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“彩虹桥”的短杆和长杆哪个受力大

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无私的煎蛋
2023-03-23 08:16:41

东西走向跨服15.6米的冷棚怎么设计

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2026-04-28 08:55:21

东西走向跨服15.6米的冷棚怎么设计

大跨度外保温型塑料大棚的设计及应用

目前,塑料大棚和日光温室是北方地区主要的园艺设施类型。塑料大棚建造成本低、建设速度快、土地利用率高,适合中国南北气候区域,其分布遍及大江南北,可种植蔬菜、花卉、食用菌、果树等,也可用于蔬菜育苗、水稻育秧、畜牧养殖和水产养殖。但是,塑料大棚在河南地区主要用于春提前和秋延后栽培,保温性能低,不能用于越冬栽培,制约了其发展和利用。北方冬季越冬栽培主要利用日光温室,日光温室可保证室内外温差为28℃,在河南地区主要进行喜温果菜类的长季节栽培,但是日光温室土地利用率低,降温效果差,越夏生产困难。

河南地区作为中国早春蔬菜的重要供应基地,早春茬口定植于冬末,盛果期在早春,前期以保温为主,后期则要加强通风。为满足栽培茬口的要求,近年来河南地区出现了一种外保温型塑料大棚(图1),将日光温室上的外覆盖保温系统利用在塑料大棚上,提高冬春季保温性能,增加大棚高度,利用顶部和底部通风口对流降温,增大通风量,进行越夏栽培,将塑料大棚和日光温室的两方面优势结合起来即可实现周年生产。

结构参数

为保证采光均匀性,大棚采用南北延长的方位,长度100m,跨度20m,单栋建筑面积2000m2。脊高6.2m,拱架平均屋面角为31.5°,底角处屋面角75°,屋脊位置处屋面角15°。大棚外覆盖保温被,机械卷放。沿大棚长度方向设置底部通风口和顶部通风口。</p><p><strong>承重结构</strong></p><p>结构是大棚的承力体系,是抵抗室外风雪荷载、室内作物荷载及设备荷载(如保温被、保温幕、吊挂设备等)的承力构件的集合,同时也是安装塑料薄膜等围护材料的载体。大跨度外保温型塑料大棚跨度大、高度高,设计时必须充分考虑结构安全性。大棚承重结构包括基础、骨架(由立柱、拱架、屋脊横梁、纵向系杆等组成)和山墙(图2)。

◎基础 大棚四周设置无筋混凝土条形基础,基础埋置深度不小于0.5m,基础顶部设置200mm高钢筋混凝土圈梁,并设置预埋件,便于安装拱架。圈梁顶面高出室外地面0.2m,防止雨水倒灌入温室内。基础外侧贴100mm厚聚苯乙烯保温板,高出地面部分的基础与圈梁表面抹水泥砂浆起保护作用,同时外部设置排水沟,防止雨水渗入地基。中柱下部设预制混凝土独立基础,基础顶部留置预埋件,方便连接中柱(图3)。

◎骨架 中柱、横梁、拱架、纵向系杆、立柱间剪刀撑和斜撑共同组成大棚骨架。大棚中部设一排立柱,采用矩形镀锌钢管,间距3m,中柱下部固定在独立基础预埋件上,上部与横梁进行螺栓连接。横梁采用钢桁架制作,钢桁架上、下弦均采用矩形镀锌钢管。桁架每隔1m设置1根矩形钢管做竖向腹杆(图4),用于安装拱架,其他位置设置斜向腹杆。钢桁架顶部设置一对等肢角钢,用于固定保温被。大棚拱架间距1m,采用装配式C形钢桁架结构,桁架上、下弦采用冷弯C形钢,腹杆采用冷弯钢板,腹杆与上、下弦采用螺栓连接。拱架上部与钢桁架竖向腹杆螺栓连接,下部与条形基础圈梁上预先埋置的预埋件连接。为增强大棚整体稳定性,沿大棚长度方向设置纵向系杆。纵向系杆与拱架下弦采用专用连接件连接。纵向系杆间水平投影间距2m。靠近山墙的5排拱架设置斜撑连接。斜撑采用冷弯C形钢,分别于靠近山墙处拱架两侧倾斜交叉布置1道,提高大棚端部的承载能力。为增强大棚整体性和沿长度方向的承载能力,每隔20m在立柱间交叉布置1道剪刀撑。

◎山墙 北侧山墙采用240mm厚砖墙,增加整体安全性,北墙探出,可防止冬季西北风刮起保温被,减少缝隙放热。南侧山墙采用钢骨架覆盖塑料薄膜,钢骨架由立柱和水平压膜槽组成(图5),采用两根拱形钢管加强山墙结构稳定性。大棚内侧张挂保温被,白天拉开,夜间盖严,提高大棚保温性能,且不影响采光。

◎通风口 为保证塑料大棚的通风需求,利用压膜槽在大棚两侧分别设置顶部通风口和底部通风口(图2)。通风口宽度1.0m。通风口通过卷膜器卷放薄膜实现通风,内部设置防虫网,防止室外昆虫进入室内。底部通风口的下沿距室内地面0.5m高。顶部通风口与屋脊的水平距离1.5m,内侧设置网架支撑,可防止兜水。为防止大风时卷膜轴来回摆动,在通风口处捆绑数道交叉压膜线固定通风口处薄膜。

◎出入口 在南、北山墙上沿温室中柱西侧分别设两个出入口,在大棚内侧建造缓冲间,缓冲间使用塑料薄膜作为围护材料,进入缓冲间的门与进入温室的门应错位布置,减少人员进出时的冷风灌入。两门洞之间设置走道,上午保温被形成的阴影带被投影在走道附近,可减少遮荫对作物光合作用的影响。

◎外保温装置 外保温材料应选用防水、光滑、质轻、耐久性好、传热系数小于2.0W/(m2?℃)的保温被。大棚两侧分别覆盖保温被,采用两台卷帘机分别每条保温被间搭接宽度应不小于10cm,使保温被形成一个整体,减少缝隙放热。

性能特点土地利用率提高与日光温室相比,该塑料大棚为全采光结构;与普通塑料大棚相比,由于增加了中柱,大棚跨度增大;而且大棚底角处屋面角75°,保证了足够的栽培空间,土地利用率显著提高,可达80%;与日光温室相比,土地利用率提高30%以上。

保温性能好由于外保温覆盖物,温室跨度大的原因,缓冲能力增加,该塑料大棚保温性能较普通塑料大棚有较大提高。经测定,大跨度外保温型塑料大棚在未种植作物情况下,当室外气温为-15℃时,室内温度为6℃,室内外温差为21℃,与日光温室性能相近。在河南地区深冬季节可进行喜温类蔬菜栽培生产,番茄1月下旬定植,3月下旬产品即可上市,比普通塑料大棚提早上市50天左右。抗灾能力强该塑料大棚结构合理,基础坚固,且上部自重小,抵抗暴雨、积雪等自然灾害能力强。大棚高度大,屋脊位置处屋面角大于15°,大部分位置处屋面角大于20°,不易形成积雪,抵抗雪灾能力强。2018年1月,河南经历了强降雪天气,驻马店地区累计积雪厚度30cm以上,在驻马店市平舆县建造的大跨度外保温型塑料大棚正常进行生产作业,经受住了灾害天气的考验。使用范围广与普通大棚相比,该大棚棚内空间大,便于开展机械化作业,不但可进行蔬菜栽培生产,也适用于果树栽培。性能大跨度外保温型塑料大棚在河南地区主要应用于早春茬和秋冬茬栽培,种植喜温果菜类,一年可收获2茬。以栽培番茄为例,早春茬12月初育苗,翌年1月下旬定植,温室内增设保温幕,提高其保温性能,按温度控制管理保温被,3月下旬开始采收。秋冬茬于7月下旬育苗,9月下旬定植,11月上旬开始采收。效益分析该塑料大棚间距3m,两侧道路6m,占地面积约为2438m2。大棚净使用面积为1985m2,建造成本约为120元/m2,以设施内栽培番茄为例,计算成本和收益。生产及经营成本①年生产成本:有机肥25m3,120元/m3,计3000元;种子2100元;化肥1000kg,2元/kg,计2000元;农药1200元;地租4000元;合计12300元。②大棚折旧费用:棚膜、防虫网、压膜线按3年折旧,平均每年3500元;保温被按6年折旧,每年4900元;大棚主体按10年折旧,每年15000元;设施维修费用平均每年计1000元;合计24400元。③人工、营销及管理费用:按照每2人管理1栋大棚,每月1800元,每栋大棚年人工费用4.32万元;管理及营销按平均每年2000元计;合计4.52万元。每栋大跨度外保温塑料大棚年生产总成本共计8.19万元,每667m2生产成本2.75 万元。产出早春一茬番茄产量7500kg/667m2,均价3.0元/kg,产出2.25万元/667m2;秋冬1茬番茄产量5000kg,均价3.0元/kg,产出1.5万元/667m2;年产值3.75万元/667m2。效益分析每栋大跨度外保温塑料大棚年净收益3万元,平均每667m2耕地年纯收入0.85万元。 温室园艺农业工程技术

最新回答
乐观的大树
奋斗的百褶裙
2026-04-28 08:55:21

反射的释义:(动)①光线、声波从一种媒质进入另一种媒质时返回原媒质的现象。②有机体通过神经系统,对于刺激所发生的反应。

反射造句:

在阳光的照耀下,湖面反射出耀眼的光芒。

海底的世界在海水的反射下五光十色。

花青素能反射光波,可以有效地保护花瓣。

柔光完全反射出来,使天光,海光溶为一色。

在这夏日的晌午,镜子般的水面,反射着银色的光。

月光下,她手中的刀反射出黯淡的光。

目光是反射心灵的色彩。

这种类纸型薄膜光阀尤其适用于反射式超大屏幕显示装置。

病人先表现为人格,行为和记忆力的变化,然后出现痉挛性的反射,失明及强直状态。

玻璃似乎可以自然反射光线。

全像摄影术-穿透与反射全像摄影,储存媒体,相位共轭波。

基于光时域反射技术,进行了分布式传感光纤检测拱桥钢管混凝土交界面脱空的研究。

这儿的反射镜上镀了一层多层介质膜,因而反射比超过99%。

所有表面上均涂一层高反射膜。

丰富的宝贝
温婉的宝马
2026-04-28 08:55:21
圣维南原理(Saint Venant’s Principle)是弹性力学的基础性原理,是法国力学家圣维南于1855年提出的。其内容是:分布于弹性体上一小块面积(或体积)内的荷载所引起的物体中的应力,在离荷载作用区稍远的地方,基本上只同荷载的合力和合力矩有关;荷载的具体分布只影响荷载作用区附近的应力分布。还有一种等价的提法:如果作用在弹性体某一小块面积(或体积)上的荷载的合力和合力矩都等于零,则在远离荷载作用区的地方,应力就小得几乎等于零。不少学者研究过圣维南原理的正确性,结果发现,它在大部分实际问题中成立。因此,圣维南原理中“原理”二字,只是一种习惯提法。

在弹性力学的边值问题中,严格地说在面力给定的边界条件及位移给定的边界条件应该是逐点满足的,但在数学上要给出完全满足边界条件的解答是非常困难的。另一方面,工程中人们往往只知道作用于物体表面某一部分区域上的合力和合力矩,并不知道面力的具体分布形式。因此,在弹性力学问题的求解过程中,一些边界条件可以通过某种等效形式提出。这种等效将出带来数学上的某种近似,但人们在长期的实践中发现这种近似带来的误差是局部的,这是法国科学家圣维南首先提出的。

要点

一、进行替换的两个力系必须是刚体力学的“等效”力系;

二、力系替换的表面必须小,在替换表面附近的解失去精度。

1李传习,夏桂云,张建仁复式钢管砼空心柱的抗压刚度[J]重庆交通学院学报2004年02期

2王艳陈淮大跨度悬臂拼装施工连续梁桥0号梁段局部应力分析[J]铁道科学与工程学报2008年03期

3杨臻史天骄费庆国钢管混凝土系杆拱桥空间建模技术及其动力特性分析[J]水利与建筑工程学报2009年01期

4杨群刘小兵空间钢管混凝土管节点有限元分析[J]湖南工程学院学报(自然科学版)2009年02期

5谢肖礼,赵国藩,胡安妮,邹存俊钢管混凝土拱桥施工过程中考虑温度效应的预抬高量二阶分析[J]工程力学2005年04期

6陈政清杨群李寿英李瑜钢管混凝土拱桥管节点有限元分析[J]钢结构2007年09期

7周晓华,蒋翔钢管混凝土轴压刚度取值比较[J]公路2003年S1期

8王艳朱倩陈淮刚性索自锚式悬索桥主缆锚固区局部应力分析[J]公路2012年07期

9葛素娟李静斌水南特大桥主桥0#块局部有限元分析[J]公路交通科技2006年06期

10姜增国熊诚谢睿杰京沪高速铁路斜交连续梁桥0号块空间应力分析[J]建材世界

11 谢肖礼钢管混凝土拱桥徐变收缩对任意形状拱肋截面应力重分布的影响[D]广西大学2002年

12 彭文立钢管拱肋缆索吊装施工控制及模糊推理系统的应用[D]广西大学2005年

13 钟轶峰中(下)承式系杆拱桥有限元分析与施工监控[D]重庆大学2006年

14张玉芬复式钢管混凝土轴压性能及节点抗震试验研究[D]长安大学2010年

等待的御姐
大力的飞机
2026-04-28 08:55:21
研究性学习报告

课题:桥梁的研究

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研究时间:

一、中国桥梁五十年回眸

二、桥梁名人

李 春

茅以升

林同炎

邓文中

李国豪

林元培

冯泉钧

三、桥梁知识点滴

1、桥梁的分类

按使用性分为公路桥、公铁两用桥、人行桥、机耕桥、过水桥等。

按跨径大小和多跨总长分为小桥、中桥、大桥、特大桥。

桥梁分类 多孔跨径总长L(米) 单孔跨径L0(米

特大桥 L≥500 L0≥100

大桥 L≥100 L0≥40

中桥 30<L<100 20≤L0<40

小桥 8≤L≤300 5<L0<20

涵洞 L<8 L0<5

按行车道位置分为上承式桥、中承式桥、下承式桥。

按承重构件受力情况可分为梁桥、板桥、拱桥、钢结构桥、吊桥、组合体系桥(斜拉桥、悬索桥)。

按使用年限可分为永久性桥、半永久性桥、临时桥。

按材料类型分为木桥、圬工桥、钢筋砼桥、预应力桥、钢桥。

2、桥梁结构知识

一.桥梁的组成部分与各部分的作用

根树干架在两岸就形成了一座最简单的单孔独木桥。其所承受的重力(竖直的)或外力(竖直的或水平的),叫做荷载。树干作为梁,起承受重力的作用,在桥梁上的学名就叫做承重结构。

二.上部结构

近代桥梁由于所承受的载重和跨度都比较大,结构就比上面说的要复杂一点。拿上部结构来说,如果承重结构是梁,就叫做主梁,可以用钢(钢板栗、钢箱梁、铜街梁)、钢筋混凝土(跨度不大时)或预应力混凝土做成。承重结构如果是拱,就叫做主拱(多于一片拱时拱肋);如果是悬索,就叫做主索或大缆。

桥面设在承重结构上方的叫做上承式桥;桥面设在承重结构下方的叫做下承式桥(在两片(或数片)主梁之间用纵向的及横向的杆件,将两片很薄的主梁联成一个协性较大的空间结构,以抵抗横向的及纵向的力(风力、车辆摇摆力、线路在曲线上时的离心力等)。这些联结杆件形成一个联结系统,叫做联结系。于是上部结构便扩充为四个部分,即:1.桥面;2.桥道结构;3.承重结构及4.联结系。

三.下部结构

荷载是通过上部结构的承重结构传递至下部结构的墩台顶面的。为了使上部结构与下部结构的受力明确(在支点处力的作用位置明确),以便进行精确的力学计算,同时为了上部结构与下部结构之间的连接可靠,必须在上、下部结构之间有一个保证力的作用位置明确并且连接牢固的支点构造,这个支点构造就叫做支座。对于梁式桥来说,由于荷载和温度的作用,梁都会发生变形。这种变形在支座处有两种:一种是梁弯曲时的转动变形;一种是梁伸缩时的移动变形。既允许梁作伸缩变形又允许梁作转动变形的支座叫活动支座;只允许梁作转动变形而不能作伸缩变形的支座叫固定支座。每根梁只能有一个固定支座,其余的均为活动支座

桥墩与桥台一般用砖、石砌筑或混凝土灌筑而成,在旱地上有时可用钢做成。承受墩台底部压力的土壤或岩石叫做地基。如果地基具有设计需要的足够的承载力,那么就可将墩台身的底面根据地基承载力的大小和墩台稳定的需要适当扩大,直接支承在距地面深度不大的地基上。这个扩大了的部分就叫做扩大基础或浅基础。如果地基浅层的承载力不足以承受墩台身传下的压力,则要将基础下降到一定的深度,直到满足承载力的需要为止。下降的方法一类叫沉井,一类叫沉桩。沉井与沉桩统称深基础。深基础与浅基础在受力方面的不同之处在于:浅基础只靠基础底部面积传递压力;深基础则除了依靠沉井或桩尖的底部面积将压力传递给地基以外,还依靠井壁和极壁与土层间的摩阻力,将一部分荷载传至地基。所以深基础的承载能力要比浅基础为大。

这样一来,桥梁的下部结构通常就由三个部分组成:1.支座;2. 墩台;3.基础。

桥梁结构:拱桥式

在竖直荷载作用下,作为承重结构的拱肋主要承受压力。拱桥的支座则不但要承受竖直方向的力,还要承受水平方向的力。因此拱桥对基础与地基的要求比梁桥要高。下图分别表示上承式拱桥(桥面在拱肋的上方)、中承式拱桥(桥面一部分在拱肋上方,一部分在拱助下方)与下承式拱桥(桥面在拱肋下方)。仅供人、言行走的拱桥可以把桥面直接铺在拱肋上。而通行现代交通工具的拱桥,桥面必须保持一定的平直度,不能直接铺在曲线形的拱肋上,因此要通过立柱或吊杆将桥面间接支承在拱肋上。

下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

桥梁结构:斜拉桥

斜拉桥日文称"斜张桥",德文称"斜索桥",英文称"拉索桥(Cable Stayed Bridge)"。将梁用若干根斜拉索拉在塔在上,便形成斜拉桥。与多孔梁桥对照起来看,一根斜拉索就是代替一个桥墩的(弹性)支点,从而增大了桥梁的跨度。

斜拉桥这种结构型式古已有之。但是由于斜拉索中所受的力很难计算和很难控制,所以一直没有得到发展和广泛应用。直到本世纪中,由于电子计算机的出现,解决了索力计算难的问题,以及调整装置的完善,解决了索力的控制问题,使得斜拉桥成为近50年内发展最快,应用日广的一种桥型。

下承式拱桥可做成系杆拱,即在拱脚处用一报称为系杆的纵向水平受拉杆件将两拱脚连接起来。此时作用于支座上的水平推力就由系杆来承受,支座不再承受水平方向的力。这样做可以减轻地基承受的荷载,特别是在地质状况不良时。

桥梁结构: 梁桥式

在竖直荷载作用下,梁的截面只承受弯短,支座只承受竖直方向的力。多孔架桥的梁在桥墩上不连续的称为简支梁;在桥墩上连续的称为连续梁;在桥墩上连续,在桥孔内中断,线路在桥孔内过渡到另一根梁上的称为悬臂梁。支承在悬臂上的简支架称为挂梁;伸出有悬臂的梁称为锚梁。架式桥的梁身可以做成实腹的,也可以做成空腹的(称为桁梁)。

3、跨线桥桥型设计

随着我国公路交通事业的发展,近年来互通式立交桥和跨线桥越来越多。这些立交桥和跨线桥不仅是公路交通的重要组成部分,而且已经成为现代的标志性建筑。一个好的桥型设计,能使立交桥在发挥其自身通行能力的同时,体现出对周围环境的美化作用,有的甚至被看作现代建筑中的艺术品。因而在选择桥型时,既要考虑实施的可行性,符合经济适用的原则;同时,又要考虑建筑造型艺术,满足美观要求。这一点已经被当今越来越多的设计者所重视,并且成为现代工程设计的一个重要特征。本文结合笔者对“桥南村”跨线桥的设计,提出应该在适用的基础上,对结构进行美化设计,并针对跨线桥桥型设计中一些认识问题进行探讨。

1 实例桥简介

“桥南村”桥(以下称为“实例桥”)是南京机场高速公路K17+006处的一座上跨主线的分离式跨线桥,与高速公路呈10°斜交角。桥面宽度为:7+2×0.75m,行车道净宽7m。设计荷载:汽车—20级,挂车—100。此桥处在R=2500m的凸曲线中,左右纵坡对称,均为3%。桥下净空高度按略超过5m设计。本实例桥上部采用5×20m普通钢筋混凝土等高度连续箱梁结构,下部采用无盖梁独柱式桥墩及肋板式桥台,基础为钻孔灌注桩。该桥已于1997年6月28日与南京机场高速公路同步建成通车。

2 桥型选择

通常,选择桥型应根据适用、美观、经济合理以及设计施工的难易程度等因素进行综合分析,以最终确定工程实施方案。对于跨线桥而言,经过国内工程技术人员多年的实践,目前所采用的型式已基本集中为预制空心板梁和等高度连续箱梁。这中间尤其以空心板梁居多。但是笔者认为,在设计方案时应该以首先考虑等高度连续箱梁方案为佳。其原因是:

⑴在当今社会,人们对于美的要求越来越高,对周围的建筑物,也同样要求美观。如今的设计师应该顺应这种要求,在对结构本身强度进行设计的同时,也应该对结构进行美化设计。作为跨线桥,因为下边要通车,就更为引人注目。因而要尽量减少横向墩的数量,加强下部空间的透视度,增加墩的纤细感,这对整个跨线高架桥是否美观并具有现代的气势,起着很重要的作用。而就这一点来说,只有当采用箱形连续梁方案时才能做到,因为箱形截面抗扭刚度很大,对于需要在其梁底下设置独柱单支点的支承形式特别有利。这时,下部结构可以根据美观要求,做成无盖梁的独柱式结构。但如果上部结构采用预制拼装式板梁的话,下部就只能做成传统形式的有盖梁式墩台结构,难以达到美观要求。

⑵等高度连续箱梁桥整体性好,耐久性强,行车舒适。箱梁顶板和底板都具有较大的面积,能有效地抵抗弯矩,受力合理。桥墩处也不需要设置伸缩缝,梁长伸展,加上梁高一致,整个桥梁外型简洁优美,线条流畅。

⑶对现代跨线桥来说,弯、坡、斜桥已越来越多。如采用预制板桥,那对弯、坡、斜的平面布置处理就比较复杂,设计和施工随之也带来一些问题。譬如,如何使桥梁各部位、各板块之间准确地组合,斜弯桥的各板端细部处理、端部与端部的联结构造以及墩台长度、墩台轴线交角、墩台横坡和各点高差计算等等都比较繁琐,施工中对于诸特征点的座标及高程控制要求非常严格。再者,如果是预应力空心板,那么实际施工中每片预应力板梁在钢筋张拉后的上拱值,由于混凝土龄期的不同往往会有较大差别,以至于造成板梁间连接不顺畅,或是桥面铺装层厚度不能统一、甚至摊铺困难等较为严重的后果,施工质量难以保证。与斜交空心板梁相比,如采用等高度连续箱梁配以独柱墩,则结构轻巧,由于其上部为整体化结构,下部又无盖梁,细部构造比弯斜板桥好处理得多,上述一些不利之处几乎都可以避免,有其独到优点。并且,等高度连续箱梁桥斜交跨越主线时,采用独柱单点支承则可将斜桥改为直桥,实际增大了主线两侧的有效净空,相应地加大了桥梁的跨径。因此,这种独柱式结构非常适合于弯、斜桥。

⑷采用等高度连续梁体系,由于在桥墩支点处负弯矩的存在,使得其跨中正弯矩同简支空心板体系的跨中正弯矩相比显著减小,这就意味着可以节省上部结构的材料数量,减轻梁体自重,也使得下部结构桥墩部分的工程数量相应减少。这些都可以从实例桥中得到验证。实例桥曾对预应力空心板梁方案作了较为详细的技术经济比较,同样是5孔20m的上部构造,采用预应力空心板梁的上部所需主要材料用量为:混凝土C50数量546.9,钢绞线13236.1,普通钢筋29042.2;而最后采用的实施方案—等高度连续箱梁的上部主要材料用量为:混凝土C30数量361.7,普通钢筋105068.2。相比之下,如果考虑钢绞线及其工艺特点,两种方案的综合用钢指标相差不多,但是在混凝土用量上,即使不考虑强度等级差异(板梁混凝土强度等级相对更高一些),普通钢筋混凝土等高度连续箱梁比简支空心板梁竟少用混凝土将近1/3。这样,上部构造的重量大大减轻了,随之当然也节省了墩台和基础的材料用量,体现出技术经济上的优越性。还要指出的是,跨线桥目前一般常用的跨径在16~25m之间,上述20m跨径两种桥型间的对比应该说具有较强的代表性。因此可以讲,同等桥长时,在跨线桥的通常跨径范围内,等高度连续箱梁型式比预应力空心板梁主要材料节省、重量轻,上下部构造均十分轻巧,具有很好的技术经济指标。

3 结构造型

结构造型与各部位尺寸比例应相互协调。例如跨径与梁高及桥下净空比例,墩柱直径与高度及桥梁跨径的比例,主桥箱梁翼缘板悬挑长度与梁高的比例等。在这些方面,实例桥做得非常成功,墩柱和梁体结构简洁流畅,纤细轻巧,连续和谐。

4 横截面设计

常用的箱形梁截面有单箱单室、单箱双室、双箱单室和双箱双室截面等几种,实际采用何种横截面形式,一般应根据桥的宽度和施工方便性来决定。对实例桥来说,采用单箱单室截面,可以方便施工,同时也节省了材料,其箱顶宽为8.5m,箱底宽4.0m,两侧翼板各挑出2.25m,并采用直腹板。用支架法现场浇筑施工时,这种单箱单室的截面设计有利于全断面一次浇筑成型,设计成直腹板则对施工更加有利。实例桥采用较大的翼板挑出长度,主要是为了美观,同时也考虑到要充分利用箱梁受力特性的变化情况,减小箱底宽度以适当提高正弯区截面重心,充分发挥底板受力筋的作用,减轻箱梁自重。需要指出的是,虽然大挑臂的翼板设计有利于美观效果,但对于类似本桥这样的普通钢筋混凝土连续箱梁桥,如果想用施加横向预应力来增大翼板的挑出长度,则并不可取,那样既不经济,又使施工工艺变得复杂,而且箱室太窄,箱梁在局部荷载作用下,横向弯曲应力往往很大,这样箱梁的横向配筋就要大大增加。

5。下部构造

下部构造应能满足上部结构对支撑受力的要求,同时在外形上要做到与上部构造相互协调、布置匀称。实例桥采用无盖梁独柱式桥墩,与连续箱梁的大挑臂结构相配合,能够充分利用桥下空间,简洁明快,外形美观,通透性好,施工方便。对于墩柱的截面形式,一般来说取作圆形看起来更美观一些,墩柱的直径要根据其同上部结构的协调关系及所需盆式橡胶支座的平面尺寸来定。对于一般的跨线高架桥,墩柱直径可在1.0~1.6m之间,本实例桥实际采用柱直径1.1m。实例桥还将其中间的3号墩作为制动墩,墩顶设固定支座,并加强了3号墩的墩柱及桩基配筋,来抵抗汽车制动力作用。实例桥的独柱墩基础设置为单排双钻孔桩,桩径1.0m,承台按斜桥向布置,这种布置形式能使承台在主线中央分隔带位置顺应主线走向,较合理。另外,桥台的形式采用肋板式,这种型式的桥台适用性较强。

6。结构施工

跨线高架式混凝土连续箱梁桥所采用的支架立模、现场浇筑方法,能广泛采用现代施工技术和设备,尤其能适应弯桥和有竖曲线的连续箱梁,施工中上部结构的几何位置易于调整。此方法在梁体施工时,支架工程是主要的一项工作,目前多采用组合式钢管支架。其质量稳定可靠,搭设速度快,可以多次周转使用。除此以外,如能使用混凝土泵车等较先进的设备,则更能体现“省”和“快”。这种非预应力的等高度连续箱梁结构,施工并不复杂,其整体现浇式梁更为经济,而且非常美观,工期也较短,经济及社会效益明显。也因为此法是在桥位上现浇施工,可免去大型的运输设备,省去了预制吊装用的架桥机、贝雷桁架或龙门等一些大型安装设备,其优势还在于一次可以进行多孔桥的连续浇筑施工,一气呵成,桥梁整体性好,结构的耐久性强。

7 结束语

⑴在进行跨线桥设计时,应该把对结构的美化设计放在突出位置;在考虑结构自身强度的同时,应注重桥梁造型艺术。

⑵结构造型与各部位尺寸比例应相互协调,梁体结构要舒展流畅,讲究其线型,下部构造要简洁轻巧,通透性好。

⑶多跨等高度连续箱梁配以无盖梁独柱式桥墩,具有现代建筑风格和特色。此桥型整体性好、耐久性强、行车舒适,所用材料省,工期较短,并且非常适合于弯、坡、斜桥形式,富有强大的生命力。在支架法就地浇筑可以实现的情况下,应将其作为跨线高架桥优先考虑的桥型。

4.桥梁建设的成就与发展趋势

一、斜拉桥

我国在400米以上大跨径斜拉桥建设中,创造了自己独特的风格:

索塔采用混凝土塔、不用钢塔。最高的混凝土塔为徐浦大桥,塔高210米;

索塔型式多种多样,有A型、倒Y型、H型、独柱;

主梁结构类型多种,有钢箱梁4座、混合式5座、结合梁4座、混凝土梁7座;

斜拉索采用平行钢丝的有15座、钢绞线的有3座。

2001年建成的名列世界第三位的南京长江二桥钢箱梁斜拉桥(主跨628米)和名列世界第五位的福建青州闽江结合梁斜拉桥(主跨605米)均处于世界斜拉桥领先地位。整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。目前,我国正在筹划建设的香港昂船洲大桥、江苏苏通大桥,其主跨均达到1000米以上,斜拉桥建设技术将要有新的突破。

二、悬索桥

悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,悬索桥优美的造型和宏伟的规模,人们常将它称为“桥梁皇后”。当跨径大于800米,悬索桥方案具有很大的竞争力。我国在90年代以前,虽也修建了60多座悬索桥,但跨径小,桥面窄,荷载标准低。

悬索桥由主缆、塔架、加劲梁和锚碇四部分组成。大缆以AS法(空中送丝法)或PPWS法(预制束股法)制造,美国、英国、法国、丹麦等国均采用AS法,中国、日本采用PPWS法。塔架型式一般采用门式框架,材料用钢和混凝土,美国、日本、英国采用钢塔较多,中国、法国、丹麦、瑞典采用混凝土塔。加劲梁有钢桁架梁和扁平钢箱梁,美国、日本等国用钢桁架梁较多,中国、英国、法国、丹麦用钢箱梁较多。锚碇有重力式锚碇和隧道锚碇,采用重力式锚碇居多。

三、PC连续刚构桥

PC连续刚构桥比PC连续梁桥和PCT型刚构桥有更大的跨越能力。近年来,各国修建PC连续刚构桥很多,随着世界经济发展,PC连续刚构桥将得到更快发展。1998年挪威建成了世界第一stolma桥(主跨301米)和世界第二拉夫特桥(主跨298米),将PC连续刚构桥跨径发展到顶点。我国于1988年建成的广东洛溪大桥(主跨180米),开创了我国修建大跨径PC连续刚构桥的先例,十多年来,PC梁桥在全国范围内已建成跨径大于120米的有74座。世界已建成跨度大于240米PC梁桥17座,中国占7座,其中西部地区占5座(表五)。1997年建成的虎门大桥副航道桥(主跨270米)为当时PC连续刚构世界第一。近几年相继建成了泸州长江二桥(主跨252米)、重庆黄花园大桥(主跨250米)、黄石长江大桥(主跨245米)、重庆高家花园桥(主跨240米)、贵州六广河大桥(主跨240米),近期还将建成一大批大跨径PC连续刚构桥。我国大跨径PC连续刚构桥型和PC梁桥型的建桥技术,已居世界领先水平。

四、拱 桥

1.石拱桥

石拱桥是我国历史悠久的源远流长的一种技术。最近又有新的突破,2001年建成的山西晋城晋焦高速公路丹河大桥,跨径146米,是世界最大跨度的石拱桥。

2.混凝土拱桥

混凝土拱桥分箱形拱、肋拱、桁架拱。我国采用缆索吊装架设法施工的最大跨度是1979年建成的四川宜宾马鸣溪大桥(主跨150米),采用拱架法施工的最大跨度是1982年建成的四川攀枝花市宝鼎大桥(主跨170米),采用支架法施工的最大跨度是河南许沟大桥(主跨220米),采用转体法施工的最大跨度是1990年建成的重庆涪陵乌江大桥(主跨200米)。在这个时期,国外混凝土拱桥最大跨度已达390米(前南斯拉夫克尔克桥,1980年建成)。此时,我国与国外差距最少10年。1990年宜宾南门金沙江大桥在国内首先采用劲性骨架,建成了主跨240米中承式钢骨混凝土拱桥,接着广西邕宁邕江大桥改进了工艺(钢骨采用钢管混凝土)使这种施工方法又跨上了一个新台阶,于1996年建成了主跨312米中承式钢骨混凝土拱桥、1997年建成的重庆万州长江大桥(主跨420米),为世界最大跨度的混凝土拱桥。与此同时,贵州江界河大桥建成了世界最大跨度的混凝土桁架拱桥(主跨330米)。据统计,世界上已建成跨径超过240米混凝土拱桥15座,中国占4座,而跨径大于300米的混凝土拱桥,世界上仅有5座,中国占3座,其中西部地区占2座(表六)。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。

(1) 钢管混凝土拱桥

钢管混凝土是一种钢-混凝土复合材料,具有高强、支架、模板三大作用,自架设能力强,较好地解决了大跨径拱桥经济、省料、安装方便,后期承载能力高的问题。该桥型我国近年来发展很快,自90年代以来,我国建成跨径大于120米钢管混凝土拱桥40多座,建成跨径大于200米的13座,(表七),最大跨径为2000年建成的广州ㄚ髻沙珠江大桥(主跨360米)中承式钢管混凝土拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。相继建成的还有武汉江汉三桥(主跨280米)、广西三岸邕江大桥(主跨270米)等多座钢管混凝土拱桥。

表七:中国大跨径钢管混凝土拱桥

目前正在建设的巫山长江大桥(主跨460米),这将又是一座创世界纪录特大跨径钢管混凝土拱桥。

(2) 钢拱桥

世界最大跨径钢拱桥是1997年建成的美国新河桥(主跨518.2米)上承式钢桁架拱桥;名列第二是1931年建成的美国贝尔桥(主跨504米)中承式钢桁架拱桥;名列第三是1932年建成的澳大利亚悉尼港桥(主跨503米,公铁两用)中承式钢桁架拱桥。我国大跨径钢拱桥修建较少,最大跨径的钢拱桥是四川攀枝花3002桥(主跨180米)(表八)。

上海最近动工建设的芦浦大桥(主跨550米)中承式钢箱拱桥,建成后比世界第一的美国新河桥还长31.8米,将夺冠世界第一钢拱桥。

五、21世纪世界桥梁的发展趋向

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。

就中国来说,国道主干线同江至三亚就有5个跨海工程,渤海湾跨海工程、长江口跨海工程、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,正在建设的著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,跨直布罗陀海峡桥也提出了一个修建大跨度悬索桥,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,基础深约300米,较高的一个塔高达1250米,较低的一个塔高达850米。这个方案需要高级复合材料才能修建,而不是当今桥梁用的钢和混凝土。

六、桥梁技术的发展方向

1.大跨度桥梁向更长、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,结构的安全和稳定性,将截面做成适应气动要求的各种流线型加劲梁,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.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,研究超高强硅烟和聚合物混凝土、高强双相钢丝钢纤维增强混凝土、纤维塑料等一系列材料取代目前桥梁用的钢和混凝土。

3.在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。

4.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,下一步需进行100~300米深海基础的实践。

5.桥梁建成交付使用后,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。

6.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,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。

在20世纪桥梁工程大发展的基础上,描绘21世纪的宏伟蓝图,桥梁建设技术将有更大、更新的发展。

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