桥梁斜拉索设计难题,并通过案例来阐述解决方法。
1. 施工中的桥梁斜拉索设计挑战1.1 抗拉性能需求斜拉索在桥梁结构中起到承受桥面荷载和保证桥梁稳定性的作用,因此其抗拉性能至关重要。
在施工中,设计师需要确定适当的拉索材料和直径,以确保其足够强度和稳定性。
1.2 风荷载计算桥梁斜拉索的设计中必须考虑风荷载的影响。
风向、风速和斜拉索的位置会对桥梁结构产生不同的影响,因此设计师需要进行详细的风荷载计算和模拟分析,以确保斜拉索在极端天气条件下的安全性。
1.3 振动控制在桥梁斜拉索设计过程中,振动控制是一个重要的难题。
当桥梁施工完成后,斜拉索可能会受到外界激励而发生振动,从而对桥梁结构的稳定性和安全性产生影响。
因此,设计师需要采取合适的措施来控制斜拉索的振动,如增加阻尼器和减小斜拉索的刚度。
2. 案例分析:中华大桥的斜拉索设计中华大桥是一座跨越长江的大型斜拉桥,其设计中面临了许多斜拉索设计难题。
设计师们为了解决这些问题,采取了以下措施。
2.1 材料选择与强度计算设计师在斜拉索的材料选择上,考虑了钢材的强度和耐久性。
经过详细计算和模拟分析,确定了适当的斜拉索直径和材料厚度,以满足桥梁的要求。
2.2 风荷载计算与模拟分析针对中华大桥,设计团队进行了详细的风荷载计算和模拟分析。
通过对风向、风速和斜拉索位置的综合考虑,确定了合适的风荷载阈值和相关参数,以确保桥梁在恶劣天气条件下的安全性。
2.3 振动控制措施为了控制斜拉索的振动,设计团队在中华大桥的斜拉索上安装了阻尼器,并对其刚度进行了优化调整。
通过这些措施,成功地控制了斜拉索的振动,保证了桥梁的稳定性和安全性。
3. 结论在施工中的桥梁斜拉索设计中,抗拉性能需求、风荷载计算和振动控制是最常见也是最具挑战性的难题。
斜拉桥的设计与建造技术分析
![斜拉桥的设计与建造技术分析](https://img.taocdn.com/s3/m/054bf727fbd6195f312b3169a45177232f60e4a8.png)
斜拉桥的设计与建造技术分析近些年来,斜拉桥作为一种新兴的桥梁结构,受到了广泛关注与应用。
它以其独特的设计和优越的技术在桥梁领域中崭露头角。
本文将对斜拉桥的设计与建造技术进行分析,探讨其在桥梁工程中的重要作用。
一、斜拉桥概述斜拉桥是一种通过倾斜的支撑索拉紧桥面的桥梁结构。
相比于传统的悬索桥,它的特点在于斜拉桥的主索与桥面之间有一定的夹角。
这种设计不仅能够增加桥梁的稳定性,还可以减少材料的使用,提高桥梁的造价效益。
二、斜拉桥的设计原理1. 受力分析斜拉桥的设计首先要进行受力分析。
通过应力计算和有限元分析,工程师可以确定斜拉桥的受力状况。
这个过程需要考虑桥梁的自重、车辆荷载以及地震等外力的作用。
只有通过充分的受力分析,才能确保斜拉桥在不同工况下的安全和稳定。
2. 主索设计主索是斜拉桥的重要组成部分,承担着桥面的重量。
工程师需要通过建模和计算,确定主索的位置和尺寸。
主索设计需要考虑到索与桥面之间的夹角、索的初始张力以及索材料的强度和耐久性等因素。
3. 桥面结构设计桥面结构是斜拉桥的承载部分,需要具备足够的强度和刚度。
一般而言,桥面结构采用钢箱梁或预应力混凝土梁进行设计。
在桥面结构设计中,还必须考虑到桥面的防腐、防撞和排水等方面的要求。
三、斜拉桥的建造技术1. 施工工艺选择斜拉桥的建造需要借助于特殊的施工工艺和设备。
工程师在施工前必须充分了解斜拉桥的结构特点和施工工艺,并根据具体情况进行选择。
在斜拉桥的建造过程中,采用了吊装、焊接、浇筑等先进的技术手段,确保了施工的顺利进行。
2. 施工安全措施在斜拉桥的建造中,保证工人的安全是至关重要的。
工程师需要制定详细的安全计划和流程,并设立相应的安全警示牌和标识。
在高空作业中,必须配备安全装备和安全网,确保工人可以安全地进行施工。
3. 施工验收斜拉桥的建造并不仅仅是简单的施工过程,还需要进行严密的验收工作。
工程师需要对桥梁的各个部位进行检测和测量,确保斜拉桥各组成部分的质量和尺寸符合设计要求。
斜拉桥结构力学分析与设计
![斜拉桥结构力学分析与设计](https://img.taocdn.com/s3/m/d987489885254b35eefdc8d376eeaeaad1f31683.png)
斜拉桥结构力学分析与设计斜拉桥作为一种重要的桥梁结构形式,具有独特的美学价值和结构力学特点。
本文将对斜拉桥的力学分析与设计进行探讨,从桥梁结构的基本原理、斜拉桥的力学特点以及设计要点等方面展开论述。
一、桥梁结构的基本原理桥梁作为连接两个地理位置的重要交通设施,需要具备一定的结构强度和稳定性。
桥梁结构的基本原理包括静力平衡、弯矩分配和刚度平衡等。
其中,静力平衡是指桥梁各构件所受的力能够保持平衡状态,使得桥梁整体不会发生倾覆或塌陷的现象。
弯矩分配是指桥梁在承受荷载时,各个构件能够合理分担荷载,使得桥梁整体力学性能达到最优。
刚度平衡是指桥梁在受力作用下能够保持结构的稳定性,不会发生过大的变形或振动。
二、斜拉桥的力学特点斜拉桥是一种通过斜拉索将桥面承载力传递到桥墩上的桥梁结构形式。
相比于悬索桥和梁桥,斜拉桥具有以下几个独特的力学特点。
首先,斜拉桥的主梁受力方式为受拉,而非受压。
这是因为斜拉索的作用使得主梁处于受拉状态,从而能够更好地抵抗外部荷载的作用。
其次,斜拉桥的斜拉索与主梁之间形成了一种特殊的力学关系。
斜拉索通过桥塔或桥墩传递受力到地基,使得桥梁整体具备较好的稳定性和承载能力。
此外,斜拉桥的斜拉索数量和布置方式对桥梁的力学性能有着重要影响。
合理的斜拉索布置能够使得桥梁承载力得到充分发挥,同时减小桥梁的自重和振动。
三、斜拉桥的设计要点在进行斜拉桥的设计时,需要考虑以下几个要点。
首先,斜拉桥的主梁和斜拉索的材料选择要合理。
主梁需要具备足够的强度和刚度,以承受外部荷载的作用。
斜拉索需要具备较高的抗拉强度和耐久性,以保证桥梁的稳定性和安全性。
其次,斜拉桥的斜拉索布置要合理。
斜拉索的布置方式应根据桥梁跨度和荷载情况进行优化设计,以减小桥梁的自重和振动。
此外,斜拉桥的桥塔或桥墩的设计也是关键。
桥塔或桥墩需要具备足够的强度和稳定性,以承受斜拉索传递的受力,并将受力传递到地基。
最后,斜拉桥的施工和维护要注意安全性和可持续性。
斜拉桥结构整体分析
![斜拉桥结构整体分析](https://img.taocdn.com/s3/m/3541728ba98271fe900ef92a.png)
第4章结构整体分析4.1计算原则斜拉桥的结构分析计算,根据跨度的大小采用两种不同的理论。
对于特大跨径的斜拉桥,为消除斜拉索及大变位引起的非线性因素的影响,必须采用有限变形理论;对于中小跨径的斜拉桥,采用小变形理论即可获得满意的结果。
平面杆系有限元法是计算斜拉桥内力的基础,其基础理论是小变形理论。
在计算斜拉桥的内力及变形时,一般把空间结构简化成平面结构,但应计算荷载横向分布对结构的影响,以考虑结构的空间效应。
而斜拉桥结构较柔,拉索的布置形式,主梁抗扭刚度都有影响,故在计算荷载横向分布系数时应综合考虑。
本设计在计算斜拉索和索塔的内力时,采用刚性横梁法来考虑荷载的横向分布系数。
斜拉桥的内力及变形分析主要是斜拉索和索塔,所承受的荷载如 2.3.1所述。
因主梁的内力计算涉及施工阶段、横向扭转弯矩和剪力滞效应等问题,计算比较复杂,故未进行设计。
本斜拉桥内力计算的基本原则是:(1)采用小变形理论按一般的平面杆系有限元法计算内力,不考虑非线性影响;(2)为方便施工,拉索一次张拉至设计值;(3)索塔在承台处固结,不考虑桩基础的影响;(4)根据结构的对称性,可取一半结构进行计算;(5)斜拉索的安全系数按不小于2.5考虑。
本设计采用MIDAS Civil Ver6.7.0软件进行结构分析。
4.2 基本参数4.2.1 截面特性毛截面几何特性计算是结构内力和挠度计算的前提。
毛截面计算常用的方法有节线法、分块面积法和AutoCAD的Region/Mass Properties功能等。
以下是通过AutoCAD求得的各截面变化处的截面特性,如表4-1所示:表4-1 截面几何特性- 14 -- 15 -注:混凝土结构计算弹性模量按JTG D62-2004规范取用; 其结构容重C50混凝土为25.0KN/3m , C60混凝土为26.0KN/3m 。
表4-1中,主梁的截面几何特性是毛截面特性,构件的截面性质应根据不同的计算阶段决定采用换算截面特性还是采用净截面特性;拉索的面积为单根斜拉索的面积。
斜拉桥设计概念及结构分析
![斜拉桥设计概念及结构分析](https://img.taocdn.com/s3/m/72eb846eeefdc8d377ee322f.png)
图1 1820年Navier提出的斜拉桥系统
中铁大桥勘测设计院有限公司
总工办
一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
Albert桥,采用斜拉索作为辅助
中铁大桥勘测设计院有限公司
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一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
斜拉桥的雏形在几百年前就出现过,以前采用竹子和绳子作为斜拉索,后来 在1617年意大利人fraustus verantius设计了采用眼杆铁链吊拉的桥梁。
1823法国著名的工程师Navier发表了采用锻铁 拉板加固桥面桥梁的研究结果,非常有趣的是 navier当时考虑了扇形和竖琴形两种系统的外 形,就是今天所说的密索体系。斜拉索体系是 非常现代的,而且是采用了地锚,如图1所示。
Navier "证明" 斜拉桥不安全应该选择悬索桥,这 些事故和科学论述阻碍了斜拉桥发展几乎接近一个 世纪。斜拉索只用于一些悬索桥靠近主塔的位置以 增加系统的刚度。
跨度超过800米,向着1000米以上发展,同时出现大量的多塔、矮塔和曲线斜拉 桥、板拉桥、斜拉桥组合体系。
从荷载分斜拉桥则发展为:人行桥、公路桥、水槽桥、各种管道桥、铁路桥和公 铁两用桥。
在20世纪的最后十年里,显然可以感受到缆索承重桥梁(斜拉桥、悬索 桥)领域内取得的巨大成就。
中铁大桥勘测设计院有限公司
2 斜拉桥技术演变
技术特色:8次超静定结构,钢板梁 斜拉索为扇形体系
号称为第一座现代化的斜拉桥
设计人:Dischinger
瑞典斯托洛姆桑特桥 1956年建成 74.7+182.6+74.7
中铁大桥勘测设计院有限公司
总工办
一、斜拉桥概述
2 斜拉桥技术演变
2.1 稀索体系的斜拉桥
斜拉桥设计中的结构优化方法
![斜拉桥设计中的结构优化方法](https://img.taocdn.com/s3/m/195ee6beed3a87c24028915f804d2b160b4e86de.png)
斜拉桥设计中的结构优化方法斜拉桥作为一种重要的现代化桥梁结构,在城市交通和交通运输中发挥着重要的作用。
斜拉桥的设计与结构优化方法一直以来都是桥梁工程领域的研究热点。
本文将探讨斜拉桥设计中的结构优化方法。
一、斜拉桥的结构与特点斜拉桥是一种悬索桥的一种变体,其主要特点在于有多组斜拉索与主梁相连接。
斜拉桥的结构设计可以使桥梁更加坚固和耐久,同时还能赋予桥梁更好的美观和灵活性。
斜拉桥结构与传统的悬索桥相比具有如下特点:1. 结构简洁:斜拉桥的主要构件是吊塔、主梁和斜拉索,与传统悬索桥相比,斜拉桥结构更为简洁,减少了建造和维护的难度。
2. 跨度大:由于斜拉索的加入,斜拉桥的跨度可以更大,能够适应更长的跨越河流、峡谷等自然地形。
3. 抗风性能好:斜拉桥的斜拉索可以起到抵御风力的作用,使桥梁在风力作用下更加稳定。
二、斜拉桥设计中的结构优化方法1. 拓扑优化拓扑优化是斜拉桥设计中的一项重要工作,主要是通过优化梁的布局和结构,以达到斜拉桥在整体性能、刚度和强度方面的最优解。
具体的方法包括约束优化和自由优化。
约束优化方法是在斜拉桥设计过程中,根据已给定的约束条件,通过计算机模拟和优化算法,改变桥梁结构的拓扑形态,以满足设计要求。
自由优化方法则是根据桥梁的空间位置和荷载的作用下,通过计算机模拟和遗传算法等方法,寻找最优的拓扑形态。
2. 材料优化材料优化是指选择合适的材料对斜拉桥的性能进行优化。
在斜拉桥设计中,材料的选择应注意考虑桥梁的自重、荷载、抗风性能、耐久性等方面的要求。
通过对材料的选择与桥梁结构进行匹配,可以使斜拉桥在使用过程中具有更好的性能和更长的使用寿命。
3. 斜拉索优化斜拉索是斜拉桥中起到连接主梁和吊塔的作用,它的优化设计对整个桥梁的性能至关重要。
在斜拉索的优化设计中,应综合考虑索的材料特性、索的形态、索的杆长、索的位移等因素。
通过合理的斜拉索优化设计,可以使斜拉桥的结构更加坚固和稳定。
4. 动力响应优化在斜拉桥设计中,特别是大跨度斜拉桥,对于桥梁的动力响应进行优化设计是极为重要的。
斜拉桥结构优化设计研究
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斜拉桥结构优化设计研究一、引言斜拉桥是一种结构简洁、美观大方的桥梁形式,因此在现代桥梁中得到了广泛的应用。
然而,除了大量的工程实践之外,如何对斜拉桥的结构进行优化设计仍然是一个十分重要的问题。
因此,本文将对斜拉桥结构的优化设计进行系统研究和总结,以期为今后的工程实践提供参考。
二、斜拉桥的结构原理斜拉桥是由主梁、斜拉索、塔柱等组成的。
其中主梁负责承载车辆和行人的荷载,斜拉索则在保证主梁强度的同时,通过向两侧吊挂的方式传递荷载,从而达到支撑主梁的作用。
而塔柱则是将主梁和斜拉索耦合在一起的桥梁部件,其作用是将来自斜拉索的拉力均匀传递到地基上。
三、斜拉桥结构的优化设计1. 塔柱的优化设计塔柱的设计直接影响到斜拉桥的结构安全、稳定和耐久性。
首先,塔柱的高度应该根据桥梁跨度而定,以确保斜拉索在桥梁中的角度不至于过小或过大,并使得桥梁的结构能够充分发挥出其刚度和强度。
其次,为了减小斜拉索的振动,塔柱的截面应该尽可能地大,以增加其刚度。
最后,为了保证塔柱的稳定性,其结构设计应该优先考虑选择材料的强度和耐久性。
2. 斜拉索的优化设计对斜拉索结构的优化设计,主要包括选择合适的材料、确定合理的张力、控制两个交叉斜拉索的张力大小和相互作用等。
在材料的选择上,可以采用高强度、高模量的钢材或者碳纤维等材料来提高斜拉索的强度和刚度。
在确定张力的大小和相互作用方面,需要保证斜拉索的跨中弯矩均匀,避免振动和变形过大等问题。
3. 主梁的优化设计主梁的优化设计是斜拉桥结构设计中最关键的一步。
在材料的选择上,宜采用高强度、高耐久的钢材或高强度混凝土等材料来确保完成设计要求的同时,还要考虑材料的使用寿命。
在减小主梁的自重和提高整个桥梁的刚度方面,可以采用空心梁、桁架梁或箱形梁等结构形式,提高主梁的强度和刚度。
四、结论斜拉桥结构的优化设计涉及到桥梁结构设计中的多个方面,如塔柱、斜拉索和主梁等。
在实际设计中,需要充分考虑多个因素的相互影响,以确保斜拉桥结构的安全、稳定和耐久性。
部分斜拉桥的结构体系分析
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部分斜拉桥结构体系分析部分斜拉桥亦称矮塔斜拉桥, 其构造特点是在连续梁中支点处设置矮索塔, 其塔高只有斜拉桥索塔高度的一半左右, 斜拉索通过矮索塔上设置的鞍座对主梁产生竖向支反力和水平压力。
部分斜拉桥主梁自身刚度较大, 能够承担大部分荷载效应, 斜拉索对主梁只起到一定程度的帮扶作用。
部分斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁桥之间的一种新桥型, 兼具斜拉桥和连续梁桥的双重结构特征。
部分斜拉桥是由上部结构索、塔、梁三种基本构件和下部结构墩台、基础组成的结构体系, 影响部分斜拉桥结构各部分荷载效应最根本的因素是梁、塔、墩之间的结合方式, 不同的结合方式产生不同的结构体系。
根据部分斜拉桥结构自身的特点和梁、塔、索、墩的结合方式, 可将部分斜拉桥结构体系划分为三种型式: (1) 塔梁固结体系; (2) 支承体系; (3) 刚构体系, 见图1 所示。
部分斜拉桥三种结构体系与斜拉桥相应的结构体系含义相同, 所不同的是部分斜拉桥没有斜拉桥常用的漂浮体系。
(1)塔梁固结体系塔梁固结、塔墩分离、梁底设支座支承在桥墩上, 斜拉索为弹性支承, 这是一种完全的主梁具有弹性支承的连续梁结构。
这种体系必须有一个固定支座, 一般是一个塔柱处梁底支座固定, 而其他支座可纵向活动。
这种体系的主要优点是取消了承受很大弯矩的梁下塔柱部分, 代之以一般桥墩, 中央段的轴向拉力较小, 梁身受力也很均匀, 整体温度变化对这种体系影响较小, 几乎可以略去。
这种体系结构整体刚度小, 当中跨满载时, 由于主梁在墩顶处的转角位移导致塔柱倾斜, 使塔顶产生较大的水平位移, 因而显著增大了主梁的跨中挠度。
上部结构重力和活载反力需经支座传递到桥墩, 因此需设置大吨位支座。
我国的漳州战备桥、小西湖黄河大桥、离石高架桥; 日本的蟹泽桥、士狩大桥、木曾川桥、揖斐川桥、新唐柜大桥均采用这种体系。
已建部分斜拉桥采用这种结构体系较多, 与连续梁体系相同, 符合部分斜拉桥的概念含义。
斜拉桥结构的设计与优化
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斜拉桥结构的设计与优化目前,斜拉桥已成为现代桥梁工程中的一种重要结构形式。
它以其独特的设计和美观的外观受到世界各地工程师和建筑师的广泛关注。
本文将探讨斜拉桥结构的设计原理和优化方法。
一、斜拉桥的设计原理斜拉桥是一种通过悬挂在主塔和桥墩之间的钢索来支撑桥面的桥梁结构。
其设计原理主要包括以下几个方面:1. 主塔设计:主塔是斜拉桥的支撑结构,承受桥面重载荷的作用。
在设计主塔时,工程师需要考虑桥面跨度、荷载条件和风荷载等因素,并采用适当的形状和材料来保证塔结构的稳定和安全。
2. 钢索布置:钢索是斜拉桥最重要的组成部分之一。
工程师需要根据桥面的形状和荷载条件来决定钢索的数量、布置和张力。
合理的钢索布置可以使桥面受力均匀,增强结构的稳定性。
3. 桥面设计:桥面是斜拉桥供车辆通行的部分。
在设计桥面时,工程师需要考虑桥面的水平线形、纵横坡和抗震性能等因素。
合理的桥面设计可以提高斜拉桥的使用效能和安全性。
4. 锚固设计:锚固是斜拉桥钢索的固定手段,用于将钢索牢固地固定在主塔或桥墩上。
工程师需要选择适当的锚固形式,并考虑锚固点的强度和稳定性。
二、斜拉桥优化设计方法斜拉桥的优化设计是为了使其在满足结构安全和稳定性的前提下,达到最佳造价和美观效果。
以下是一些常用的斜拉桥优化设计方法:1. 材料优化:选择合适的材料是斜拉桥优化设计的关键之一。
工程师可以通过比较不同材料的强度、重量和成本等指标,选择最优材料来减少结构的自重和材料的使用量。
2. 几何参数优化:斜拉桥的几何参数,如主塔高度、桥面倾角和钢索张力等,对结构的性能和外观有着重要影响。
通过对这些参数进行优化调整,可以达到最佳的力学性能和视觉效果。
3. 拓扑优化:斜拉桥的拓扑形式也对其结构性能有一定影响。
工程师可以通过拓扑优化算法,寻找最佳的桥梁结构形式,使其在满足强度和刚度要求的前提下,减少材料的使用量。
4. 多目标优化:斜拉桥的设计目标通常不仅仅是单一的结构性能,还包括社会、环境和经济等方面的考虑。
斜拉桥调研报告
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斜拉桥调研报告
斜拉桥调研报告
斜拉桥是一种以斜拉索作为主要承重构件的大跨度桥梁,具有独特的结构形式和工程技术特点。
本调研报告将对斜拉桥的设计原理、施工技术以及优缺点进行评估和分析。
首先,斜拉桥的设计原理。
斜拉桥的主要结构包括桥塔、拉索和桥面。
拉索通过桥塔与桥面连接,承担了大部分桥梁的重量。
拉索的设计要求高强度和高刚度,以保证桥梁的稳定性。
桥面一般由梁体组成,梁体支撑着行驶在桥上的交通工具。
其次,斜拉桥的施工技术。
斜拉桥的施工需要先进行预制构件的制作,在现场进行组装。
拉索需要提前制作并应用特殊设备进行吊装,以保证拉索的准确位置和张力。
桥梁的组装一般通过起重机进行,需要考虑到整个桥梁的均衡受力。
然后,对斜拉桥的优点进行分析。
首先,斜拉桥的结构简单,对大跨度的桥梁起到了很好的解决方案。
其次,斜拉桥可以适应各种地质条件,减少了基础的复杂性。
此外,斜拉桥还具有较好的经济性,施工周期较短,能够有效节约工程成本。
最后,对斜拉桥的缺点进行评估。
斜拉桥的主要缺点是对风荷载的敏感性较高,需要通过设计和施工措施加以解决。
此外,斜拉桥的维修和保养也相对较为复杂,需要特殊设备和技术人员的支持。
综上所述,斜拉桥作为一种大跨度桥梁的解决方案,在设计原理和施工技术上具有独特的特点。
斜拉桥的优点包括结构简单、适应性强以及经济性高,而缺点则是对风荷载敏感和维修保养复杂。
随着科技的发展和技术的进步,相信斜拉桥将在未来的桥梁建设中得到更广泛的应用。
斜拉桥桥施工质量通病及预防措施
![斜拉桥桥施工质量通病及预防措施](https://img.taocdn.com/s3/m/3fc20b3b03768e9951e79b89680203d8cf2f6a46.png)
斜拉桥桥施工质量通病及预防措施斜拉桥是一种特殊的桥梁结构,其设计和施工质量直接关系到桥梁的安全性和使用寿命。
在斜拉桥的施工过程中,存在着一些通病,这些通病需要及时发现和解决,以防止对桥梁质量产生不良影响。
其中,斜拉桥的施工质量通病主要包括以下几方面:1.预应力张拉质量不达标:预应力张拉是斜拉桥施工的关键环节,预应力张拉质量不达标会直接影响到斜拉桥整体的稳定性。
常见的问题包括预应力张拉力值不稳定、预应力锚固度不够以及预应力锚固点的不规范等。
这些问题可能导致桥梁出现局部应力集中或者整体结构不稳定的情况。
2.索材质不合格:斜拉桥的索材是承受桥梁荷载的关键部件,其质量直接关系到整个桥梁的使用寿命。
索材不合格会导致桥梁出现索断或者索腐蚀等问题,严重影响桥梁的安全性。
索材质不合格的原因主要包括索材标准不符合要求、索材质量把关不严格以及施工过程中的材料混乱等。
3.混凝土浇筑质量不过关:混凝土是斜拉桥的主要构造材料,其质量直接影响到桥梁的强度和稳固性。
常见的混凝土浇筑问题包括混凝土配合比不合理、振捣不均匀以及混凝土养护不到位等。
这些问题可能导致桥梁出现混凝土开裂或者强度损失等现象。
为了保证斜拉桥的施工质量,需要采取一系列的预防措施:1.加强质量管理:斜拉桥施工过程中应严格按照相关标准和规范进行施工,确保施工质量符合要求。
在施工前,需要对施工人员进行培训,提高其施工质量的意识和技能。
同时,应建立健全的质量管理体系,制定详细的施工方案和工艺规程,确保施工过程中每个环节都能够得到有效的控制。
2.加强材料质量监控:对斜拉桥施工所使用的材料进行严格的质量监控,确保材料符合国家和行业标准。
对索材、混凝土以及其他关键材料进行抽样检测,确保其质量达到要求。
在施工现场进行材料验收时,必须有专人负责,对材料进行检查和核对。
4.做好质量验收工作:斜拉桥施工完成后,需要进行全面的质量验收工作。
对桥梁的各个部位进行全面检查,确保桥梁各项指标符合设计要求。
斜拉桥桥塔结构设计与稳定性分析
![斜拉桥桥塔结构设计与稳定性分析](https://img.taocdn.com/s3/m/6cbe321bbdd126fff705cc1755270722192e593a.png)
斜拉桥桥塔结构设计与稳定性分析斜拉桥是一种特殊的桥梁结构,它通过斜拉索将桥面与桥塔相连,形成桥面悬挑的形式。
斜拉桥的设计和稳定性分析是桥梁工程中一个重要的环节,本文将对斜拉桥的桥塔结构设计和稳定性进行探讨。
一、桥塔结构设计桥塔是斜拉桥的重要组成部分,它不仅要承受桥面和斜拉索的荷载,还要保证整个桥梁的稳定性。
在桥塔的设计过程中,需要考虑以下几个关键因素。
1. 水平荷载的影响:桥塔在斜拉桥中起到支撑作用,需要能够承受来自桥面的水平荷载,包括风荷载和交通荷载。
因此,在桥塔的设计中需要考虑这些荷载的作用,以确保桥塔的稳定性。
2. 地基条件的考虑:桥塔的基础是直接承受桥塔荷载的部分,因此地基的稳定性对桥塔的设计至关重要。
在选择桥塔的位置时,需要对地基进行充分的勘察和分析,选择合适的地点以增强桥塔的稳定性。
3. 材料与结构选择:桥塔的材料和结构也是设计中需要考虑的关键因素。
常见的桥塔材料包括钢、混凝土等,不同材料的性能和强度也是不同的。
在桥塔的选择中,需要根据实际情况和工程要求选择合适的材料和结构。
二、桥塔稳定性分析桥塔的稳定性是设计过程中需要仔细考虑的问题。
在分析桥塔的稳定性时,需要结合以下几个关键因素。
1. 斜拉索的作用:桥塔通过斜拉索与桥面相连,斜拉索的作用对桥塔的稳定性有着重要影响。
在分析桥塔的稳定性时,需要考虑斜拉索的力学特性,包括张力、角度等因素,并结合桥塔的形状和结构来评估桥塔的稳定性。
2. 风荷载的影响:风荷载是斜拉桥常见的荷载之一,对桥塔的稳定性有着重要影响。
在分析桥塔的稳定性时,需要考虑风荷载的作用,并通过风洞试验或计算方法来评估桥塔的风荷载响应。
3. 桥塔的结构形式:桥塔的结构形式也会对稳定性产生一定影响。
不同的桥塔形式具有不同的刚度和稳定性特性,在设计中需要综合考虑桥塔的结构形式与斜拉索的力学特性,以确保桥塔的稳定性。
总结起来,斜拉桥的桥塔结构设计和稳定性分析是桥梁工程中至关重要的环节。
斜拉桥建设规范要求剖析
![斜拉桥建设规范要求剖析](https://img.taocdn.com/s3/m/febc284003020740be1e650e52ea551810a6c9b1.png)
斜拉桥建设规范要求剖析斜拉桥是现代桥梁建设中一种重要的桥梁类型,其美观、稳定和经济高效的特点使得它成为城市交通建设的重要组成部分。
在斜拉桥的建设过程中,需遵循严格的规范要求以确保其结构的安全可靠性。
本文将对斜拉桥的建设规范要求进行剖析,以期更好地了解斜拉桥的设计与建造。
一、斜拉桥建设规范要求1. 结构设计规范要求根据国家和地方的桥梁设计规范,斜拉桥的结构设计需满足一系列要求。
首先,桥梁的强度和刚度应满足规范的要求,以保证其正常使用期间的安全性。
同时,斜拉桥的抗风能力也是一个重要指标,必须能够达到规范规定的抗风等级要求。
此外,考虑到斜拉桥的自重、活载和温度变化等因素,桥梁的挠度、变位和翘曲均需在规范允许范围内。
2. 施工规范要求在斜拉桥的施工过程中,必须按照规范的要求进行操作,以确保施工质量。
首先,施工方案和施工方法必须经过审批,并严格按照计划进行施工。
其次,施工过程中必须采取适当的安全措施,以确保工人的安全。
同时,施工现场应保持整洁,材料和设备应按照规范要求进行存放和使用。
3. 桥面铺装规范要求斜拉桥的桥面铺装对于桥梁的使用、保养和维护具有重要影响。
因此,在斜拉桥的建设中,必须严格遵守桥面铺装的规范要求。
首先,桥面铺装材料的种类、厚度和施工工艺必须符合规范的规定。
其次,桥面铺装的排水和防滑性能也是必须考虑的因素,以确保桥梁的安全使用。
二、斜拉桥建设规范要求的意义遵循斜拉桥建设规范要求的意义重大。
首先,规范要求的遵循可以确保斜拉桥在正常使用期间的安全性。
通过合理的结构设计和施工方法,可以有效防止因承重不均或强度不足导致的事故。
其次,规范要求的遵循有助于提高斜拉桥的使用寿命和可维护性。
桥梁的定期检查和保养工作可以根据规范的要求进行,从而延长桥梁的使用寿命。
此外,斜拉桥建设规范要求的遵循也可以促进桥梁建设的高质量发展。
通过遵循规范,可以提高施工的标准化程度,减少质量问题和施工事故的发生。
规范的遵循还可以推动斜拉桥的创新发展,提高其设计和施工水平,为城市的交通建设提供更好的服务。
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斜拉桥结构设计及问题简析
摘要:斜拉桥是一种组合受力体系的桥梁,其主体结构由斜拉索、索塔、主梁组成。
本文通过分析斜拉桥的结构特点,论述了斜拉桥在结构、布置、选材和审美方面的设计要求及注意事项,并简单介绍了斜拉桥在结构设计和施工建设方面遇到的难题及采取措施。
关键词:斜拉桥;布置形式;结构设计;斜拉桥审美
Abstract: The cable-stayed bridge is a bridge combined stress system, its main structure is composed of cables, towers, girders. In this paper, through the analysis of the structural characteristics of cable-stayed bridge, the cable-stayed bridge in the structure, layout, material selection and design aesthetic requirements and matters needing attention, and briefly introduces the problems encountered in the design and construction of cable-stayed bridge and measures.
Keywords: cable-stayed bridge;layout;structure design;cable-stayed bridge aesthetics
自1979年建成的第一座斜拉桥——主跨只有76米云阳桥以来,经过30多年的飞速发展,现今我国斜拉桥无论是在规模和跨度方面,还是在结构设计和施工技术都取得了巨大的成就。
目前我国已经是世界上斜拉桥数量最多、跨度最大的国家。
我国斜拉桥的设计与施工技术也已经跨入世界的先进行列,并取得了显著的成绩:(1)斜拉索制造工艺实现了专业化和工厂化及防护技术不断完善;(2)斜拉桥的施工技术逐步完善;(3)用计算机进行结构计算和施工过程控制等。
目前我国的斜拉桥正在向新型结构、大跨度、轻质和美观等方向发展,以更好的适应交通、经济、环境和安全的要求。
1 斜拉桥整体结构特点
斜拉桥又称为斜张桥,是用许多拉索将主梁直接拉在桥塔上的一种组合受力体系的桥梁,其主体结构由斜拉索、索塔、主梁组成。
在斜拉桥结构体系中,索塔主要是承压,斜拉索受拉,梁体主要承受弯矩,外荷载主要由主梁和斜拉索承受,并由斜拉索将受力传递给索塔。
主梁由一根根拉索拉起,等于在梁内设置了许多支撑点,可以将其看作由拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁,这种结构能够非常有效的减小梁体内弯矩,从而降低主梁的高度,减轻结构重量,节省建筑材料,有利于斜拉桥向大跨度方向发展。
斜拉桥相对悬索桥有较大的刚度,在抵抗风载、地震、竖向活载的作用方面有优势。
2 斜拉桥的布置
2.1斜拉桥整体布置
常见的布置形式有:独塔双跨式、双塔三跨式和多塔多跨式。
独塔双跨式相对于双塔三跨式,斜拉桥主跨径较小,而且常采用双跨不等的非对称形式,使结构整体受轴向力为主,以充分发挥材料的优势,这种布置形式在跨越中小河流和城市通道中较常用。
斜拉桥布置成双塔三跨式时,具有较大的主跨径,并便于通航、简化计算、方便施工,因此在大跨度桥中最为常见,适用于跨越海峡和宽度较大的河流、峡谷等。
双塔三跨桥一般布置成对称结构,而且要调整好边跨和主跨的比例,这对于审美和控制整体刚度及拉索应力有很大非常有利。
多塔多跨式斜拉桥现在已经很少采用,因为这种形式的桥中间塔顶处没有端锚索来有效的限制其变位,采用多塔多跨式会使结构的柔性增大,对抗风不利。
2.2索塔
索塔常见布置形式有:独柱式、A字形、倒Y形、H形等。
索塔的形状和高度对审美、结构刚度及整体稳定性都有很重要的作用。
索塔受力比较复杂,必须保证其具有足够的刚度和强度。
索塔的形式必须适合于拉索的布置,使传力简单明确。
主塔高度的决定应根据经济情况、主跨跨度、所选主塔的形状、主梁截面形式以及景观要求等进行合理设计。
2.3斜拉索
斜拉索常见的布置形式有:单索面、竖向双索面和斜向双索面。
单索面应用较少,因为采用单索面是拉索对结构抗扭不起作用,主梁需要采用抗扭刚度大的截面。
采用双索面时,拉索的轴力可以抵抗较大的扭矩,所以主梁可以采用抗扭刚度较小的截面,而且双索面对桥体抵抗风力扭振非常有利,因此双索面在大跨度斜拉桥中已经成为主要的形式。
2.4主梁
主梁常见的截面形式有:板式截面和箱形截面。
主梁截面选取主要由斜拉索的布置形式和抗风稳定性情况所决定。
板式截面的主梁构造简单,施工方便,一般适用于双索面斜拉桥。
箱形截面梁有抗弯、抗扭刚度大、收缩变形较小等特点,能适应许多不同形式的拉索布置,对悬臂施工非常有利,而且可以部分预制、部分现场浇筑,为施工方案提供了多种选择,因此箱形截面主梁逐渐成为现代斜拉桥中经常采用的形式。
另外,主梁按材料可以分为:预应力混凝土梁、刚—混凝土组合梁、钢主梁和混合式梁。
3桥梁结构体系
斜拉桥结构体系按塔、梁、墩的结合方式可分为漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结体系和刚构体系,这种体系的划分,对复杂多变的斜拉桥结构,给出了十分简单明确的概念,大大方便了斜拉桥的规划和设计。
漂浮体系结构特点是塔墩固结、塔梁分离,这种体系当主跨满载时,在塔柱处主梁截面无负弯矩峰值。
但在悬臂施工时,为抵抗不平衡弯矩和剪力,塔柱处主梁应临时固结。
这是目前我国大跨斜拉桥大多采用的。
半漂浮体系,其结构特点是塔墩固结、主梁在塔墩上设有竖向支撑。
墩顶设置可调高度的支座可消除大部分收缩、徐变产生的不利影响。
塔梁固结体系特点是将塔梁固结并支承在桥墩上。
这种结构可以减小主梁中央段承受的拉力,同时塔和梁受温度应力影响小,但这种结构受力时会产生较大的跨中挠度和边跨负弯矩,并且动力性能不太好,对抗震和抗风不利,不宜在大跨桥梁中应用。
钢构体系的特点是塔、梁、墩相互固结,形成跨度内具有多点弹性支承的刚构。
这种结构不需要大型支座,同时结构的刚度比较大,主梁挠度较小。
其缺点是钢构体系动力性能差,主梁固结处负弯矩较大。
这种体系适合于独塔斜拉桥。
4斜拉桥的美学要求
桥梁作为交通运输的一部分,给我们带来了极大的便利,突出体现了其实用价值,同时桥梁不同造型还能带给我们不同的美观感受,激发了人们的广泛关注和欣赏的热情。
斜拉桥具有轻巧简洁、连续流畅和强劲力感等特点,显示出了巨大的艺术魅力。
斜拉桥设计中必须注意桥体与环境的和谐统一。
斜拉桥由高耸挺拔的索塔、排列有致的拉索、笔直延伸的主梁组合而成,无形中给人一种气势磅礴,苍劲有力的美感。
设计中要学会根据环境合理选择桥体的颜色,主塔的布置位置等,将桥梁的特色美融入环境中。
斜拉桥在结构上要比例协调并且稳定均衡。
要合理设计斜拉桥的高跨比和索塔的布置形式,在安全、稳定、经济的基础上追求美观。
布置匀称合理的斜拉索能把主塔挺拔高耸的轮廓和主梁平直延伸的线条紧密联系为一体,从而体现出结构的协调美和曲折美。
不同的塔身会给人以不同的视觉享受,独柱式和A字式给人以高耸如云,巍峨独立的气势美;宝石形和倒Y形配合斜拉索的线条给人以韵律美。
5.斜拉桥中关键问题及常用措施
5.1主梁中的轴力过大问题
斜拉索的水平分力会使主梁内产生较大轴力,一方面提高了梁的抗裂性能,但另一方面施工时主梁根部轴力过大时,主梁会有纵向、横向的压屈和失稳危险,因此当跨度很大时必须设临时墩以减少伸臂长度。
5.2斜拉索的应力大小的控制
通过调节斜拉索的预应力大小可以控制主梁内的应力分布,但斜拉索的应力大小的控制是个难点,需要进行结构分析和内力计算以确定斜拉索的内力大小,特别是当拉索过长时,由于斜拉索的非线性影响,将大大增加梁、塔的弯矩,因此需要对斜拉索的非线性动力性能按空间体系进行分析研究。
5.3斜拉桥为多次超静定结构
斜拉桥为多次超静定结构设计计算和施工控制复杂,结构计算需要采用有限元并且要用计算机来进行计算。
桥梁及软件专家已经研究出了斜拉桥静力分析、非线性静力分析以及自动调索施工控制等专用程序。
5.4超大跨斜拉桥的抗震、抗风性能
当跨度很大时,斜拉桥受活载、地震、风等作用的影响非常大,此时需采用许多必要措施:斜拉桥结构宜采用全漂浮体系,塔、梁采用对称的弹性约束体系,拉索安装阻尼装置等。
当然斜拉桥还存在许多其他问题,如拉索锚固结构的设计及受力计算、新材料的开发和应用等,都需要我们继续进行研究和解决。
因为斜拉桥的结构轻巧、适应能力强、美观大气和跨度大等优点,斜拉桥的建设规模以后还会不断扩大,其技术研究还需要不断进行。
参考文献
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