1、桥梁,路桥专业非常好的毕业论文 01603本文由 juncharming 贡献doc 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。鹰形人字拱斜拉桥的设计与分析葛胜锦 林立 苏德俊 （重庆交通学院） 【摘要】提出一种新型的组合桥型-鹰型人字拱斜拉桥。本文强调桥梁设计应综合考虑使用功能、力学 摘要】 特性。 建筑艺术以及与环境的协调性。文章介绍了它的空间构成，分析了它的受力特征，论证了该结构的科学 性、合理性与先进性。并从整体上阐述该结构的适用范围、时代特征及现实意义。 关键词 异形拱桥 人字拱 斜拉桥 翼形桥塔 造型艺术一、引语 桥梁建筑作为现代文明中不可
2、缺少的实用性建筑结构物，首先应满足使用功能的需要，然而一座优秀的 桥梁往往以其雄伟壮丽、精巧隽秀而显示出人民的创造力，以其先进的技术、精湛的工艺反映出社会的 生产水平，更以其磅腐气势、雄伟浑厚标志着时代精神，从而成为一项艺术杰作。 为了保证现代桥梁的新、美、稳的建筑特性，以及日新月异的世界发展所要求的鲜明时代特征，如何突 破传统的桥梁在结构或造型上存在的局限性，便成为了现代桥梁建设所面临的严峻考验，为此作者在重 庆交通学院周志祥教授的指导下，进行了深入的探索，提出了一种崭新的桥梁结构型式，即斜拉与异型 人字拱的组合-鹰形人字拱斜拉桥。 下面以某桥的投标方案为基础，作简要分析。二、空间构成1设计
3、标准设计荷载：汽一 20，挂一 100，人群 3.5kNm。 桥跨布置为 70m 70m，全长 140m，宽 14m，主桥跨采用翼型桥塔单索面斜拉桥（见图 1） 。 上部结构采用塔、墩、梁固结体系，竖琴式单索面，塔墩为双薄壁柔性墩身配钻孔灌注桩基础。 2主梁与桥面板 主梁截面采用抗扭能力大的斜腹板单箱截面，梁高 1.8 米。主梁内不设中横梁而采用每隔 2.5 米设置一 对预应力混凝土斜杆来传递拉索拉力，在箱梁顶板中央锚索处设置加强的小纵梁，既利于锚索，又使行 车道板受力明确。箱梁采用三向预应力体系，用 50 号混凝土。考虑到近年来桥面板破坏的主要原因往 往是钢筋的锈蚀，桥面板采用纤维增强混凝土
4、材料（FRC） （该材料具有很高的的抗疲劳和静力强度，且 造价低于普通钢筋混凝土） 。 3桥塔 采用翼形桥塔的造型，矢跨比 1/7，有效地降低了主塔建筑高度，减少了塔柱材料的用量及造价，符合 城市桥梁建筑要求。 桥塔采用箱形变截面拱，受力分析表明，桥塔下半部拱肋承受压力，可充分发挥混凝土的抗压特性。同 时，作为拉索锚固段，为防止锚固力作用下的开裂，可采用体内有粘结的预应力钢丝束或体外无粘结的 预应力钢筋混凝土结构。将预应力作为外力来平衡拉索产生的内力。上半部拱肋承受拉力，采用全预应 力钢筋混凝土以增强抗拉能力，减少纵向裂缝出现的可能性。 4钢管混凝土斜撑 在主塔两侧分别架设两根钢管混凝土斜撑，
5、作为偏心受压杆件，承受水平推力。其端部与翼形主塔相连 接，构成异形人字拱，增强了主塔的抗压能力与桥的整体刚度，同时对主塔起支撑作用，使其力学性能 得到明显改善。 5斜拉索 斜拉索由 12 对 5mm 高强钢丝平行钢丝束组成。拉索在梁上的标准索距为 8.0m。拉索两端安装抗疲劳 性能良好的特殊冷铸锚具，方便预加应力、卸载和换索。三、结构静动力分析 1静力分析 将桥作一平面模式进行受力分析。 全桥共分 70 个单元， 个节点， 种截面。 76 12 设计荷载按汽超 20 计算， 挂车按 120 验算，人群荷载 3.5kN/平方米。 平面分析模式如图 2。由图 3，4，5 可以看出：在恒载作用下，最
6、大弯矩发生在约 14 跨径处，最大负弯矩发生在墩顶处的主 梁截面；最大剪力发生在塔根处；最大轴力发生在桥塔根部，桥塔上拱肋的拉力亦在控制设计值之内。最大竖向挠度产生在 1/3L，处，挠度值为 5.613mm，大大小于同等跨径单索面斜拉桥的最大竖向 挠度，与异型拱桥相近根据安阳东风桥（60m 60m）理论，挠度值为 6.4mm 。 受力分析表明，本桥结构受力合理。3小结 静动力受力分析表明，本设计方案具有良好的受力特征与结构稳定性。 如果桥位地区对风振、抗震性能有特殊要求，可仿斜拉桥采取相应的减振（震）措施。另外，桥 塔两端的钢管混凝土柱可满足一定的减震需要。 值得一提的是人字钢管混凝土斜撑与翼
7、形桥塔的组合结构在平、立、纵面上均为三角形构图，具 有很好的稳定性，这从整体上大大地增强了桥梁的稳定性。四、美学概述 桥梁造型的美学效果应是现代桥梁建设中必须考虑的重要因素之一。 鉴于此， 我们构思的鹰形人字拱斜拉组合桥方案， 除了基于传统的结构的稳定性与经济性考虑之 外，同时也从桥梁美学效果方面出发进行方案设计。本方案综合考虑了桥梁的形式美、功能美以 及与环境的协调作用，从时代的需求出发，打破了保守的设计思路，将斜拉桥、拱桥等基本桥型 进行合理分解与重组并进行适当变形， 在实用的前提下塑造出一个新颖、 美观、 独特的桥梁造型。 1形式美 翼形桥塔的拱肋线型改传统对称曲线为偏态的异型曲线， 吊
8、杆按一定斜率斜向布置而不是竖向布 置，这就使其在比例方面产生了独特的动感效果。吊杆按一定间距和斜率斜向布置，倾斜的构件 序列形成了较快的韵律， 这种速度感结合拱肋重心向吊杆倾斜方向的偏移， 使桥梁具有了强烈的 动势效果，使鹰形人字拱斜拉桥在形态上产生了栩栩如生的生命感， 体现了“鹰击长空“的壮观景 象。 2功能美 鹰形人字拱斜拉桥各部分均没有多余浪费之处， 它像弯弓紧张以抵抗外力， 呈现浑然一体的强有 力的功能美。人字形钢管混凝土柱承受水平推力，端庄稳重；双面平行斜拉索采用高强度柔性钢 丝束，既经济又美观；翼型桥塔具有一般斜拉桥主塔的力学功能，在安全允许的前提下，最大可 能地变异，有着如鹰翼般
9、的动态美。令人明显感觉到它的简洁明快而又不失紧张感，给人以巨大的心理诱惑力。 3建筑环境及其协调性 鹰形人字拱斜拉桥建筑高度小、 造型独特， 适用于平原地区的河中造型和软土地基以及建筑艺术 要求较高的城市大、中型桥梁。若将此桥建于开阔地带的 W 形河床上，则更具建筑优势。 从景观艺术上考虑，本桥适宜于强调法的处理，即让桥梁成为周围环境的主景，又与环境取得视 觉上的平衡。也就是说使桥梁在景观中居于中心地位，并在以该桥为主景的前提下，汇集各种物 象而创造出新的环境和新的景色。 4桥梁附属设施的协调 本桥为体现现代城市的活力，在附属设施的布置上作了精心的安排。 照明设施采用主塔门的多棱镜球体与线型排
10、列的兰花型立杆路灯相结合的方式， 作为主要安全设 施之一的栏杆则采用白色外涂的鹰形楼空雕花形式， 在外观装饰上， 银灰的主塔与深红的钢管交 相辉映。 整体造型与细部装饰均带有强烈的暗示感， 大胆的色彩与线条体现了热情奔放的现代主旋律， 将 力的雄浑，水的柔美，有机结合在一起。五、发展前景及展望 鹰形人字拱与斜拉组合桥是对传统桥型的一次全新的挑战。 这种组合变异的桥型将会给未来的城 市建设带来新的景观。随着建筑工艺的不断提高，施工经验的逐步积累，此类桥梁的结构将更加 合理，造型将更加丰富，附属设施将更趋完善，建筑造价将更加低廉。以长远的目光来看，本文 所提出的桥型构思极具发展潜力，是一种逐步走向完善的经济实用合理的新型桥梁。六、结语 鹰形人字拱斜拉桥集斜拉桥、 异型拱及人字拱桥三家之长， 将桥梁力学与桥梁美学有机地融合在 一起，作为一种新型桥型供建设和设计的单位参考。 它的主要特点在于： （1）合理的空间构成与材料的充分利用。 （ 2）力学与美学达到最大限度的和谐。 （3）使桥梁的标志作用与象征意义得到清晰的体现。1
