大跨度桥梁的发展趋势调研报告

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前言:

根据《公路桥梁设计规范》规定:单跨跨径大于40m即为大桥,一般认为单跨跨径大于100m的桥梁即为大跨度桥梁。随着世界经济的快速发展,大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个高潮时期。众所周知,大跨径桥梁建设反映了一个国家的综合实力和科学技术的发展水平。近百年来。特别是本世纪30年代以来,世界上大跨径桥梁建设发展十分迅速。不同桥型大跨径桥梁的发展,日益被各国桥梁界人士所关注。我国进入90年代以来,出现了建造大跨径桥梁的高潮。进入21世纪的中国必将迎来更大规模的大跨径桥梁建设时期。随着我国城市建设和高等级公路、道路建设的发展,修建大跨径城市桥梁也将成为必然的趋势。城市大跨径桥梁,除考虑运输、航运、地理、地质、水文、环境等因素外,还有区别于跨越一般江河大跨径桥梁的特殊因素。因此应研究城市大跨径桥梁的特点和发展趋势,积极探索我国城市大跨径桥梁发展的有效途径,以推动桥梁建设事业的更大发展。

关键词:大跨度桥梁结构形式跨度历史现状发展

1.大跨度桥梁类型

大跨度桥梁在现今世界发展十分迅速。桥梁的发展史就是桥梁跨度不断增长的历史,也是桥型不断丰富的历史。大跨度桥梁可分为:斜拉桥、悬索桥、连续钢构、连

续梁桥和拱桥。

1.1板式桥

板式桥(如图 1.1)是公路桥梁中量大、面广的常用桥型,它构造简单、受力明确,可以采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。尤其是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而可以减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。

实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其他材料。

钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径可做到25m,目前有建成35~40m跨径的桥梁。在我看来跨径太大,用材料不省,板高矮、刚度小,预应力度偏大,上拱高,预应力度偏小,可能出现下挠;若采用预制安装,横向连接不强,使用时容易出现桥面纵向开裂等问题。由于吊装能力增大,预制空心板幅宽有加大趋势,1.5m左右板宽是合适的。

图1.1 板式桥

1.2梁式桥

1.2.1简支T型梁桥

80年代以来,我国公路上修建了几座具有代表性的预应力混凝上简支T型梁桥(如图1.2.1),如河南的郑州、开封黄河公路桥,浙江省的飞云江大桥等,其跨径达到62m,吊装重220t。

T形梁采用钢筋混凝土结构的已经很少了,从16m到5Om跨径,都是采用预制拼装后张法预应力混凝土T形梁。预应力体系采用钢绞线群锚,在工地预制,吊装架设。其发展趋势为:采用高强、低松弛钢绞线群锚:混凝土标号40~60号;T形梁的翼缘板加宽,25m 是合适的;吊装重量增加;为了减少接缝,改善行车,采用工型梁,现浇梁端横梁湿接头和桥面,在桥面现浇混凝土中布置负弯矩钢束,形成比桥面连续更进一步的“准连续“结构。预应力混凝土T形梁有结构简单,受力明确、节省材料、架设安装方便,跨越能力较大等优点。其最大跨径以不超过50m为宜,再加大跨径不论从受力、构造、经济上都不合理了。大于50m跨径以选择箱形截面为宜。

图1.2.1 简支T型梁桥

1.2.2连续箱形梁桥

箱形截面(如图1.2.2)能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥。因为嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大;箱梁有较大的抗扭刚度,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥;箱梁容许有最大细长度;应力值σg+p较低,重心轴不偏一边,同T形梁相比徐变变形较小。

箱梁截面有单箱单室、单箱双室(或多室),早期为矩形箱,逐渐发展成斜腰板的梯形箱。箱梁桥可以是变高度,也可以是等高度。从美观上看,有较大主孔和边孔的三跨箱梁桥,用变高度箱梁是较美观的;多跨桥(三跨以上)用等高箱梁具有较好的外观效果。

由于连续箱梁在构造、施工和使用上的优点,近年来建成预应力混凝土连续箱梁桥较多。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土40~60号;随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济

的。

图1.2.2 箱形截面

1.2.3连续刚构桥

连续刚构可以多跨相连,也可以将边跨松开,采用支座,形成刚构一连续梁体系(如图 1.2.3)。一联内无缝,改善了行车条件;梁、墩固结,不设支座;合理选择梁与墩的刚度,可以减小梁跨中弯矩,从而可以减小梁的建筑高度。所以,连续刚构保持了T形刚构和连续梁的优点。连续刚构桥适合于大跨径、高墩。高墩采用柔性薄壁,如同摆柱,对主梁嵌固作用减小,梁的受力接近于连续梁。柔性墩需要考虑主梁纵向变形和转动的影响以及墩身偏压柱的稳定性;墩壁较厚,则作为刚性墩连续梁,如同框架,桥墩要承受较大弯矩。由于连续刚构受力和使用上的特点,在设计大跨径预应力混凝土桥时,优先考虑这种桥形。当然,桥墩较矮时,这种桥型受到限制。

图1.2.3 连续刚构桥

1.3钢筋混凝土拱桥

拱桥(如图1.3)在我国有悠久历史,属我国传统项目,也是大跨径桥梁形式之一。石拱桥由于自重大,在料加工费时费工,大跨石拱桥修建少了。山区道路上的中、小桥涵,因地制宜,采用石拱桥(涵)还是合适的。大跨径拱桥多采用钢筋混凝土箱拱、劲性骨架拱和钢管混凝土拱。

钢筋混凝土拱桥的跨径,一直落后于国外,主要原因是受施工方法的限制。我国桥梁工作者都一直在探索,寻求安全、经济、适用的方法。根据近年的实践,常用的拱桥施工方法有:(1)主支架现浇;(2)预制梁段缆索吊装;(3)预制块件悬臂安装;(4)半拱转体法;(5)刚性或半刚性骨架法。

钢筋混凝土拱桥自重较大,跨越能力比不上钢拱桥,但是,因为钢筋混凝土拱桥造价低,养护工作量小,抗风性能好等优点,仍被广泛采用,特别是崇山峻岭的我国西南地区。

图1.3 钢筋混凝土拱桥

1.4 斜拉桥

斜拉桥(如图1.4)是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。我国斜拉桥的主梁形式:混凝土以箱式、板式、边箱中板式;钢梁以正交异性极钢箱为主,也有边箱中板式。现在已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。以钢筋混凝土塔为主。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等。

斜拉桥的钢索一般采用自锚体系。近年来,开始出现自锚和部分地锚相结合的斜拉桥,如西班牙的鲁纳(Luna)桥,主桥440m;我国湖北郧县桥,主跨414m。地锚体系把悬索桥的地锚特点融于斜拉桥中,可以使斜拉桥的跨径布置更能结合地形条件,灵活多样,节省费用。斜拉桥的施工方法:混凝土斜拉桥主要采用悬臂浇筑和预制拼装;钢箱和混合梁斜位桥的钢箱采用正交异性板,工厂焊接成段,现场吊装架设。钢箱与钢箱的连接,一是螺栓,二是全焊,三是栓焊结合。斜拉桥发展趋势:跨径会超过10O0m;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、施工观测与控制及斜拉桥动力问题

的研究。

图1.4 斜拉桥

1.5 悬索桥

悬索桥(如图1.5)是特大跨径桥梁的主要形式之一,可以说是跨千米以上桥梁的唯一桥型(从目前已建成桥梁来看说是唯一桥型)。但从发展趋势上看,斜拉桥具有明显优势。但根据地形、地质条件,若能采用隧道式锚碇,悬索桥在千米以内,也可以同斜拉桥竞争。根据理论分析,就目前的建材水平,悬索桥的最大跨径可达到3500m左右。已建成的日本明石海峡大桥,主跨已达1990m。正在计划中的意大利墨西拿海峡大桥,设计方案之一是悬索桥,其主跨3500m。当然还有规划中更大跨径的悬索桥。

图1.5 悬索桥

2.大跨度桥梁历史现状及发展趋势

2.1 梁桥历史起源

世界上的第一座桥究竟出自何处、谁人之手,已无法考证。因为自从有了道路之后,当人们遇到河流、沟壑阻碍时,就会想到要采用某种方式跨越障碍。最初的桥可能只是架在小河沟两岸或河中礁石上的一根树干、一块石板。后来在此基础上出现了最早的木桥和石桥。??

石拱桥──我国河北省赵县城南5里有一座拱形大石桥,这就是举世闻名的赵州桥,它也是世界上现存最古老的石拱桥之一。这座桥是隋朝工匠李春、李通等建造的,距今已近1400年。它造型美观,结构别致。像这样的桥,欧洲19世纪中叶才发现,比我国晚1200余年。??

铁桥──1779年,英国的亚伯拉罕─达比在英格兰中部科布鲁克代尔建造了世界上第一座铁桥。这座横跨塞汶河的铁桥,使用5列铸铁肋构成30米长的单跨半圆拱。桥的铸件有不少精巧的构想。??

悬索桥──原始悬索桥柔软易弯,不利于车辆行走。现代悬索以钢缆悬挂加肋的桥板,已解决了这个问题。西文第一座水平桥面的悬索桥设计,见于1595年奥地利主教瓦兰佐奥的着作中。该设计把铁杆连在一起构成悬索。1801年芬利首先在美国宾夕法尼亚州的雅各溪上建造了悬索桥,桥长21米。??

1803年,法国率先建造钢丝缆索桥。塞昆建造了几座跨度长达90多米的桥。维克发明了在桥上用一根根钢丝构成缆索。而不必把沉重的钢丝缆索吊到桥塔项上。??

钢筋混凝土桥──世界上第一座钢筋混凝土桥是1899年建于苏格兰连芬南的混凝土高架桥,每拱跨度为15米。21个桥拱顶上各有一铰链,使墩基可以移动。工程师梅拉特最早懂得三铰链作用,他于1901年在瑞士建成首座三铰拱桥,是细长的钢筋混凝土桥。??

预应力混凝土桥──第二次世界大战后,制出高强度钢材,佛莱辛奈将其应用于桥梁设计中。他于1948年至1950年间在法国马恩河上先后建造了5座预应力混凝土桥,分别位于爱斯勃利、安奈、特里巴度士、查吉斯和尤西。各桥采用平拱,远较过去的桥拱平坦得多。?公元35年东汉光武帝时,在今宜昌和宜都之间,出现了架设在长江上的第一座浮桥。建于1706年的沪定铁索桥跨长约100米,宽约2.8米,由13条锚固于两岸的铁链组成,1935年中国工农红军长征途中经渡此桥,由此更加闻名。?

灌县的安澜竹索桥建于1803年,是世界上最着名的竹索桥,全长34O余米,分8孔,最大跨径约61m,全桥由细竹蔑编粗五寸的24根竹索组成,其中桥面索和扶挡索各半。?

在秦汉时期,我国已广泛修建石粱桥。世界上现在是保存着的最长、工程最艰巨的石粱桥,就是我国于1053一1059年在福建泉州建造的万安桥,也称洛阳桥,此桥长达800米,共47孔,位于“波涛汹涌,水深不可址”的海口江面上。此桥以磐石铺遍桥位底,是

近代筏形基础的开端,并且独具匠心地用养殖海生牡蛎的方法胶固桥基使成整体,此也是世界上绝无仅有的造桥方法,近千年前就能在这种艰难复杂的水文条件下建成如此的长桥,实是中华桥梁史上一次勇敢的突破。?

1240年建造的福建潭州虎渡桥,也是最令人惊奇的一座粱式大桥,此桥总长约335m,某些石粱长达23.7m,沿宽度用三根石粱组成,每根宽1.7m,高1.9m,重达200多吨,该桥一直保存至今”历史记载,这些巨大石梁桥是利用潮水涨落浮运建设的,足见我国古代加工和安装桥梁的技术何等高超。

2.2 大跨桥梁的现状

在世界经济全球化的推动下,沟通洲际之间,国家之间和本土与岛之间以及跨海湾工程显得越来越迫切在20世纪桥梁工程取得了大发展的基础上,人们更能畅想21世纪的宏伟蓝图。就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。此外,还有舟山大陆连岛工程、青岛至黄岛、以及长江、珠江、黄河等众多的桥梁工程。在世界上,正在建设的着名大桥有土耳其伊兹米特海湾大桥(悬索桥,主跨1668米)、希腊里海安蒂雷翁桥(多跨斜拉桥,主跨286+3×560+286米);已获批准修建的意大利与西西里岛之间墨西拿海峡大桥,主跨3300米悬索桥,其使用寿命均按200年标准设计,主塔高376米,桥面宽60米,主缆直径1.24米,估计造价45亿美元。在西班牙与摩洛哥之间,跨直布罗陀海峡也提出了一个修建大跨度悬索桥的方案,其中包含2个5000米的连续中跨及2个2000米的边跨,基础深度约300米。另一个方案是修建三跨3100米+8400米+4700米的巨型斜拉桥,其基

础深度约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。

2.2.1悬索桥

悬索桥一般在特大跨径桥梁范围占统治地位。人们将不断研究悬索桥主索的取材、制作架设、锚固和防护、选择主索跨比、初始拉力、荷载分布以及如何调整和解决施工各阶段索形和桥面预拱度等设计和施工中诸多问题,以使建桥技术达到新的水平。悬索桥的新形式仍在不断探索中,如美国式(采用竖直吊杆及桁架加劲梁)、英国式(采用矮扁平翼状钢箱加劲梁及三角形的斜吊杆)、丹麦式(亦称混合式,即用竖吊杆和钢箱加劲梁)及其他形式的悬索桥(如带斜拉索桥)等,以期丰富悬索桥的内容和形关。着力研究高强、轻质新型材料。倘若人类在新型材料的研究上取得突破,不仅连接欧洲和非洲间的直布罗陀特大桥(L=5000m,水深450m)将成为现实,而且权威专家预言建造主跨L=8000m的跨海峡悬索桥的理想也是可以实现的。

2.2.2斜拉桥

今后斜拉桥在结构体系上仍以飘浮式或半飘浮式为主,主要的目的是为了抵抗温度及地震。主梁采用的材料上,混凝土斜拉桥仍将是斜拉桥的主要形式;对超大跨径的斜拉桥,叠合梁和复合桥面系统显示出极大的优越性。塔和索的形式也随着斜拉桥跨径的增加而取得新的进展。譬如将不断采用双塔对称、单塔不对称、多塔多跨等形式以满足桥梁的功能,取得与环境的协调的效果;为解决随着斜拉桥跨径增大、索的钢束的重度也愈大、刚度在降低的矛盾,将采取增加辅助索等方式。在结构分析方面将考虑结构的初始内力等,并对动静力的分析也将更加深入;权威专家认为,随着世界建桥技术的理论水平、材料水平和工艺水平的不断发展,21世纪建造跨度在1600m的斜拉桥将成为现实。

2.2.3拱桥

随着拱桥的无支架施工方法的应用和发展,拱桥在跨径200~500m是有竞争力的,我国的云南、贵州和四川3省及重庆直辖市等,将因地制宜地建造更多的拱桥,我国建造拱桥的前景将是极为广阔的。拱圈将向着轻型化的方向发展,且一些大跨径拱桥在施工阶段采用钢-混凝土组合杆件,或钢管混凝土合龙后再浇筑拱圈,可大大减轻吊装重量。因此,带有钢管的半刚性骨架很可能成为特大跨径拱桥最有前途的施工方法。多孔连拱的长拱桥,作为经济桥型之一,将会得到极大的发展。因为拱圈的轻型化,减少了对下部构造的要求,使连拱结合采用桩基柔性墩成为可能。中承拱、系杆拱有更多采用的趋势。在平原地区通航河流上,往往考虑采用中承拱桥,可达到降低桥高的效果。这种桥型矢跨比大,可减少推力;且造型美观,造价也较低,将为城镇起到增添景色的作用。

2.2.4预应力混凝土梁式桥

连续梁桥结构在40~60m范围,将继续占绝对优势。顶推法、移动模架法、逐孔架设法等施工方法将更加成熟。预应力混凝土连续梁将更广泛地应用于城市桥梁,而且,为充分利用城市空间,并改善城市桥梁交通的分道行驶,将不断采用双层桥面的形式以及钢筋混凝土结合梁的形式。在预应力钢筋布置方面,国内外将趋于使用大吨位钢束和张拉锚固体系;将更广泛地应用部分预应力筋、预弯预应力筋、双预应力筋、体外布筋等预应力新技术。在一切适宜的桥址,更多地设计和修建连续刚桥这种结构体系。通过墩梁的固结,以尽可能不采用养护和调换不易的大吨位支座。不断加强高强轻质材料的研究和应用,以达到减小结构尺寸和自重,加大桥跨、降低建筑高度和造价等功能;同时充分发挥三向预应力的优点,采用长悬臂顶板的单箱截面等,既可节约材料减轻结构自重,又可充分利用

悬臂施工方法的特点加快施工进度。随着高速公路和城市立交桥的发展,越来越要求路线顺畅、行车舒适,必然会出现斜桥、弯桥、坡桥和异型桥,在需要大幅度降低梁高、增大净空时,将更广泛采用双预应力和预弯预应力梁。

2.3 大跨桥梁的发展趋势

2.3.1向更长、更大、更柔的方向发展

研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安全和稳定性,拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,以增大特大跨度桥梁的刚度;采用以斜缆为主的空间网状承重体系;采用悬索加斜拉的混合体系;采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。

2.3.2新材料的开发和应用

新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

2.3.3在设计阶段采用高度发展的计算机

计算机作为辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。

2.3.4桥梁建成交付费用

使用后将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行,一旦发生故障或损伤,将自动报告损伤部位和养护对策。

2.3.5重视桥梁美学及环境保护

桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些着名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

3.大跨度桥梁实例

3.1杭州湾跨海大桥

杭州湾跨海大桥(如图3.1)全长36公里,其中桥长35.7公里,双向六车道高速公路,设计时速100km。总投资约107亿元,设计使用寿命100年以上。大桥设北、南两个通航孔。北通航孔桥为主跨448m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准35000吨;南通航孔桥为单塔单索面钢箱梁斜拉桥,通航标准3000吨。大桥两岸连接线工程总长84.4公里,投资52.1亿元。其中北连接线29.1公里,投资额17.8亿元;南岸接线55.3公里,投资额34.3亿元。大桥和两岸连接线总投资约140亿元,实际建设工期43个月。

大桥的结构为双塔

钢筋混凝土斜拉桥,双向

6车道,设计时速100公

里,设计使用寿命100

年,建设期限5年。建成

后,宁波杭州湾大桥将成

为世界上最长、工程

图3.1 杭州湾跨海大桥

量最大的世界第一跨海大桥。大桥设南、北两个航道,其中北航道桥为主跨448米的钻石型双塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准为3.5万吨级轮船;南航道桥为主跨318米的A型单塔双索面钢箱梁斜拉桥,通航标准为3000吨级轮船。其余引桥采用30米至80米不等的预应力混凝土连续箱梁结构。非通航孔分北、中、南引桥3大块,其中海上部分桥梁长32公里。

大桥36公里的长度,使之超过了美国切萨皮克海湾桥和巴林道堤桥等世界名桥,而成为目前世界上已建成或在建中的最长的跨海大桥。据初步核定,大桥共需要钢材76.9万吨,水泥129.1万吨,石油沥青1.16万吨,木材1.91万立方米,混凝土240万立方米,各类桩基7000余根,为国内特大型桥梁之最。南滩涂50米*16米箱梁采用整孔预制,大型平板车梁上运梁的工艺,开创了国内外重型梁运架的新纪录。水中区引桥70米*16米箱梁采用整孔制、运、架一体化方案,单片梁重达2180吨,为国内第一。水中区引桥打入钢管桩直径1.5-1.6米,桩长约80米,总数超过4000根,其钢管桩工程规模全国建桥史上第一。

3.2金门大桥

早在1872年就讨论过要在金门海峡修建一座大桥的想法,但是直到1937年才在海峡上修了一座悬索桥。金门大桥(如图3.2)横跨南北,将旧金山市与Marin县连结起来。花费四年多时间修建的这座桥是世界上最漂亮的结构之一。它已不是世界上最长的悬索桥,但它却是最着名的。金门大桥的巨大桥塔高227米,每根钢索重6412公吨,由27000根钢丝绞成。1933年1月始建,1937年5月首次建成通车。

金门大桥桥身的颜色为国际橘,因建筑师艾尔文·莫罗认为此色既和周边环境协调,又可使大桥在金门海峡常见的大雾中显得更醒目。由于这座大桥新颖的结构和超凡脱俗的外观,所以它被国际桥梁工程界广泛认为是美的典范,更被美国建筑工程师协会评为现代的世界奇迹之一。它也是世界上最上镜的大桥之一。

图3.2 金门大桥

4.结语

桥梁建筑对于具有卓越才能和自信心的工程师来说是一项既吸引人又富有挑战性的艰巨任务。桥梁建筑的重要意义不仅仅是满足于交通,还在于桥梁一旦胜利建成,它将会使人们感到无限的快乐和极大的满足。桥梁建筑能使人产生一种激情,在建桥人的一生中总是那样的清新绮丽,那样的朝气蓬勃,那样富有激励性。回顾20世纪桥梁工程的成就,技术发展起了决定性作用,特别是20世纪末期发展速度更快,必然对21世纪的发展打下了良好的基础。中国在建设特大桥梁上有广阔的市场,在无数设计师的共同努力下,一定会创造更辉煌的成就。

参考文献

[1]刘夏平《桥梁工程》 2005年科学出版社

[2]周念先?《21世纪斜张桥的展望》?1998年江苏交通工程第四期

[3]项海帆?《21世纪世界桥梁工程的展望》?2000年土木工程学报第33卷第3期[4]陈秉玲《国内外大跨径桥梁发展概况.城市道路与防洪》 1997.2第2期

[5]穆祥纯《城市大跨径桥梁设计有关问题的探讨》第十三届全国桥梁结构学术大会论文集

大跨度桥梁的发展趋势

大跨度桥梁的发展趋势 随着人类交往的日益增加,人类文明成果更快更广泛的传播,加快了桥梁技术的进步,19世纪钢筋混领土的发明应用,使桥梁技术产生的革命性的飞跃,综观大跨径桥梁的发展趋势,可以看到世界桥梁建设必将迎来更大规模的建设高潮。 在中国国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程、杭州湾跨海工程、珠江口伶仃洋跨海工程,以及琼州海峡工程。其中难度最大的有渤海湾跨海工程,海峡宽57公里,建成后将成为世界上最长的桥梁;琼州海峡跨海工程,海峡宽20公里,水深40米,海床以下130米深未见基岩,常年受到台风、海浪频繁袭击。 大跨度桥梁向更长、更大、更柔的方向发展 1、研究大跨度桥梁在气动、地震和行车动力作用下其结构的安 全和稳定性,拟将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,以增大特大跨度桥梁的刚度。 2、采用以斜缆为主的空间网状承重体系;采用悬索加斜拉的混合体系。 3、采用轻型而刚度大的复合材料做加劲梁,采用自重轻、强度高的碳纤维材料做主缆。 新材料的开发和应用 新材料应具有高强、高弹模、轻质的特点,研究超高强硅粉和聚合物混凝土、高强双相钢丝纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材

料取代目前桥梁用的钢和混凝土。 在设计阶段采用高度发展的计算机 计算机作为辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。桥梁建成交付费用 使用后将通过自动监测和管理系统保证桥梁的安全和正常运行,一旦发生故障或损伤,将自动报告损伤部位和养护对策。 大型深水基础工程 目前世界桥梁基础尚未超过100米深海基础工程,下一步须进行100—300米深海基础的实践。 重视桥梁美学及环境保护 桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥等这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。宏伟壮观的澳大利亚悉尼港桥与现代化别具一格的悉尼歌剧院融为一体,成为今日悉尼的象征。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。

中国大跨度桥梁现状

桥梁建设的回顾和展望 改革开放以来,我国社会主义现代化建设和各项事业取得了世人瞩目的成就,公路交通的大发展和西部地区的大开发为公路桥梁建设带来了良好的机遇。十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,在中华大地上建设了一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大、现代化品位和科技含量高的大跨径斜拉桥、悬索桥、拱桥、PC连续刚构桥,积累了丰富的桥梁设计和施工经验,我国公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。现综述大跨径桥梁建设和发展情况。 斜拉桥 斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇,加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标,已成为大跨度桥梁最主要桥型,在跨径200~800m的范围内占据着优势,在跨径800~1100m特大跨径桥梁角逐竞争中,斜拉桥将扮演重要角色。 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成,选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面,拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE 外套防护钢绞线索。 现代斜拉桥可以追溯到1956年瑞典建成的主跨 182.6米斯特伦松德桥。历经半个世纪,斜拉桥技术得到空前发展,世界已建成主跨200米以上的斜拉桥有200余座,其中跨径大于400m有40余座。尤其20世纪90年代以后在世界上建成的著名的斜拉桥有法国诺曼底斜拉桥(主跨856米),南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)、福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)、挪威斯卡恩圣特混凝土梁斜拉桥(主跨530米),1999年日本建成的世界最大跨度多多罗大桥(主跨890米),是斜拉桥跨径的一个重大突破,是世界斜拉桥建设史上的一个里程碑。(表一) 表一:

大跨度桥梁

大跨度桥梁 1.大跨度桥梁现状及未来发展趋势 1.1斜拉桥 斜拉桥是现代大跨度桥梁的重要结构形式,特别是在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩和由于地质的原因不利于修建地锚的地方,往往选择斜拉桥的桥型。它的受力体系包括桥面体系,支承桥面体系的缆索体系,支承缆索体系的桥塔。斜拉桥不仅能充分利用钢材的抗拉性能、混凝土材料的抗压性能,而且具有良好的抗风性能和动力特性。它以其跨越能力大,结构新颖而成为现在桥梁工程中发展最快,最具有竞争力的桥型之一。 斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥的跨越能力更大,是大跨度桥梁的最主要桥型。 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有30余座,仅次于德国、日本,而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。 中国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座,其中有52座跨径大于200米。20世纪80年代末,我国在总结加拿大安那西斯桥的经验基础上,1991年建成了上海南浦大桥(主跨为423米的结合梁斜拉桥),开创了中国修建400米以上大跨度斜拉桥的先河。我国已成为拥有斜拉桥最多的国家。 今后斜拉桥的体系多以漂浮式或半漂浮为主。半漂浮式可用柔性墩或在塔上设水平拉索阻止桥面过分的漂浮,所有这些都是为了抵抗温度变形及地震。 斜拉桥的发展趋势主要表现在如下几个方面: 1)桥面继续轻型化,跨径继续增大,中小跨径也具有竞争力 2)塔架构的多样化 3)多跨多塔斜拉桥 1.2悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一,除苏通大桥、香港昂船洲大桥这两座斜拉桥以外,其它的跨径超过1000m以上的都是悬索桥。如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。 迄今为止世界上已出现三个悬索桥大国,即美国、英国与日本。全球各类悬索桥的总数已超过100座。 美国在悬索桥的发展上花了将近100年的时间,技术上日趋成熟,为全球悬索桥的发展奠定了基础,并首先使悬索桥成为跨越千米以上的唯一桥型。美国的悬索桥由于出现较早,在风格上有与其时代相适应的特色,主要有一下各点: (1)主缆采用AS法架设。 (2)加劲梁采用非连续的钢桁梁,适应双层桥面,并在桥塔处设有伸缩缝。 (3)桥塔采用铆接或栓接钢结构。 (4)吊索采用竖直的4股骑跨式。 (5)索夹分为左右两半,在其上下采用水平高强螺栓紧固。 (6)鞍座采用大型铸钢件。 (7)桥面板采用RC构件。 英国的悬索桥由于出现较晚些,顾自成流派。其主要特点如下: (1)采用流线型扁平钢箱梁作为加劲梁。 (2)早期采用铰接斜吊索。 (3)索夹分为上下两半,在其两侧采用垂直于主缆的高强螺栓紧固。 (4)桥塔采用焊接钢结构或钢筋混凝土结构。

大跨度桥梁考核作业详解

2016级大跨度桥梁考查题(每题10分,共100分) 一、简述悬索桥中主缆无应力索长的计算思路和方法? 答:悬索桥中、边跨中,各索股由索夹紧箍成一条主缆, 因而,通过求解主缆中线再 求索股的无应力长度。但是,悬索桥不同于其他的桥型,其主缆线形并不能由设计者人为确定,而需根据成桥状 态的受力而定。所以,先确定成桥状态主缆各控制点(IP 点和锚点)的位置、矢跨比和主缆的截面几何形状参数、材料参数等,再采取解析迭代法,确定主缆的线形,并求解主缆的缆力和主缆中线的有、无应力长度,然后进一步求解包括锚跨在内的索股长度。 主缆自由悬挂状态下,索型为悬链线。取中跨曲线最低点 为坐标原点,则对称悬链线方程为: 式中:c=H/q ;H 为索力水平投影;q 为主缆每延米重。 主缆自重引起的弹性伸长量为: 主缆无应力长度为: 210S S S S ?-?-= 根据成桥状态主缆的几何线型、桥面线型,求得各吊索的

有应力长度,扣除弹性伸长量,即得吊索无应力长度。 二、简述悬索桥中主索鞍为何要设置边跨方向的预偏? 答:在空缆状态,由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同,导致相邻跨主缆水平分力不等。此时,若索鞍仍保持在成桥位置,会使主塔承受较大的不平衡力,需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中,靠主塔变形改变跨度,减小不平衡力是不现实的,需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力,使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态,此时的偏移量或偏转量就是索鞍的预偏量。 悬索桥桥塔设计的合理成桥状态是塔顶没有偏位,塔底没有弯矩,此时塔顶相邻跨主缆水平分力相等。在空缆状态,由于桥塔相邻跨主缆的无应力长度不同,导致相邻跨主缆水平分力不等。此时,若索鞍仍保持在成桥位置,会使主塔承受较大的不平衡力,需要通过桥塔自身变形来平衡。然而在实际情况中,靠主塔变形改变跨度,减小不平衡力是不现实的,需要通过索鞍的偏移或偏转来调整各跨主缆的张力,使相邻跨主缆在索鞍处保持平衡状态。 三、简述主缆和吊索的安全系数一般如何设计取值?

我国大跨桥梁现状及发展趋势

我国大跨桥梁现状及发展趋势 改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展,特别是近十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成,标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁,不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥,并创造了该类型桥梁十余项世界第一;苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥,同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥;润扬长江公路大桥南汊悬索桥,以1490m跨度为世界第三大悬索桥;刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥;万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥;此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥,其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位;南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。 一座座桥,实现了天堑的跨越,缩短了时间与空间的距离,美化了秀美山川,为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。 随着科技的发展,新材料的开发和应用,在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。 (1)跨径不断增大 目前,世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径已经突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为300m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。 (2)桥型不断丰富 本世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜

城市大跨度桥梁施工的要点分析正式版

In the schedule of the activity, the time and the progress of the completion of the project content are described in detail to make the progress consistent with the plan.城市大跨度桥梁施工的要点分析正式版

城市大跨度桥梁施工的要点分析正式 版 下载提示:此解决方案资料适用于工作或活动的进度安排中,详细说明各阶段的时间和项目内容完成的进度,而完成上述需要实施方案的人员对整体有全方位的认识和评估能力,尽力让实施的时间进度与方案所计划的时间吻合。文档可以直接使用,也可根据实际需要修订后使用。 摘要:随着城市经济的快速发展,大跨度桥梁在城市当中越来越多的出现,但是大跨度桥梁的施工技术要求高、难度大,对施工过程中的质量控制和管理提出了更高的要求,在施工过程中需要做好几何、应力、稳定和影响因素控制,但是大跨度桥梁本身就有很多种,这无疑增加了施工技术难度。本文根据已有的研究资料详细论述了大跨度桥梁施工过程中应该注意的一些问题,在详细分析影响其施工质量因素的基础上,提出了一些施工质量方面的对策建议,以期能够提高城市大跨度

桥梁的施工水平。 关键词:大跨度;桥梁;施工 1.影响大跨度桥梁施工质量的因素分析 从实践的角度来看,影响大跨度桥梁施工质量的因素有很多,这些因素主要表现在施工材料、技术管理、设备运行等方面上,在大型桥梁施工过程当中应该在做好施工质量控制与过程管理的基础上,要针对影响施工质量的一些重点因素,采取专门的施工管理措施,保障桥梁施工的各个重点控制部分的施工质量,保证整个施工过程中桥梁的质量都处于良好的控制状况。在大型桥梁施工当中,目前应力混凝土结构箱梁与灌注桩是桥梁施工应用最为

大跨度桥梁设计复习题答案讲解

《大跨度桥梁设计》复习题 1.拱桥的受力特点? 拱桥按照是否对墩台产生水平推力,可分为有推力拱桥和无推力拱桥,有推力拱桥的主要承重构件是主拱肋(圈),受压为主;无推力拱桥也成为系杆拱桥,是梁—拱组合体系桥,其主要承重构件是拱肋与系杆,拱肋受压,系杆受压。拱脚处有水平推力,从而使拱主要受压,与梁桥比使拱内弯矩分布大为改变(减小)。 2.中承式拱桥的行车道位于拱肋的中部,桥面系(行车道、人行道、栏杆等)一部分用吊杆悬挂在拱肋下,一部分用钢架立柱支承在拱肋上。 3.简支梁和连续梁桥可自由收缩,收缩使结构只发生变形,但不产生内力;固定梁、连续刚构桥等超静定结构,混凝土收缩产生变形和内力。 4.大跨径混凝土连续梁桥采用悬臂施工法施工的过程中,墩梁临时固结,主梁从墩顶向两边同时对称分段浇筑或拼装,直至合龙;合龙之前,结构受力呈T构状态,属静定结构,梁的受力与悬臂梁相同。 5.大跨径桥梁按结构体系分类? 梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、及其他组合体系桥。 6.公路桥梁的车道荷载由哪两种荷载组成,当计算剪力效应时,集中荷载标准值应乘以什么系数? 车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。 公路1级车道荷载的均布荷载标准值为q=10.5KN/m,集中荷载标准值为P kk按以下规定选取:桥涵计算跨径≤5m时,P=180 KN;桥涵计算跨径≥50m时,P=360 KN;桥涵计算跨径介kk于上述跨径之间时,采用直线内插法求得:P=(4l+160)KN。计算剪力效应时,上述集中荷载标准值应乘以k系数1.2. 公路2级车道荷载的均布荷载标准值q,集中荷载标准值P,为公路1级车道荷载的0.75倍。kk 车道荷载的均布荷载标准值应满布于使结构产生最不利荷载效应的同号影响线上,集中荷载标准值只有一个,作用于相应影响线的峰值处。 7.连续梁桥施工方法主要分为两大类:整体施工法和分段施工法。中小跨度桥梁施工方法主要采用整体施工法,包括满堂支架法、预制拼装法;大跨度桥梁主要采用分段施工法,包括悬臂施工法、逐跨施工法、顶推施工法、 转体施工法。桥梁分段施工有三种基本形式:纵向分段、横向分段(又称装配式桥梁施工,主要用于中小跨径桥)、竖向分层施工(用于组合桥梁施工,也用于大跨拱桥主拱肋的现浇或安装)。 8.悬浮体系斜拉桥的特点? 塔墩固结,塔梁分离,主梁除两端支承于桥台处,全部用斜拉索吊起,其结构形式相当于在单跨

大型桥梁及施工外文翻译--大跨度桥梁

Large Span Bridge 1.Suspension Bridge The suspension bridge is currently the only solution in excess of 600 m, and is regarded as competitive for down to 300. The world’s longest bridge at present is the Verrazano Narrows bridge in New York. Another modern example is the Severn Bridge in England. The components of a suspension bridge are: (a) flexible cables, (b) towers, (c) anchorages, (d) suspenders, (e) deck and ,(f) stiffening trusses. The cable normally consists of parallel wires of high tensile steel individually spun at site and bound into one unit .Each wire is galvanized and the cable is cover with a protective coating. The wire for the cable should be cold-drawn and not of the heat-treated variety. Special attention should be paid to aesthetics in the design of the rowers. The tower is high and is flexible enough to permit their analysis as hinged at both ends. The cable is anchored securely anchored to very solid anchorage blocks at both ends. The suspenders transfer the load form the deck to the cable. They are made up of high tensile wires and are normally vertical. The deck is usually orthotropic with stiffened steel plate, ribs or troughs,floor beam, etc. Stiffening trusses, pinned at the towers, are providing. The stiffening system serves to control aerodynamic movements and to limit the local angle changes in the deck. If the stiffening system is inadequate, torsional oscillations due to wind might result in the collapse of the structure, as illustrated in the tragic failure in 1940 of the first Tacoma Narrows Bridge. The side span to main span ratio varies from 0.17 to 0.50 .The span to depth ratio for the stiffening truss in existing bridge lies between 85 and 100 for spans up to 1,000m and rises rather steeply to 177. The ratio of span to width of deck for existing bridges ranges from 20 to 56. The aerodynamic stability will have be to be investigated thoroughly by detailed analysis as well as wind tunnel tests on models. 2.The cable-stayed bridge During the past decade cable-stayed bridges have found wide application, s\especially in Western Europe, and to a lesser extent in other parts of the world. The renewal of the cable-stayed system in modern bridge engineering was due to the tendency of bridge engineering in Europe, primarily Germany, to obtain optimum structural performance from material which was in short supply-during the post-war years. Cable-stayed bridges are constructed along a structural system which comprises an

大跨度桥梁结构理论专题研究之一--每人任选一题

大跨度桥梁结构理论专题研究之一?1.桥梁结构的可靠度研究(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等) ?2.大跨桥梁的结构静、动力分析(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等) ?3.桥梁结构全寿命耐久性设计的主要理论和方法及应用 ?4.钢桥的疲劳分析与试验研究及应用 ?5.新型材料在大跨桥梁中的应用 ?6.大跨桥梁检测与质量评定技术研究(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等)7.大跨斜拉桥施工智能监控研究(悬臂灌注,悬臂拼装) ?8.大跨拱桥施工智能监控研究(悬臂拼装,转体施工) ?9.大跨桥梁健康监测与评估(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等) ?10.钢桥合理刚度与冲击系数研究(高速铁路300km/h) ?11.局部稳定与整体稳定分析 ?12.高速铁路车桥共振的危险性分析研究(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等) ?13.大跨度桥梁抗震设计减震隔震桥研究(可选任一类桥梁,如梁、拱、索桥等) ?14.斜拉桥拉索的风雨振与制减震措施研究 ?15.钢桥长效防腐涂装技术研究, ?16.大跨度桥梁深水基础工程的设计施工技术与监测分析研究 ?17. 国内外钢桥规范的对比研究(荷载与荷载谱的不同,抗弯构件,拉压构件,稳定,疲劳等; 中国,日本,美国,欧洲,俄罗斯) ?18. 自选与大跨桥相关的科研课题 ?19. 自列题目做一篇大跨桥梁的论文---与导师的研究方向相同或不同均可以。 课程报告要求: ?1、PPT文件,可报告10分钟左右,并负责研讨回答问题。 ?每人做一篇课题研究的报告,希望有一定深度;在课堂上交流! ?2、大跨度桥梁专题研究书面报告---上交老师和学校留存记分! ?书面打印稿格式要求(word 文档A4纸,空白左边2.5cm,上下右均为2cm;1.25倍行间距); 字体要求: 报告大标题: 宋体2 号字 第一层次标题: 宋体小 3 号字 第二层次标题: 宋体 4 号字 第三层次标题: 宋体小4 号字 正文字体: 宋体 5 号字 标题:排序号: 1. 1.1, 1.2,… 1.1.1, 1.1.2 ,… 1) 2),…; (1),(2),.. ①,②,… 提交给老师电子版WORD和书面打印稿(书面打印稿上交学院研究生科---计入课程成绩)雷老师的电子邮箱: jqlei@https://www.360docs.net/doc/9d12066717.html,, 电子版WORD 请发送这个邮箱.

大跨度桥梁作业2

一、简述桥梁的分类及主要特点 按用途分类:公路桥、城市桥、铁路桥、公铁两用桥、人行桥、管道桥、机场跑道桥等; 按材料分类:木桥、石桥、混凝土桥、钢桥、组合桥与复合桥、圬工桥等; 按跨径分类:特大桥、大桥、中桥、小桥、涵洞; 按平面形状分类:正桥、斜桥、曲线桥; 按结构类型分类:梁桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥、刚构桥等。 1、梁桥 在竖向荷载作用下无水平反力,以受弯为主; 梁内产生的弯矩最大,需要抗弯能力强的材料来建造; 简支桥梁结构简单,施工方便,对地基承载力要求也不高,适用跨径在50m以下; 跨径较大时可修建悬臂式获连续式梁桥。 2、拱桥 跨越能力较大,外形美观; 在竖向荷载作用下,墩台将承受水平推力; 与同跨径梁相比,拱的弯矩和挠度小得多; 可用抗压能力强的圬工材料和钢筋混凝土等来建造。 3、刚构桥 主要承重结构是梁和柱整体结合在一起的刚架结构,梁和柱的连接处具有很大刚性; 受力特点介于梁与拱之间,竖向作用下,梁部主要受弯,柱脚处也有水平反力; 跨中正弯矩小于梁桥,跨中建筑高度可较小。 4、斜拉桥 由承压的塔、受拉的索与受压弯的梁体组合而成; 主梁截面较小,跨越能力大; 刚度大,抗风能力较好; 自锚体系,在大跨径桥梁中造价较低; 可用悬臂施工工艺,施工不妨碍通航。 5、悬索桥 由桥塔、锚碇、缆索、吊杆、加劲梁及索鞍等主要部分组成; 主缆具有非常合理的受力形式,截面设计容易; 结构自重较轻,能以较小的建筑高度跨越特大跨度,经济跨径在500m以上; 桥塔承受缆索传来的各种荷载及梁支承在塔身上的反力,并将其传递到下部墩及基础; 悬索为柔性结构,刚度小,易产生较大的挠曲变形; 在风荷载等动荷载作用下易产生振动。 二、悬索桥、斜拉桥、大跨度拱桥的组成构件有哪些?三种桥的受力特点如何? 有何本质区别? 1、组成构件 悬索桥:主缆、加劲梁、塔柱、吊杆、锚碇、索鞍等; 斜拉桥:主梁、索塔、斜拉索; 大跨拱桥:主拱圈、拱座、墩台、拱上建筑。

大跨度桥梁的发展趋势调研报告范本

大跨度桥梁的发展趋势调研报告

大跨度桥梁的发展趋势调研报告 前言: 根据《公路桥梁设计规范》规定:单跨跨径大于40m即为大桥,一般认为单跨跨径大于100m的桥梁即为大跨度桥梁。随着世界经济的快速发展,大跨径桥梁的建设在20世纪末进入了一个高潮时期。众所周知,大跨径桥梁建设反映了一个国家的综合实力和科学技术的发展水平。近百年来。特别是本世纪30年代以来,世界上大跨径桥梁建设发展十分迅速。不同桥型大跨径桥梁的发展,日益被各国桥梁界人士所关注。中国进入90年代以来,出现了建造大跨径桥梁的高潮。进入21世纪的中国必将迎来更大规模的大跨径桥梁建设时期。随着中国城市建设和高等级公路、道路建设的发展,修建大跨径城市桥梁也将成为必然的趋势。城市大跨径桥梁,除考虑运输、航运、地理、地质、水文、环境等因素外,还有区别于跨越一般江河大跨径桥梁的特殊因素。因此应研究城市大跨径桥梁的特点和发展趋势,积极探索中国城市大跨径桥梁发展的有效途径,以推动桥梁建设事业的更大发展。 关键词:大跨度桥梁结构形式跨度历史现状发展 1.大跨度桥梁类型

大跨度桥梁在现今世界发展十分迅速。桥梁的发展史就是桥梁跨度不断增长的历史,也是桥型不断丰富的历史。大跨度桥梁可分为:斜拉桥、悬索桥、连续钢构、连续梁桥和拱桥。 1.1板式桥 板式桥(如图1.1)是公路桥梁中量大、面广的常见桥型,它构造简单、受力明确,能够采用钢筋混凝土和预应力混凝土结构;可做成实心和空心,就地现浇为适应各种形状的弯、坡、斜桥,因此,一般公路、高等级公路和城市道路桥梁中,广泛采用。特别是建筑高度受到限制和平原区高速公路上的中、小跨径桥梁,特别受到欢迎,从而能够减低路堤填土高度,少占耕地和节省土方工程量。 实心板一般用于跨径13m以下的板桥。因为板高较矮,挖空量很小,空心折模不便,可做成钢筋混凝土实心板,立模现浇或预制拼装均可。空心板用于等于或大于13m跨径,一般采用先张或后张预应力混凝土结构。先张法用钢绞线和冷拔钢丝;后张法可用单根钢绞线、多根钢绞线群锚或扁锚,立模现浇或预制拼装。成孔采用胶囊、折装式模板或一次性成孔材料如预制薄壁混凝土管或其它材料。 钢筋混凝土和预应力混凝土板桥,其发展趋势为:采用高标号混凝土,为了保证使用性能尽可能采用预应力混凝土结构;预应力方式和锚具多样化;预应力钢材一般采用钢绞线。板桥跨径

(整理)大跨度桥梁作业.

一、桥梁的分类 桥梁【bridge】指的是为道路跨越天然或人工障碍物而修建的建筑物。 桥梁一般讲由五大部件和五小部件组成,五大部件是指桥梁承受汽车或其他车辆运输荷载的桥跨上部结构与下部结构,是桥梁结构安全的保证.包括(1)桥跨结构(或称桥孔结构.上部结构)、(2)支座系统、(3)桥墩、(4)桥台、(5)墩台基础.五小部件是指直接与桥梁服务功能有关的部件,过去称为桥面构造.包括(1)桥面铺装、(2)防排水系统、(3)栏杆、(4)伸缩缝、(5)灯光照明。随着技术和材料的发展,桥梁的跨度也不断向前发展,桥梁的形式也不仅仅是早些时候的梁桥拱桥而已,更多的桥型被被创造性的开发出来,使的桥梁的体系更加多元化。对桥梁进行分类可以帮助我们更好的了解、研究桥梁。当下对桥梁的分类主要按受力体系分类、按跨度分类、按桥面位置分类等……以下进行简单的介绍。 1、体系分类 按结构体系分类是以桥梁结构的力学特征为基本着眼点,对桥梁进行分类,以利于把握各种桥梁的基本特点,也是桥梁工程学习的重点之一。以主要的受力构件为基本依据,可分为梁式桥、拱式桥、刚架桥、斜拉桥、悬索桥五大类。 梁式桥:主梁为主要承重构件,受力特点为主梁受弯。主要材料为钢筋混凝土、预应力混凝土,多用于中小跨径桥梁。简支梁桥合理最大跨径约20米,悬臂梁桥与连续梁桥合宜的最大跨径约60-70米。优点:采用钢筋砼建造的梁桥能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。缺点:结构本身的自重大,约占全部设计荷载的30%至60%,且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。 拱式桥:拱肋为主要承重构件,受力特点为拱肋承压、支承处有水平推力。主要材料是圬工、钢筋砼,适用范围视材料而定。跨径从几十米到三百多米都有,目前我国最大跨径钢筋砼拱桥为170米。优点:跨越能力较大;与钢桥及钢筋砼梁桥相比,可以节省大量钢材和水泥;能耐久,且养护、维修费用少;外型美观;构造较简单,有利于广泛采用。缺点:由于它是一种推力结构,对地基要求较高;对多孔连续拱桥,为防止一孔破坏而影响全桥,要采取特殊措施或设置单向推力墩以承受不平衡的推力,增加了工程造价;在平原区修拱桥,由于建筑高度较大,使两头的接线工程和桥面纵坡量增大,对行车极为不利。 刚架桥:是一种桥跨结构和吨台结构整体相连的桥梁,支柱与主梁共同受力,受力特点为支柱与主梁刚性连接,在主梁端部产生负弯矩,减少了跨中截面正弯矩,而支座不仅提供竖向力还承受弯矩。主要材料为钢筋砼,适宜于中小跨度,常用于需要较大的桥下净空和建筑高度受到限制的情况,如立交桥、高架桥等。优点:外形尺寸小,桥下净空大,桥下视野开阔,混凝土用量少。缺点:基础造价较高,钢筋的用量较大,且为超静定结构,会产生次内力。 斜拉桥:梁、索、塔为主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩而增大了跨径。受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。主要材料为预应力钢索、混凝土、钢材。适宜于中等或大型桥梁。优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工

大跨度桥梁习题集整理后

1.什么事缆索承重桥梁?典型的缆索承重桥型有哪些? 答:如果受拉构件——缆索是桥梁荷载的主要承担构件之一,并使桥梁跨越构件成为多点弹性支承结构而增加跨越能力,这类桥梁就称为缆索承载桥梁。缆索承载桥梁主要用于跨度在300以上的大跨度桥梁,目前典型的缆索承重桥型有悬索桥和斜拉桥。 知识点补充:桥梁跨越的主要承力结构是由抗弯刚度很小的几乎只能受拉的构件组成,具有抗弯刚度的梁被等间距或不等间距的受拉构件竖向或斜向悬吊,在桥梁结构活载作用下,成为具有多点弹性支撑的结构。这类桥梁结构中,受拉构件被称为缆索或斜拉索,支撑受拉构件的结构被称为桥塔。这类桥梁可统一称为缆索承重桥梁。 2.简述缆索材料、梁、塔和吊索的演变过程。 答:缆索材料: 梁: 塔: 吊索: 3.空中编缆技术是谁发明的?首次在哪座桥上使用?是谁将其机械化并将其发展为现代化施工技术的? 答:空中编缆技术是由法国工程师路易斯维卡在1830年发明。 首次用于在1834年建成的位于瑞士弗里堡柴林根大桥(由约瑟夫·查理设计) 约翰·奥古斯塔斯·罗勃林将其机械化并将其发展为现代化施工技术。 4.预制平行索股架编缆技术是谁发明的?首次在那座桥上使用的? 答:预制平行索股架编缆技术是由杰克逊·L·德基发明。 首次在1969年美国在罗德岛修建的克莱本佩尔新港大桥。 5.历史上的首座现代悬索桥结构是何年谁发明的?首座永久性铁丝缆悬索桥是哪座?何年谁发明的? 答:历史上首座现代悬索桥结构是1801年美国修建的雅各布溪桥,由詹姆斯·芬利发明。 首座永久性铁丝缆悬索桥是由美国人乔赛亚·怀特和厄斯金修建的斯库尔基尔瀑布蜘蛛桥。 眼链杆技术是由英国工程师塞缪尔·布朗发明的。 6.简述缆索承重桥梁发展各历史时期的特点,悬索桥建设出现过几次建造高潮?各自发生的场地在哪里?简述美式悬索桥、英式悬索桥、日式悬索桥各自的特点。 答:缆索承重桥梁发展各历史时期的特点:1.中国古代缆索承载梁桥的特点是:无加劲梁,竹索、柳索或者铁链缆索上直接铺木板满足行人和马车的使用,不设桥塔而是直接锚固或者采用刚性桥塔。 2.在18世纪中叶到十九世纪中叶,缆索承载桥梁结构已经演变为现代桥梁结构,与中国古代相比:具有浅加劲或者加劲梁;缆索材料从铁链改进为眼链杆或者铁丝,眼链杆缆悬索桥技术已经由英国发展成熟;采用刚性桥塔,圬工砌体结构。在计算理论方面,知道1823年才有了无加劲梁的悬索计算理论,在1858年才有了有加劲梁的悬索桥计算理论。 3.在19世纪中叶至20世纪三十年代以前这段时间,所建桥梁以斜拉——悬索组合体系为主,通过美国工程师和学者研究,钢缆索材料、制作、架设、防护技术已经成熟;悬索桥计算理论已经发展到较精确的挠度理论;在缆索承载桥梁中,悬索桥已可以在较精确的理论和成熟的专利技术指导下进行建造。 悬索桥建设出现四次高潮,分别在美国,欧洲,日本,中国。 美式悬索桥的特点:1.主缆采用空中编缆法;2.加劲梁采用非连续体系的钢桁梁,并在塔处设吊拉支承及伸缩缝,适应双层桥面;3.桥塔采用铆接或栓接钢结构;4.吊索采用竖直4股骑跨式钢丝绳;5索夹分左右两块,在其上下采用水平高强螺栓紧固;6.鞍座采用大型铸

大跨度桥梁的抗震设计

1、概述 大跨度桥梁与中等跨径相比,因结构的空间性与复杂性,地震反应比较复杂,高阶振型的影响比较明显。目前大跨度桥梁的抗震设计还没有一个统一标准,国内规范没有对大跨度桥梁进行详细规定,抗震计算比较复杂。本文主要介绍了京津城际某大跨预应力混凝土连续梁墩身、基础部分的抗震计算。根据≤铁路工程抗震设计规范(修订)≥,运用midas有限元程序,采用反应谱分析方法计算地震力,以便为抗震设计提供依据。 本桥桥面系为无碴桥面预应力混凝土连续箱梁,其横截面为单箱单室截面,选取桥跨(40+64+40)m的预应力混凝土连续梁作为计算模型。混凝土采用C50,梁底下缘按二次抛物线变化;采双线圆端型桥墩,3号墩为制动墩,边墩简支梁固定支座设在4号墩。 图1 全桥模型 图2(a)边墩墩身尺寸图2(b)主墩墩身尺寸 2、动态反应分析 (一)有限元模型建立

结构分析的第一步就是建立模型,模型建立的正确与否,简化的模型是否能反映结构真实的受力情况,直接影响计算结果的正确性。本算例运用桥梁有限元计算软件Midas civil 建立全桥动力模型,模型中主梁、桥墩、承台均采用空间梁单元进行模拟,梁墩之间采用刚性连接释放约束模拟,承台底采用一般弹性支承模拟,将地基及桩基础对结构的作用简化成纵横向转动弹簧施加在承台底,平动刚度以刚性考虑。 转动弹簧计算参数列表 表1 转动弹簧计算参数() 计算模型 图3 计算模型 ㈡抗震验算荷载的选取 连续梁全联质量和桥墩、承台质量通过定义结构自重向X、Y,Z方向转化。边跨简支梁质量,采用施加集中质量单元实现,纵桥向集中施加在4墩墩顶,质量大小为一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和;横桥向施加在两边墩墩顶,质量取一跨简支梁的质量和二期恒载质量之和的一半。全梁二期恒载184KN/m。 活载取ZK列车活载进行验算,根据≤铁路工程抗震设计规范(修订)≥要求,对于Ⅰ、Ⅱ 级铁路,应分别按有车、无车进行计算,当桥上有车时,顺桥向不计活载引起的地震力,横桥向只计50%活荷载引起的地震力,作用点在轨顶以上2m处。需要分别对桥梁顺桥向及横桥向进行单独验算。 验算荷载列表 表2 验算荷载(KN)

大跨度桥梁理论

答: 1、多多罗xx 技术特点: ①采用混合梁技术。中间墩支撑着中间梁。边跨外端采用预应力混凝土梁,通过和钢梁连接来支撑其他边跨和中跨,从而形成混合梁体系。这些边跨设计为短小的沉重的,并且具有足够的刚度,来支撑长但轻的中跨,并维持足够的刚度。 ②斜拉索在两个主塔间形成多扇面线性,在倒Y 形塔顶单锚点,从而提高梁的抗扭刚度。 ③塔和梁的组合形状,特殊设计的索面,以及空气动力稳定性来保证结构的独立性。 ④在安装梁时水中没有设置临时墩。在悬臂前端采用运输起重机从海面上将梁体直接吊起。这个工作依赖于边梁和塔处主梁之间的平衡。 2、增加中跨的可行性原因: 斜拉桥优点: ①当中跨达到1300m 时,在经济效益和结构特点方面斜拉桥和悬索桥没有明显差异。 ②当斜拉桥中跨达到1000m 时,非线性影响不大。这说明常规的中跨500m 斜拉桥和1000m 斜拉桥相差不大。 ③悬索桥需要锚碇。因此大跨度的斜拉桥比悬索桥要经济。 可行性 A 建造1300 米的跨径斜拉桥没有任何构造上和经济上的问题,所以可以适当增加斜拉桥的跨径.B中间跨在1000米以下的斜拉桥的截面内力和位移没有非线性增加的趋势,这预示着传统的斜拉桥中跨达到500米的设计是可能的. C1300米以下的悬索桥和斜拉桥的结构、经济特性没有明显的差异 ①斜拉桥存在轴力 ②从500m 到2000 米,悬索桥的竖向弯矩大于斜拉桥。

③700m 处主轴的水平弯矩二者相同,之后悬索桥较高。 ④竖向挠度在1100m 时二者相同,1100m 以下悬索桥较高,1100m 以上斜拉桥较高。 ⑤700m 以下二者的水平挠度相同,之后斜拉桥较高。 ⑥总用钢量在1500m 以下时基本相当。 3、斜拉桥按目前水平可以做多大 通过索的制作方法的改进,锚碇和挖掘方式的进步,结构分析功能的进一步提高,以及对结构体系更多的认识,实验的研究和技术的进步,以我们现在的水平,建造2000m 级别的斜拉桥已经不存在技术问题。有的学者研究发现,按照现在的技术水平,修建4000m 的斜拉桥也是可行的。 二、大跨度斜拉桥设计包括哪些方面,每方面各有哪些要点? 1、结构体系: ①锚定方式;② 混合梁的选择;③ 梁的截面是否符合空气动力学;④ 约束方法和约束条件;⑤ 纵向的弹性节点支座设计;⑥ 塔高设计;⑦ 景观设计。 2、抗风设计: ①全桥模型风洞实验;② 结构体系的空气动力稳定性;③ 包含地形的全桥模型风洞实验;④ 塔在施工工程中施工机械的空气动力学稳定性;⑤ 索的颤动的控制。 3、抗震设计 ①全桥系统的抗震;② 长周期的地震的观测与分析。 4、结构极限xx 设计 ①稳定性分析(整体稳定性分析、局部稳定性分析);②抗疲劳设计 5、基础设计 ①持力层的选择;② 抗震设计;③ 抗倾覆,抗滑;④ 基底承载力计算。

大跨度桥梁理论

一、多多罗大桥有哪些技术特点,增加中跨的可行性原因,并说明斜拉桥按目前水平可做多大?答: 1、多多罗大桥技术特点: ①采用混合梁技术。中间墩支撑着中间梁。边跨外端采用预应力混凝土梁,通过和钢梁连接来支撑其他边跨和中跨,从而 形成混合梁体系。这些边跨设计为短小的沉重的,并且具有足够的刚度,来支撑长但轻的中跨,并维持足够的刚度。 ②斜拉索在两个主塔间形成多扇面线性,在倒Y形塔顶单锚点,从而提高梁的抗扭刚度。 ③塔和梁的组合形状,特殊设计的索面,以及空气动力稳定性来保证结构的独立性。 ④在安装梁时水中没有设置临时墩。在悬臂前端采用运输起重机从海面上将梁体直接吊起。这个工作依赖于边梁和塔处主 梁之间的平衡。 2、增加中跨的可行性原因: 斜拉桥优点: ①当中跨达到1300m 时,在经济效益和结构特点方面斜拉桥和悬索桥没有明显差异。 ②当斜拉桥中跨达到1000m 时,非线性影响不大。这说明常规的中跨500m 斜拉桥和1000m 斜拉桥相差不大。 ③悬索桥需要锚碇。因此大跨度的斜拉桥比悬索桥要经济。 可行性 A 建造1300 米的跨径斜拉桥没有任何构造上和经济上的问题,所以可以适当增加斜拉桥的跨径. B 中间跨在1000 米以下的斜拉桥的截面内力和位移没有非线性增加的趋势,这预示着传统的斜拉桥中跨达到 500 米的设计是可能的. C1300米以下的悬索桥和斜拉桥的结构、经济特性没有明显的差异 ①斜拉桥存在轴力。 ②从500m 到2000 米,悬索桥的竖向弯矩大于斜拉桥。 ③700m处主轴的水平弯矩二者相同,之后悬索桥较高。 ④竖向挠度在1100m 时二者相同,1100m 以下悬索桥较高,1100m 以上斜拉桥较高。 ⑤700m以下二者的水平挠度相同,之后斜拉桥较高。 ⑥总用钢量在1500m 以下时基本相当。 3、斜拉桥按目前水平可以做多大 通过索的制作方法的改进,锚碇和挖掘方式的进步,结构分析功能的进一步提高,以及对结构体系更多的认识,实验的研究和技术的进步,以我们现在的水平,建造2000m 级别的斜拉桥已经不存在技术问题。有的学者研究发现,按照现在的 技术水平,修建4000m 的斜拉桥也是可行的。 二、大跨度斜拉桥设计包括哪些方面,每方面各有哪些要点? 答: 1 、结构体系: ①锚定方式;②混合梁的选择;③梁的截面是否符合空气动力学;④约束方法和约束条件;⑤纵向的弹性节点支座设计; ⑥塔高设计;⑦景观设计。 2、抗风设计: ①全桥模型风洞实验;②结构体系的空气动力稳定性;③包含地形的全桥模型风洞实验;④塔在施工工程中施工机械的 空气动力学稳定性;⑤索的颤动的控制。 3、抗震设计 ①全桥系统的抗震;②长周期的地震的观测与分析。 4、结构极限承载力设计 ①稳定性分析(整体稳定性分析、局部稳定性分析);②抗疲劳设计 5、基础设计 ①持力层的选择;②抗震设计;③抗倾覆,抗滑;④基底承载力计算。 6、索塔设计:①受力分析;②景观设计 7、斜拉索设计:①斜拉索外形的美学设计;②抗弯曲疲劳研究;③PE护套上压有凹坑的斜拉索的基本特性研究

浅谈大跨径斜拉桥几何非线性垂度效应

浅谈大跨径斜拉桥几何非线性垂度效应 【摘要】本文介绍了斜拉桥几何非线性分析的基本理论,阐述了影响斜拉桥几何非线性的三个主要因素:垂度效应、大变形效应、弯矩与轴力的组合效应,着重对其几何非线性垂度效应的分析方法进行了研究。 【关键词】斜拉桥;几何非线性;垂度效应 斜拉桥是一种由塔、索、梁三种基本构件组成的高次超静定结构体系,其桥面体系以加劲梁受压(密索)或受弯(稀索)为主、支承体系以斜拉索受拉及桥塔受压为主。斜拉桥是个柔性结构,其塔、梁受力呈压弯状态,且由于其成桥内力状态具有多样性、结构受力呈非线性、施工过程与成桥状态高度耦合的受力特点,所以其结构分析与传统的连续梁和刚构桥相比,几何非线性影响尤为显著,特别是跨度较大和刚度较小的斜拉桥,其几何非线性效应通常可高达20%左右[1]。因此,在进行斜拉桥的研究时,其几何非线性的影响是桥梁工作者必须考虑的。 1 几何非线性基本理论 非线性问题可以分为三类:几何非线性问题、材料非线性问题以及状态非线性问题。所谓材料非线性是指其本构关系是非线性的,材料非线性问题又可分为两类:非线性弹性问题、弹塑性问题。而状态非线性是指接触问题等边界条件变化的问题。 几何非线性问题是指大变形问题,几何运动方程为非线性。在绝大多数大位移问题中,结构内部的应变是微小的,所以对线性问题一般是根据变形前的位置来建立平衡方程。但对几何非线性问题,由于位移变化产生的二次内力不能忽略,荷载一变形关系为非线性,此时叠加原理不再适用,整个结构的平衡方程应按变形以后的位置来建立。由于变形后的位置未知,这就给处理几何非线性问题带来了复杂性,一般只能根据数值方法求解。 几何非线性理论一般可以分为大位移小应变(有限位移)理论和大位移大应变(有限应变)理论两种。实际上,只有在材料出现塑性变形时或在结构上应用较少的类似于橡胶那样的材料才会遇到大的应变。对于斜拉索这样的钢材,在设计荷载下不会出现大的应变。因此,斜拉桥的几何非线性问题是属于大位移小应变问题。而材料的应力应变关系是线性的。 2 几何非线性影响因素 随着斜拉桥的跨度增大,其斜拉索、主梁及桥塔都存在着几何非线性的问题。特别是大跨度的斜拉桥,由于斜拉索较长,索自重产生的垂度较大,索的伸长量与索内拉力不成正比关系。整个结构的几何变形也大,大变形问题很突出,加上弯矩和轴力的共同作用,使得大跨度斜拉桥的几何非线性分析显得较为复杂[2]。

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