07_矮塔斜拉桥的概念及特点
07_矮塔斜拉桥的概念及特点
EXTRADOSED BRIDGE 系列介绍-1矮塔斜拉桥的概念和特点1. 简 介2. 矮塔斜拉桥的概念3. 矮塔斜拉桥的特点4. 矮塔斜拉桥与一般斜拉桥的比较EXTRADOSED PSC的概念和特点矮塔斜拉桥的概念和特点1.简 介随着PSC桥梁的设计向着大跨发展,设计上越来越注重自重的减少、主梁的轻型化、施工性能和经济性能的提高、维护管理水准的提高,桥梁形式与外观上注重与周边环境的谐调,注重建设具有城市标志性特征的桥梁。
但是出于安全性方面的考虑,长期以来设计人员偏向于选择经验上安全可靠且经济性能较好的已有的桥梁形式,这样必然束缚了新型桥梁形式和新技术在国内的应用和发展。
一般在100m以下的中桥采用预应力箱梁结构形式的较多,200m以上采用一般斜拉桥形式的较为普遍,在100m~200m跨度的桥梁上钢筋混凝土桥梁相关实例较少,因为城市标志性或景观的要求,过去大多选用了一般斜拉桥的结构形式,而没有考虑到经济性及下部施工费用的增大等问题。
考虑到经济性、施工性,对100m~200m跨度的桥梁采用介于预应力箱梁桥和一般斜拉桥之间桥梁形式比较合适,从而导入了兼有梁桥和斜拉桥优点的矮塔斜拉桥(EXTRADOSED PSC Bridge)形式。
图 1. 矮塔斜拉桥EXTRADOSED PSC的概念和特点预应力箱梁的预应力钢筋的偏心量被局限在箱梁截面以内,所以当跨度较大时,截面高度和结构自重会随之增加,而矮塔斜拉桥相当于将预应力钢筋布置在箱梁有效高度以外,相对于一般预应力箱梁桥,其自重和预应力钢筋数量都较小。
另一方面与一般斜拉桥相比,各索之间应力变化较小,可显著降低索塔高度。
所以说从经济性和性能来说矮塔斜拉桥比较适合于100m~200m 跨度的桥梁中,是一种新型的桥梁形式。
2. 矮塔斜拉桥的概念2.1 体外张拉EXTRADOSED的意思是“体外加强”,是1988年由法国的Jacques Mathivat提出的体外张拉的桥梁形式。
矮塔斜拉桥的设计
V ol121 N o14公 路 交 通 科 技2004年4月JOURNA L OF HIGHWAY AND TRANSPORT ATION RESEARCH AND DEVE LOPMENT 文章编号:1002Ο0268(2004)04Ο0066Ο03矮塔斜拉桥的设计何新平(山西省交通规划勘察设计院,山西 太原 030012)摘要:矮塔斜拉桥是介于梁式桥和斜拉桥之间的一种桥型,其适用跨度也介于梁式桥和斜拉桥之间。
本文结合离石高架桥主桥的设计情况,浅析PC部分斜拉桥的桥型特点、受力特性及设计要点。
山西离石高架桥主桥为双塔单索面三跨连续部分斜拉预应力混凝土箱梁桥,主桥孔跨为85+135+85m,采用塔梁固结、塔梁与墩分离,墩顶设支座的结构形式。
关键词:矮塔斜拉桥;结构设计;力学分析中图分类号:U4921431 文献标识码:ADe sign of Low Tower CableΟstayed BridgeHE XinΟping(The C ommunications Survey&Design Institute of Shanxi Province,Shanxi T aiyuan 030012,China)Abstract:Low tower cableΟstayed bridge is one type of bridge between girder bridge and cableΟstayed bridge,and its suitable span is als o between girder bridge and cableΟstayed bridge1Based on the design conditions of the main frame of Lishi viaduct,the characteristics of bridge type,force principle and design gist of the PC Part of the cableΟstayed bridge are simply analyzed1Lishi Viaduct Bridge is a3Οspan partially cableΟstayed prestressed concrete box girder bridge with tw o towers and singleΟcableΟplane1S pans are attributed as85+ 135+85m,the structure type of cons olidated towerΟgirder,separated towerΟgirder and pier and top pier m outed supports is used1K ey words:Low tower CableΟstayed bridge;S tructure design;Mechanics analysis0 概述矮塔斜拉桥又称部分斜拉桥,为一种新兴的桥型结构,国外近10年内已修建了20余座此类桥梁。
斜拉桥
多多罗桥890米,日本,1999年 多多罗桥890米,日本,1999年 该桥该桥位于日本的本州岛和四国岛的联络线上,主 跨890m。日本是一个多台风、多地震的国家。因此多多 890m。日本是一个多台风、多地震的国家。因此多多 罗大桥在抗风、抗震设计上要求很高. 罗大桥在抗风、抗震设计上要求很高.多多罗大桥的总投 资约11亿美元。 资约11亿美元。
诺曼底大桥856米,法国,1995年 诺曼底大桥856米,法国,1995年 诺曼底大桥守卫着法国北部塞纳河上的泥滩,看上去 像一个从混凝土桥塔上伸出的钢索所编成的巨大蜘蛛网。 这座斜拉桥的落成后( 1995 年)堪称世界上同类桥梁 中极为壮观的一座。
杨浦大桥 602米,中国,1993 602米,中国,1993 杨浦大桥是继南浦大桥之后又一座跨越黄浦江的自行 设计、建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥。桥全长7658米, 设计、建造的双塔双索面迭合梁斜拉桥。桥全长7658米, 主桥为双塔双索面钢筋混凝土和钢叠合梁斜拉桥结构。 大桥每天可解决5 大桥每天可解决5万辆车次过江,对上海的浦东开发和推 动上海城市建设具有重要意义。主桥及引桥照明采用柱式 灯具双排布置,主塔上设置航空障碍灯,钢梁上置航道灯, 既为夜间桥上下车辆、船只行驶安全,又美化大桥。
斜拉桥
一、什么是斜拉桥
斜拉桥又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上 的一种桥梁,是由承压的塔,受拉的索和承弯的梁体组合 起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹 性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度, 减轻了结构重量,节省了材料。斜拉桥由索塔、主梁、斜 拉索组成。
二、斜拉ห้องสมุดไป่ตู้的历史
七、斜拉桥的发展前景
斜拉桥发展趋势: 跨径会超过1000m; 跨径会超过1000m; 结构类型多样化、轻型化; 加强斜拉索防腐保护的研究; 注意索力调整、施工观测 控制及斜拉桥动力问题的研究。
斜拉桥简介 PPT
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静力分析 1.斜拉桥的分析 稳定性分析
动力分析
整体分析 局部分析
抗风分析 抗震分析
2.内力计算的基本要素
非线性因素
几何非线性 材料非线性
Hale Waihona Puke 混凝土收缩徐变温度影响
活载内计力算
2.斜拉索合理索力的确定
力学概念方法 优化方法
3.塔、梁、索截面计算
4.斜拉桥的稳定分析 5.斜拉桥的抗风问题
风力静态的效应 风力动态的效应 斜拉桥的风振及减振措施
3.塔梁固结、塔墩分离——塔梁固结系 4.主梁、索塔、桥墩三者互为固结——钢构体系
漂浮体系
半漂浮体系
塔梁墩 的不同结合
塔梁固结体系
钢构体系
1.漂浮体系主梁除 两端有支座外,其 余位置均有拉索支 撑,成为在纵向可 自由漂移的多点弹 性支撑连续梁,次 内力较小,受力均 匀。具有很好的抗 震消能作用。塔梁 之间要设横向约束。
2)塔柱的截面尺寸:考虑塔柱受力、锚固区构造、 张拉设备所需空间等因素。
3.斜拉索的锚固区构造
1.实心塔柱的交叉锚固 2.空心塔柱上的对称锚固
塔柱上直接锚固
钢锚梁锚固
钢锚箱锚固
(四)主梁的构造与截面尺寸
1.主梁的横截面布置
2.主梁的截面尺寸
主梁高度 主梁宽度 横梁
3.斜拉索与主梁的锚固构造
四、斜拉桥的设计计算
协部作多分体塔斜系 斜斜拉拉拉桥桥桥
部分 斜拉桥
其他体系 斜拉桥
多塔 斜拉桥
除端载弯度顶刚主改的索比斜其这城将边锚下曲和水度梁远于支梁或利矩离弯变初与例拉他就矮斜塔索塔,弯平的的离拉撑与连用卸塔矩塔张主关索荷是塔拉外 的柱 使 矩 位 同 自索索效变续连载柱。柱力梁系只载部斜索,锚向荷大移时由塔倾率截钢续作处高,承。承仍分拉称中固荷载增和保伸的角低面构梁用主度可担塔担由斜桥超塔作载跨。提证缩主很,连相的减梁和以的柱部主拉,剂均用作主控高温式梁小将续连负少的斜改外较分梁桥国量没,用梁制全差关由,主梁,弯远负拉变荷低荷承。外预有活跨挠塔桥下键索拉载时载担也也应。,,, 力。
矮塔斜拉桥结构及设计特点
矮塔斜拉桥结构及设计特点【摘要】矮塔斜拉桥由于其具有性能优越、造型美观、经济指标良好等优点,在世界各国得到广泛的应用,发展十分迅速。
本文主要介绍了矮塔斜拉桥设计特点,分析了设计要点及问题,还就矮塔斜拉桥主梁施工的线形控制进行了探讨。
【关键词】矮塔斜拉桥;结构;设计特点引言随着桥梁技术的不断发展,出现了许多新型的桥梁结构。
矮塔斜拉桥就是近年来出现的一种新型桥梁结构形式。
这种桥型是介于常规斜拉桥与普通梁桥之间的一种组合体系桥梁,使得桥梁的跨径得以延长。
由于其具有优越的结构性能和良好的经济特性,在世界各国得到广泛的应用。
1矮塔斜拉桥设计特点1.1矮塔斜拉桥主梁设计矮塔斜拉桥与常规斜拉桥最大的不同是主塔比较矮,这个特性使得斜拉索与主梁的夹角较小,斜拉索提供的竖向分力仅能抵消梁体所受的部分竖向内力。
客观上主梁以梁的受弯、受压、受剪和斜拉索受拉来共同承担竖向荷载,主梁以压弯为主,此外,主梁还需抵抗活载偏心引起的扭矩。
因此,主梁采用变截面箱梁是非常好的选择,而根据矮塔斜拉桥斜拉索索面布置的不同,常采用单箱单室或单箱多室等截面形式。
1.2矮塔斜拉桥主塔设计矮塔斜拉桥的主塔不仅要承受斜拉索竖向分力引起的轴向压力,而且还要承受由于两侧斜拉索的拉力不同所引起的弯矩,塔的刚度将直接影响全桥的受力特性,塔是矮塔斜拉桥的主要受力构件之一。
矮塔斜拉桥的受力性能取决于主梁、主塔、墩及斜拉索的相对刚度。
矮塔斜拉桥的拉索就像主梁的体外预应力筋,主塔的作用就是增大体外预应力筋的力臂,拉索主要作用是通过初拉力的预应力效应来改善主梁的受力性能;当主梁抗弯刚度较大时,可以通过降低主塔高度给主梁提供较大的轴向分力,从而解决主梁体内预应力的不足。
主塔除承受拉索的竖向轴力分力外,还可以通过优化斜拉索索力来改善其自身的受力性能。
塔高的选择首先与桥梁的主跨跨径有关,其次是斜拉索的索面布置形式、拉索的索距和水平倾角等有关。
在相同跨径的情形下:塔高降低,斜拉索的倾角减小,索力在水平方向的分力增大,主梁轴力增大,主梁最大正、负弯矩的绝对值增大,挠度变大。
矮塔斜拉桥方案设计及分析研究的开题报告
矮塔斜拉桥方案设计及分析研究的开题报告标题:矮塔斜拉桥方案设计及分析研究一、选题背景和意义矮塔斜拉桥是一种特殊的斜拉桥,具有结构简单、桥塔低、造价低等优点。
矮塔斜拉桥的设计和施工具有一定难度,需要考虑桥塔尺寸、材料选型、预应力设计等方面的问题。
此次研究旨在探讨矮塔斜拉桥的方案设计及分析,为实际工程提供参考,并对斜拉桥结构设计方面进行深入研究。
二、研究内容1. 矮塔斜拉桥结构形式及特点分析;2. 矮塔斜拉桥主要构件的材料选型与设计;3. 矮塔斜拉桥的静力分析与设计;4. 矮塔斜拉桥的动力分析及风荷载分析;5. 矮塔斜拉桥的施工工艺及质量控制。
三、研究方法本研究采用文献调研、实验分析、数值模拟等方法,在理论与实践相结合的基础上,完成矮塔斜拉桥的方案设计及分析研究。
四、预期成果1. 矮塔斜拉桥设计方案;2. 矮塔斜拉桥静力分析计算结果;3. 矮塔斜拉桥动力分析计算结果;4. 矮塔斜拉桥施工方案及质量控制方案;5. 一篇研究论文。
五、论文结构和进度安排第一章:选题背景和意义第二章:矮塔斜拉桥的结构形式及特点分析第三章:矮塔斜拉桥构件的材料选型与设计第四章:矮塔斜拉桥的静力分析与设计第五章:矮塔斜拉桥的动力分析及风荷载分析第六章:矮塔斜拉桥的施工工艺及质量控制第七章:研究总结与展望进度安排:第一阶段:文献调研(1个月)第二阶段:矮塔斜拉桥结构设计(2个月)第三阶段:矮塔斜拉桥静力分析与设计(1个月)第四阶段:矮塔斜拉桥动力分析及风荷载分析(2个月)第五阶段:矮塔斜拉桥施工工艺及质量控制(1个月)第六阶段:论文撰写及修改(2个月)。
六、参考文献1. 《现代桥梁结构设计》2. 《斜拉桥桥塔结构设计》3. 《矮塔斜拉桥工程设计与实现》4. 《可持续性道路交通基础设施的设计与施工》。
矮塔斜拉桥优缺点探析
[ 关键词 ] 矮塔 斜拉桥 ;结构特征 ; 桥 型结构 [ 中图分类 号 ] U4 4 8 . 2 7 [ 文献标 志码 ]B
. [ 文章编号 ]1 0 0 1 — 5 2 3 X( 2 0 1 6 )1 2 — 0 1 2 3 — 0 2
[ A b s t r a c t ] T h e l o w t o w e r c a b l e ・ s t a y e d b i r d g e i s a n e w t y p e o f b r i d g e s t r u c t u r e ,t h e b i r d g e s t r u c t u r e b e t we e n p r e s t r e s s e d c o n c r e t e
c o n t i n u o u s b r i d g e a n d o r d i n a r y c a b l e — s t a y e d b r i d g e . At p r e s e n t ,a c c o r d i n g t o i t s e f f e c t i n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n c a n b e s e e n, t h e a d v a n t a g e s o f l o w t o we r c a b l e — s t a y e d b r i d g e c o MP a r e d t o t h e t wo b o t h mo r e o b v i o u s . I n t h i s p a p e r ,t h e o r i g i n a n d d e v e l o p me n t o f l o w t o we r c a b l e - s t a y e d b r i d g e a r e e x p o u n d e d,a n d t h e a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f b r i d g e - t peቤተ መጻሕፍቲ ባይዱy s t r uc t u r e a n d ma i n s t r u c t u r e a r e a n a l y z e d .
矮塔斜拉桥结构及设计特点
矮塔斜拉桥结构及设计特点魏朝柱【摘要】矮塔斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型,兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力,是一种刚柔互补型的桥梁。
随着国家经济基础建设的发展,近几年来应用较多,文中结合国内已建或在建的几座典型的矮塔斜拉桥,阐述矮塔斜拉的结构及设计特点。
%Extradosed cable-stayed bridges are hybrid structures, whose mechanic characteristic lie between ca- ble-stayed bridges and continuous beam bridges. Extradosed cable-stayed bridges are complementary rigid-flexible, which have both cable-stayed bridges' soft and slender, and continuous beam bridges'vigorous and effective. With the development of the national economic infrastructure, more application in recent years, Combied with built or un- der construction in several typical extradosed cable-stayed bridges, the paper described the structure and design fea- tures of extradosed cable-stayed bridges【期刊名称】《广东交通职业技术学院学报》【年(卷),期】2011(010)003【总页数】5页(P18-22)【关键词】矮塔斜拉桥;桥梁设计;结构【作者】魏朝柱【作者单位】广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,广东广州510507【正文语种】中文【中图分类】U448.271 矮塔斜拉桥概述矮塔斜拉桥(英文称extradosed cable-stayed bridge)是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型,兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力,是一种刚柔互补的新桥型。
斜拉桥名词解释
斜拉桥又称斜张桥,是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁,是由主梁、索塔、斜拉索组合起来的一种结构体系。
斜拉桥跨越能力强,受桥下净空和桥面标高的限制小,便于通航。
斜拉桥作为一种拉索体系,是大跨度桥梁的最主要桥型,也是我国大跨径桥梁最流行的一种桥型。
稳固的力学结构
斜拉桥的设计巧妙利用了结构对受力情况的改变,由斜拉索把桥面和主梁的竖向荷载转变成向上的拉力,并通过拉索传递到了索塔上。
材料的严格选择
斜拉桥的拉索以钢材为原材料,以混凝土为桥面的铺设材料。
钢材的受拉性好于受压性,混凝土材料抗压性好于抗折性。
斜拉桥的受力特点和本身所用材料的物理特点的优势结合起来,使整个桥梁的重心稳稳地落在了索塔上,就形成了稳固的桥体。
稳固的力学结构使斜拉桥在设计荷载范围内的使用是安全的。
斜拉索一般分为钢丝斜拉索和钢绞线斜拉索。
通常来说,斜拉桥跨度越大,斜拉索就越粗。
但更重要的是,斜拉索必须要经得起经年累月的风吹日晒。
矮塔斜拉桥浅谈
塔高与跨径比
0.6~0.8 0.55~0.58
根部: 1/16~1/20 跨中:( 1/1.5~1/2.5) H支
根部: 1/16~1/20 跨中:( 1/2.5~1/3.5) H支
双孔: 0.8~0.9 三孔: 0.25~0.50 大于三孔 0.40
1/50~1/100
独塔: 0.3~0.45 双塔: 0.18~0.25
公路交通科技 应用技术版
矮塔斜拉桥浅谈
李新杰
( 山西省交通基本建设工程质量监督站, 山西 太原 030006)
摘 要: 近年来, 在预应力混凝土梁桥与斜拉桥之间出现了一种新的桥梁结构形式— ——矮塔斜拉桥, 也称部分斜
拉桥, 在日本、菲律宾、瑞士、韩国及我国得以应用, 尤其是日本大量的建造矮塔斜拉桥, 使这种桥型得以发展
矮塔斜拉桥的斜拉索只承担部分荷载, 而非全部, 从受力特征上看, 斜拉索更接近预应力混凝土梁桥的体 外索。在构造特征上, 矮塔斜拉桥与塔的锚固形式多采 用鞍座式, 即斜拉索在塔顶连续通过。斜拉索具有主梁 体外索的特征, 索对梁提供竖向分力的同时, 也对梁提 供较大的轴压力, 使梁能承受弯矩。斜拉索在梁上宜布 置在边跨中及 1/3 中跨附近, 斜拉索在梁上的索距约为 3~5m, 以 适 应 受 力 及 施 工 要 求 , 主 、 边 跨 的 索 应 对 称 于塔布置。
1998 年建成
160+3×275+160
0.58
30.00
1/9.2
高 4.3 ̄4.7
2001 年建成
62.1+90+66+45+29.1
0.329.1来自1/9.89高 2.5 ̄3.0
2002 年建成
180+312+180
0.58
35.00
矮塔斜拉桥概述
矮塔斜拉桥概述1.1矮塔斜拉桥的定义和特点矮塔斜拉桥为近20年来出现的一种新桥型,瑞士、日本、韩国等一些国家这几年修建了多座这种桥梁。
由于它优越的结构性能,良好的经济指标,越来越显示出巨大的发展潜力。
我国在这种桥型上起步稍晚,2001年建成的漳州战备大桥,是国内第一座真正意义上的矮塔斜拉桥。
对于这种桥型的称谓尚未统一。
日本的屋代南桥与屋代北桥为两座轻载铁路桥,初看起来象斜拉桥,因而日本的桥梁界对其笼统地称为斜拉桥。
小田原港桥是一座公路桥,日本桥梁界没有把它称为斜拉桥,而是沿用了法国工程师1988年提出的名称—Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge,即超配量体外索PC桥,简称EPC桥。
实际上屋代南、北桥与小田原港桥其结构体系非常相似,同样可以称为EPC桥。
在美国,这种桥有称为“Extra-dosed Prestressing Concrete Bridge”的,也有称为“Extra-dosed Cable-stayed Bridge”的。
国内的称谓也一直存在争论,1995年我国著名桥梁专家严国敏先生首次把它定义为“部分斜拉桥”。
其含义是:在结构性能上,斜拉索仅仅分担部分荷载,还有相当部分的荷载由梁的受弯、受剪来承受。
“部分斜拉”即源于斜拉索的斜拉程度。
后来国内一些文章根据这种桥型塔高较矮的特点,又把这种桥型定义为矮塔斜拉桥。
矮塔斜拉桥的受力是以梁为主,索为辅,所以梁体高度介于梁式桥与斜拉桥之间,大约是同跨径梁式桥的1/2倍或斜拉桥的2倍。
截面一般采用变截面形式,特殊情况采用等截面。
矮塔斜拉桥的桥塔一般采用实心截面。
塔高为主跨的1/8~1/12,由于桥塔矮,刚度大,一般不考虑失稳问题。
梁上无索区较之一般斜拉桥要长,而且除了主孔中部和边孔端部的无索区段之外,还有较明显的塔旁无索区段。
边孔与主孔的跨度比值较之斜拉桥要大。
一般斜拉桥边孔与主孔的跨度比值一般小于0.5,多数在0.4左右,而矮塔斜拉桥与一般连续梁(刚构)桥相似,为避免端支点出现负反力,边孔与主孔的跨度之比一般会大于0.5,较合理的比值在0.6左右。
矮塔斜拉桥索塔设计概述
现有双套管索鞍结 构无论 在设计 上还是 在施 工上都 存
在着许多不足 , 主要包括 :
() 1 索鞍的内套管和外套 管 、 外套管 与混凝土 之间形 成
线接触 , 产生应力集 中 , 可能 因过大 的局部应 力造 成混凝 有 土开裂 ;
过对国 内外 已建矮塔 斜拉 桥
用铸钢制造 , 以保证其线形 和加工精 度。预埋管和 内套 管采
用受力情况最好的 圆弧形 。
结构 的统 计 分 析 , 塔 斜 拉 矮
桥的索塔 高度( 面以上 ) 桥 一
般 为 主跨 的 1 1 /2~1 8 /。
泥 浆
从桥 面算 起 的 塔 高 , 矮 塔 斜 拉 桥 要 比斜 拉 桥 低 得
相 当。
图 6 索鞍 锚 固示 意
图 4 三 柱 型
主塔高度的增加 , 梁的竖 向位移 和弯矩 都减小 , 根 主 塔 弯矩也减小 , 主塔显 得更 安全 , 拉 索应力 变幅有 一定程 度 但 的增长 。因此在拉索疲劳不受影 响的情况下 , 以适 当地增 可 大主塔的高度 , 以改善结构受力。
多, 双塔 三 跨 公 路斜 拉 桥 的 桥 塔 高 跨 比 一 般 为 15~ /
14 铁 路 斜 拉桥 为 13 /, / 。作
图5 双套管结构示意
为公 路 斜 拉 桥 的 小 田原 港 桥、 冲原 桥 以及 蟹泽 大桥 的 桥塔高跨 比为 1 1. 、/ 12以及 l75, 路矮 塔斜 拉桥 / 15 11 . /. 铁 的屋代南北桥 为 1 87以及 190 /. / . 。因此 , 塔斜拉 桥的桥 矮 塔 高跨 比一 般为 1 1 / 2~18之 间 , 悬 索桥 主缆 的 垂跨 比 / 与
矮塔斜拉桥的结构设计浅析
矮塔斜拉桥的结构设计浅析一、引言桥梁设计向大跨、轻型、轻质、美观、环保方向发展,因此,设计师对降低结构自重、结构轻型化及经济指标的要求变得越来越高。
1988年,法国工程师Jacgues Mathiv提出了新的桥梁结构形式——矮塔斜拉桥[1]。
1994年,日本建成了世界上第一座矮塔斜拉桥——小田原港桥,其跨度为(74+122+74)m,桥面宽13.0m,双塔双索面的固结体系,拉索通过塔顶的鞍座后锚固在主梁上。
其后在日本得到迅速发展。
我国虽起步稍晚,但发展势头迅猛,并在全国各地广泛采用[1] [2]。
矮塔斜拉桥的发展过程与混凝土结构的发展相似,混凝土结构从普通钢筋混凝土→预应力混凝土→部分预应力混凝土;桥梁是连续梁→斜拉桥→矮塔斜拉桥,部分预应力混凝土的出现,填补了普通钢筋混凝土与全预应力混凝土之间的空白,同理,矮塔斜拉桥的出现,也填补了刚性桥与柔性桥之间的空白,为桥型方案的选择提供了更广阔的空间。
二、矮塔斜拉桥的结构设计要点2.1、矮塔斜拉桥的受力特性分析矮塔斜拉桥是介于具有柔性斜拉桥和刚性梁桥之间的一种过渡性桥梁结构形式,就是一种刚柔相济的新型桥梁,其受力特征及梁高介于两者之间,并在布索、结构尺寸及受力特点等方面与常规斜拉桥有着较大的差别,同时在总体抗力中梁与斜拉索共同作用,其抗力的比例与斜拉索刚度和梁的刚度的比值有关,且塔高较矮,如图1所示。
图1 桥型布置图根据以上桥型特点及受力分析可知:连续梁受弯、受剪为主,矮塔斜拉桥的受力特点接近一般预应力混凝土梁桥的体外索,梁受压、受剪,斜拉索受拉;斜拉桥的梁受压,斜拉索受拉,三种桥型方案的最大差别在于主梁的力学行为不同,同时连续梁→矮塔斜拉桥→斜拉桥的主梁承受弯矩逐渐减小,但轴力逐渐增加[1][2]。
因此,矮塔斜拉桥既不是梁桥也不是传统的斜拉桥,它是一种斜拉桥和梁桥的协作体系,该体系解决了主梁体内预应力钢束配置效率不高和空间不足的问题,同时降低主梁结构刚度及自重,并充分发挥了斜拉桥不经济或梁桥刚度不够的跨度优势。
幼儿斜拉桥知识点总结简单
幼儿斜拉桥知识点总结简单斜拉桥是一种横跨河流或峡谷的桥梁,其特点是拥有斜拉索来支撑桥面结构。
本文将从斜拉桥的定义、结构特点、建设过程和安全知识等方面进行详细介绍,旨在帮助幼儿了解斜拉桥的基本知识。
一、斜拉桥的定义斜拉桥是一种由桥面梁和斜拉索组成的特殊桥梁,是梁式桥的一种。
它的主要特点是在桥面梁下方加装了一定数量的斜拉索,通过拉索的张力来支撑桥面梁,使桥梁得到有效的支撑和稳定。
斜拉桥广泛应用于大跨度的桥梁建设中,具有承重能力强、结构简洁、美观大方等特点。
二、斜拉桥的结构特点1. 主梁结构:斜拉桥的主梁一般为钢箱梁或钢桁梁,这些结构能有效地承受桥面上的荷载,并能够进行自重和交通荷载的传递。
2. 斜拉索结构:斜拉桥的斜拉索一般由高强度的钢材制成,通过对角拉索将桥梁的重量和荷载传递到桥墩上,使得桥梁获得充分的支撑和稳定。
3. 桥塔结构:斜拉桥的桥塔通常位于桥梁两端或中部,是斜拉索的支撑点。
桥塔的高度和形状会影响到斜拉桥的视觉效果和稳定性。
4. 基础结构:斜拉桥的基础一般是深埋的桩基或桩基础,用以支撑桥塔和传递桥梁的重力和荷载。
三、斜拉桥的建设过程1. 桥梁设计:在斜拉桥建设之前,需要进行详细的桥梁设计工作,包括荷载计算、结构分析、地质勘察等工作,确保桥梁的安全和稳定。
2. 施工准备:斜拉桥的施工准备主要包括场地准备、材料采购、设备调配等工作。
3. 桥墩建设:斜拉桥的桥墩一般是在水中或者河岸上进行施工,需要先建立桥墩的支撑结构,然后浇筑混凝土,最后进行调试和加固。
4. 主梁吊装:斜拉桥的主梁是通过吊装设备进行安装的,需要精确的计算和调试,确保主梁的安全和稳定。
5. 斜拉索张拉:斜拉桥的斜拉索一般在主梁安装完成之后进行张拉,通过张拉设备进行张拉,使得斜拉索产生一定的张力,确保桥梁的稳定和安全。
6. 最后调试:斜拉桥安装完成之后,需要进行最后的调试和检验工作,确保桥梁的安全通行。
四、斜拉桥的安全知识1. 桥梁的使用:在使用斜拉桥时,需要严格遵守交通规则,确保行车安全,不得在桥面上超速或者停车。
矮塔斜拉桥
浅谈矮塔斜拉桥和多塔斜拉桥矮塔斜拉桥是介于连续梁与斜拉桥之间的一种斜拉组合体系桥,具有塔矮、梁刚、索集中的特点。
矮塔斜拉桥主梁刚度较大,是主要的承重构件,斜拉索对梁起加劲、调整受力的作用,斜拉索的恒载索力占总索力(恒载索力十活载索力)的比重较斜拉桥大,斜拉索的应力变幅较小,疲劳问题不突出,因而斜拉索的容许应力可取0.6pk f ,从而降低工程造价。
矮塔斜拉桥与连续梁相比具有结构新颖跨越能力大、施工简单、经济等优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。
使得矮塔斜拉桥具有广阔的发展空间。
矮塔斜拉桥结构特点:1、塔高较矮。
拉索倾角较小,拉索为主梁提供较大的轴向力,并且拉索尽可能密集地从塔顶鞍座上通过,锚固于主梁。
一般塔高可取主跨的1/8-1/12;2、以梁为主,索为辅,梁体高度约是同跨径梁式桥的1/2或斜拉桥的2倍,梁高与跨度之比较大,一般为1/40-1/20,并且主梁自身承受大部分荷载作用约70%斜拉索只承受30%起到帮扶作用;3、主梁无索区段较一般斜拉桥要长,有较明显的塔旁无索区段,不设置端锚索;4、边孔与主孔的跨度比值在0.5-0.6左右,类似连续梁;5、为了充分利用矮塔的高度,拉索多成扇形布置且布置较集中,通常布置 在边跨、中跨跨中1/3附近。
在己建成的矮塔斜拉桥中,索鞍鞍座普遍采用双套管结构,拉索应力变幅一般只有斜拉桥的1/3左右,施工过程及合拢后,基本不需要进行拉索索力调整;6、适用跨径宜选择在100m-200m 之间,如果采用组合梁或复合梁,则跨径可达300m.7、尤其适用于多塔多跨和塔高受限制的情形,从刚度和疲劳考虑,它更适用于铁路桥或双层桥面,但采用多跨时存在较大的挠度问题。
矮塔斜拉桥的受力特点:索塔将斜拉索索力按一定比例分配给主梁的水平和垂直方向,当主梁刚度较大时,就可以降低塔高,以节约材料,并给主梁提供较大的水平分力,以解决主梁体内预应力的不足。
所以矮塔斜拉桥索塔的作用主要是通过分配斜拉索索力,从而实现对结构性能的改善。
矮塔斜拉桥全桥斜拉索调索施工工法.
矮塔斜拉桥全桥斜拉索调索施工工法1 前言“矮塔斜拉桥”也称“部分斜拉桥”,是介于“斜拉桥”与“体外预应力箱梁桥”之间的一种新型结构体系。
矮塔斜拉桥和连续梁相比具有结构新颖跨度能力大、施工简单、经济优点;与斜拉桥相比具有施工方便、节省材料、主梁刚度大等优点。
使得埃塔斜拉桥具有广阔的发展空间。
佛肇城际铁路桂丹立交特大桥预应力矮塔斜拉斜跨桂丹路与佛山一环互通立交,主桥位于R=1800m的圆曲线上,孔跨为(75+86+168+86+75)m,采用塔梁固结并简支于桥墩之上的连续体系。
主梁为预应力混凝土结构,采用单箱双室变高度箱形无翼缘截面,斜拉索锚固于箱体之内。
主梁斜拉索采用双塔双索面扇形分布,每个桥塔8对,共16对,梁顶面塔高为26m,最大斜拉索在桥面以上高度为24.355m,其高跨比为24.355:168=1:6.898,桥面宽14.9m,宽跨比为14.9:168=1:11.28,梁上锚固点间距为14.9,塔上转向鞍横桥向间距15.4m。
斜拉索采用喷涂钢绞线(中心丝与边丝各钢丝外表均单独形成环氧树脂涂膜,涂层厚度应在0.12mm~0.2mm之间)单层无粘接筋,单根钢绞线规格直径为15.24mm,每根斜拉索有55根钢绞线组成。
为了确保质量和施工进度,科学管理,积极采用新技术,经过归纳总结形成本工法。
图1.1 1/2 全桥立面图2 工法特点2.1工序简单,施工进度快。
2.2施工条件得到了改善,劳动强度低,安全性强。
2.3采用单根等值法张拉,可以控制每根斜拉索各股钢绞线的离散误差不大于理论值的±3%。
2.4可以实现一对斜拉索对称、交叉单根张拉,同步整体张拉,确保两根斜拉索间的差值不大于理论值的±1%。
2.5采用JMM-268动测仪进行索力监控,可以确保斜拉索整索索力误差不大于理论值的±2%。
2.6斜拉索采用多重防腐处理,锚固端灌注防腐油脂,延长了斜拉索使用寿命。
3 适用范围本工法适用于埃塔斜拉桥斜拉索调索施工。
矮塔斜拉桥结构及设计特点
矮塔斜拉桥结构及设计特点
魏朝柱
【期刊名称】《广东公路勘察设计》
【年(卷),期】2013(000)002
【摘要】矮塔斜拉桥是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型,兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力,是一种刚柔互补型的桥梁。
随着国家经济基础建设的发展,近几年来该桥型应用较多,本文结合国内已建或在建的几座典型的矮塔斜拉桥,阐述矮塔斜拉的结构及设计特点。
【总页数】5页(P4-8)
【作者】魏朝柱
【作者单位】广东省公路勘察规划设计院股份有限公司,广州510507
【正文语种】中文
【中图分类】U448.27
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设计主塔时注意赋予象征性意义,并且注意与周边环境和周边桥梁的谐调性。主塔过高则接 近于斜拉桥,缺乏桥梁形式的新颖,也减少了力向顺桥向传递的流畅感觉。 另外,主塔高度 影响到体外索布置的复杂程度和桥梁上部空间的开放性,应将主塔高度控制在体外索张力变 化不大的范围内。
主塔形状一般可设计成直立或V字型。虽然也可以象一般斜拉桥那样在主塔顶部设置横向联系 梁,但为了减少桥梁上部空间向下的压迫感觉,一般可不设置横向联系梁。直立形状的主塔 虽然可以给人简洁、安全的感觉,但缺乏上部空间的开放性;V字形的开放性较好,但较复杂 且给人的安全感相对较低。
<表 1> 扇型和竖琴型的比较
项目
扇型
竖琴型
形状
景观 评价
1. 景观效果好 2. 主塔较低时,不能充分体现视觉效果 3. 一般斜拉桥较为有效的形式
1. 体外索平行,形式简洁 2. 力的传递给人感觉较为安全 3. 体外索形成面的感觉,比较新颖
结构 评价
1. 体外索的合力点较高,预应力效果好 2. 主梁上产生的轴力较小 3. 体外索较长 4. 对于竖向荷载,刚度较大
<表 2> 体外索主塔顶部锚固方法
项目
贯通锚固方式
索鞍锚固
锚固装置
分离锚固方式
分离装置
连接锚固
锚固 方式
特征
1. 贯通实体布置 1. 贯通实体布置 1. 锚固于中空截面 1. 锚固于中空截面
2. 在出主塔处固 2. 需 要 验 算 索 锚 2. 为了抵抗索张力 2. 索张力引起的锚
定左右张力差
固位置间隙引
体外索防锈方法采用最多的是用套管包裹后,在体外索和套管之间灌注填充剂。作为第一层 防锈装置的套管有铜管、不锈钢管、铝管、聚乙烯管以及玻璃钢管等。使用不锈钢管时,为 了防止电锈蚀,需要做绝缘处理;因为铝与水泥会发生化学反应产生氧气,使索发生脆性破 坏,所以使用铝管市,不能用水泥做填充剂。作为第二层防锈装置的填充剂一般有水泥浆、 树脂油脂、 石蜡以及聚氨酯等。
图 1. 矮塔斜拉桥
EXTRADOSED PSC的概念和特点
预应力箱梁的预应力钢筋的偏心量被局限在箱梁截面以内,所以当跨度较大时,截面高度和 结构自重会随之增加,而矮塔斜拉桥相当于将预应力钢筋布置在箱梁有效高度以外,相对于 一般预应力箱梁桥,其自重和预应力钢筋数量都较小。另一方面与一般斜拉桥相比,各索之 间应力变化较小,可显著降低索塔高度。 所以说从经济性和性能来说矮塔斜拉桥比较适合于 100m~200m 跨度的桥梁中,是一种新型的桥梁形式。
2. 矮塔斜拉桥的概念
2.1 体外张拉
EXTRADOSED的意思是“体外加强”,是1988年由法国的Jacques Mathivat提出的体外张拉的 桥梁形式。从前的钢筋混凝土预应力梁和箱梁大部分采用体内束张拉方式,随着技术的进步 和材料的发展,设计人员开始寻找可以减轻上部结构重量、延长桥梁跨度的新的技术和桥梁 形式,将钢束转移到体外的大偏心索桥就是其中一种。大偏心索桥的使用是为了改善跨中正 弯矩和支座负弯矩,一般箱梁桥因为施工性、地形、景观等限制偏心梁的设置受到了很大限 制,而大偏心索桥可以较自由地设置偏心量。
2.2 矮塔斜拉桥的外形
EXTRADOSED PSC的概念和特点
矮塔斜拉桥依靠在索塔上设置的变向装置(Deviator)转换相邻跨体外索的方向,与一般斜拉 桥和预应力箱梁桥的外形和结构特点对比参见图2和图3。
标志性较低 主梁截面较高 桥梁下部感觉较沉重
标志性一般 上下体积感 整体块的感觉
标志性较高 主梁截面较小 桥面以上感觉复杂
图 6. 最大跨度与主梁混凝土平均厚度关系
图 6. 换算跨度与PS钢筋量关系
※ 换算跨度: 三跨桥梁按最大跨度计算,两跨桥梁将跨度乘1.8倍,按三跨计算
决定梁高和桥形时,要考虑桥梁整体的轻巧自然,力传递的顺畅,突出矮塔斜拉桥的特点。
3.2 主塔
EXTRADOSED PSC的概念和特点
矮塔斜拉桥主塔的高跨比(主塔高度/中间跨长)为1/8~1/12,比一般斜拉桥的1/5要小。因为 斜拉桥的拉索是为了支承主梁,而矮塔斜拉桥的体外索是为了提高有效偏心位置,所以矮塔 斜拉桥的主塔高度不需要很高。与一般斜拉桥相比矮塔斜拉桥的主塔高度的优点如下:
预应力钢筋混凝土箱梁桥
矮塔斜拉桥
图 2. 矮塔斜拉桥的外形概念图
一般斜拉桥
体内束
拉索
体外索
梁高:L/16_L/4
梁高:L/80_L/100
图 3. 矮塔斜拉桥的结构概念图
梁高:L/35_L/55
2.3 矮塔斜拉桥的分类
EXTRADOSED PSC的概念和特点
矮塔斜拉桥根据体外索是否用钢筋混凝土包裹可分为斜板型(参见图4)和斜拉体外索型(参见 图5)。世界最早的矮塔斜拉桥是瑞士的Ganter桥,是斜板型矮塔斜拉桥, 日本最早的矮塔斜 拉桥小田原桥是斜拉体外索型。
一般来说,矮塔斜拉桥与一般斜拉桥相比,活荷载引起的体外索的应力变化较小。体外索的 应力变化受主梁的刚度、边界条件以及主塔高度的影响。矮塔斜拉桥因为主塔高度较低,体 外索的竖向伸长量较小,主梁的刚度又较大,体外索负担的外部荷载相对较少,所以体外索 的应力变化较小。
根据对已建矮塔斜拉桥的调查,矮塔斜拉桥的体外索的竖向分配律 β (体外索承担的荷载/所 有竖向荷载)约为30%,应力变化幅度约为5kg/mm2 。该变化幅度小于CEB-FIP建议的8kg/mm2, 也小于文献中建议的7kg/mm2 ,所以可以使用一般预应力钢筋的容许应力标准0.6fpu。与疲劳 应力变化幅度较大的一般斜拉桥的拉索的容许应力为0.4fpu相比,矮塔斜拉桥体外索的应用效 率较高。
一般来说,考虑到工程实例、施工性、经济性等,使用聚乙烯管以及玻璃钢管注入水泥浆的 方法是较为普遍的方法。在腐蚀较严重的环境下,一般会在注浆前做好索的防锈、注浆后为 提高耐久性用环氧树脂包裹。不管使用那种防锈方式,索的耐久性由第一层防锈装置套管决 定,但考虑到不会有永久的保护套管,尽量应采用可以更换索的保护装置。
EXTRADOSED BRIDGE 系列介绍-1
矮塔斜拉桥的概念和特点
塔斜拉桥与一般斜拉桥的比较
EXTRADOSED PSC的概念和特点
矮塔斜拉桥的概念和特点
1. 简 介
随着PSC桥梁的设计向着大跨发展,设计上越来越注重自重的减少、主梁的轻型化、施工性能 和经济性能的提高、维护管理水准的提高,桥梁形式与外观上注重与周边环境的谐调,注重 建设具有城市标志性特征的桥梁。但是出于安全性方面的考虑,长期以来设计人员偏向于选 择经验上安全可靠且经济性能较好的已有的桥梁形式,这样必然束缚了新型桥梁形式和新技 术在国内的应用和发展。 一般在100m以下的中桥采用预应力箱梁结构形式的较多,200m以上采用一般斜拉桥形式的较 为普遍,在100m~200m跨度的桥梁上钢筋混凝土桥梁相关实例较少,因为城市标志性或景观的 要求,过去大多选用了一般斜拉桥的结构形式,而没有考虑到经济性及下部施工费用的增大 等问题。 考虑到经济性、施工性,对100m~200m跨度的桥梁采用介于预应力箱梁桥和一般斜拉桥之间桥 梁形式比较合适,从而导入了兼有梁桥和斜拉桥优点的矮塔斜拉桥(EXTRADOSED PSC Bridge)形 式。
斜板桥有较多的工程实例,斜拉索有更高的安全度,结构和防震性能均较好,但同时因为自 重的增加引起地震时惯性力的增大,收缩和徐变的反应也变得复杂,且无法更换预应力钢 筋,所以这种桥梁有逐渐减少的趋势。
图 4. 斜板型(Ganter桥,瑞士)
图 5. 斜拉体外索型(小田原桥,日本)
3. 矮塔斜拉桥的特点
分离锚固方式当采用可替换体外索方式时,为了保证锚固区域、再张拉、替换体外索等作业 的空间,一般需要加高主塔高度或加宽宽度,但如果使用不可替换方式且在主梁处进行张拉 作业时,不需要太大的作业空间,可以布置成与贯通锚固方式同样的形状。
贯通锚固方式一般使用于使用索鞍(Saddle)的钢筋混凝土桥墩,因为可以根据混凝土承载能 力调整拉索的布置,所以可以充分发挥张拉力的效果。使用索鞍可以提高主塔的施工性,有 利于到保证大偏心,但因为左右张力的差异,索鞍可能会移动,当采用可替换的体外索时, 需要考虑作业空间和特殊措施。
大偏心索桥根据主梁和拉索的功能分为以下三种。
1) 主梁依赖型 恒荷载主要由加劲梁承担,体外索主要负担使用荷载。设计荷载引起的索力变化比较小的 一般体外索桥和塔突出桥面较小的大偏心索桥属于这种类型。
2) 拉索依赖型 恒荷载和使用荷载主要由拉索承担的斜拉桥属于这种类型。
3) 主梁与拉索协同型 恒荷载和使用荷载由拉索和主梁共同承担的索塔墩突出桥面一定程度的大偏心斜拉桥,即 矮塔斜拉桥属于这种类型,又称为大偏心索桥。
引起的街面受
固位置截面张力
3. 可以减少索的
起的扭矩
拉,需要用钢材
由钢梁承担,预
锚固长度
或预应力钢筋加
防主塔产生拉
4. 因为索的最小
强。
力。
弯曲半径的限
3. 可以减少索的锚 3. 截面稍大
制,钢束的幅
固长度
度受到限制
4. 今后检查索锚固
位置比较容易
3.6 体外索的防锈
EXTRADOSED PSC的概念和特点
以次为依据,提出了判断体外索容许应力的公式(参见图7),该公式满足目前已运行的一般斜 拉桥的拉索的安全度,同样也适合与矮塔斜拉桥。
图 7. 体外索安全度
3.4 体外索的布置
EXTRADOSED PSC的概念和特点
体外索的布置由侧面形状可分为辐射型、扇型、竖琴型,根据体外索支承面分为单面和双 面。矮塔斜拉桥一般使用双面扇形或双面竖琴型形式的较为普遍。两种布置类型的比较参见 <表1>。
1) 因为体外索张力的竖向分力较小,活荷载作用下体外索的应力变化相对一般斜拉桥拉索 要小,所以受疲劳的影响较小。另外因为主塔的轴力也相对较小,所以不必设置防止屈曲 失稳的横向联系梁。没有横向联系梁,在今后的维护管理时不必在车道上部空间作业。 2) 主塔简单化提高了施工性,并可以减少体外索的间距。 3) 体外索锚固时角度较小,便于注浆。 4) 主塔轻型化提高了耐震性能。