减少桥梁构件的桥梁设计实例

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1、减少桥梁构件的桥梁设计实例项梁1减少桥梁构件的桥梁设计实例编译项梁(中交第二航务工程局有限公司技术中心，湖北武汉430040)摘要：桥梁的初步设计是以力的优化为手段，达到减少结构构件和将构件尺寸降到最小的目标。介绍以此为设计理念的4座桥梁。瑞士格里姆瑟尔湖上单跨352m的无缝板梁斜拉桥，桥塔高75m，桥面板宽10．9m，厚1．2m，2个轻微向内倾斜的斜拉索面承担全桥重量，并提供桥面板的抗扭刚度。阿拉伯联合酋长国阿布扎比的独塔斜拉桥，跨径布置为205m+205m，塔高118m，桥塔为纺锤形，在主梁横向中间位置沿道路平曲线布置单索面扇形斜拉

2、索。阿拉伯联合酋长国阿布扎比的170m上承式拱桥，宽42．1m，钢拱架高117m，倾斜的2个外侧斜拉索面承担由曲线梁的恒荷载所产生的扭矩，主梁悬吊在从拱中间垂直下来的斜拉索面上。美国布法罗市尼亚加拉河上的和平桥为三塔斜拉桥，跨径布置为(114+245+268+137)m，桥面宽20m，每个桥塔由2个针状塔肢组成，斜拉索布置为竖琴形，设计中通过一系列的塔肢与主梁刚性连接系统解决多塔斜拉桥纵向稳定问题。关键词：桥梁；斜拉桥；拱桥；优化；内力；设计中图分类号：U442．54；U448．27；U448．22文献标志码：A文章编号：1671—77

3、67(2015)03—0001—041概述m的斜拉桥，双倒Y形桥塔，塔高75m(见图1)，柔桥梁设计的艺术在于根据具体情况到达预期的细的桥面板总宽为10．9m，厚度为1．2m，由2个轻设计目标，同时平衡经济和美学，而且也必须满足交微向内倾斜的斜拉索面承担重量，并提供桥面板的通荷载和净空、地形和地貌、先进的技术等功能要抗扭刚度。2个斜拉索面顶端沿上塔柱布置，底端求。最终的设计必须符合环境要求，使桥梁作为一的江侧沿桥面布置，岸侧集中锚固在附近的岩石上。个整体，在视觉上令人赏心悦目。该桥的外在特点在于柔细的主梁和桥塔，其形在桥梁设计中，减少结

4、构构件最简单的方法是状简单，此外还有斜拉索的半扇形布置和像水晶一使原始结构形状具有艺术特性。遵循这种方法，提样的混凝土地锚。该桥的结构设计中通过减少结构出4个即将建设的具有里程碑意义的桥梁概念设构件来满足结构的功能需求和环境要求。计：350m单跨无缝板梁斜拉桥、“纺锤形”独塔斜拉由于该桥位于海拔2000m的瑞士阿尔卑斯山桥、上承式拱桥(主梁为横向曲线梁)和三塔斜拉桥上，需要对3个重要环境因素对结构的影响进行详(塔梁固结)。细调查：在上述桥梁设计中，通过优化结构内力达到减(1)格里姆瑟尔·霍斯皮斯市附近的气象站可少结构构件和减小构件尺寸的

5、目标。以下介绍上述测量风速，但桥位在一个谷底，标高低于气象站，因4座桥梁设计特点。此风速也应低于气象站实测值，可将测量数据换算得到桥位处的风速值。结果显示，桥位处主要是来2瑞士格里姆瑟尔湖上的斜拉桥自沿着桥轴线方向的南北向风，垂直于桥轴线方向由于计划提高瑞士格里姆瑟尔大坝和湖面标的东西向风影响相对较小，在南北方向上最大风速高，因此需重新规划穿越格里姆瑟尔山的道路。靠达到57m／s，设计风力约为2kN／m。(50年的重现近格里姆瑟尔·霍斯皮斯(GrimselHospiz)市的道期)。主梁截面是根据空气动力学原理设计的。尽路需要横穿宽度超过

6、300m的人工湖，初步研究结管风在垂直于主梁方向的作用相对较弱，但主梁上果表明，在湖上建造单跨桥梁是较好的选择。的空气动力特性研究表明，沿着主梁边缘的风嘴构2005年，ChristianMenn设计了一个单跨352造对提高主梁抗风稳定性效果明显，此外，已证实为收稿日期：2014—11—19编译者简介：项~(1985一)，男，工程师，2008年毕业于华中科技大学土木工程专业，工学学士。2011年毕业于华中科技大学桥梁与隧道工程专业，工学硕士(E-mail：393313210@qq．com)。减少桥梁构件的桥梁设计实例项梁3主梁斜拉桥最优解

7、决方案时设计了纺锤形桥塔，该桥塔由一个固定斜拉索的针状塔肢和一个能较好抵抗由偏心荷载和道路平面曲率所产生的弯曲力的支撑系统组成。该设计也使主梁横截面变得简单和细柔，从而避免采用中间塔斜拉桥所必须的复杂且沉重的箱形横断面。该桥曲线梁的厚度仅为2．6m，由从桥塔引出的单索面斜拉索悬吊。沿曲线梁中心线锚固的斜拉索将主梁的内力沿直线传至针状塔肢，较大的偏差力(特别是来自有最大偏心距的较长斜拉索的偏差力)传到塔肢的侧向。纺锤体结构能较好地抵抗塔．1溅柱的横向弯曲，其双肢给塔柱提供了必要的横向刚(a)效果图(b)桥塔度。因此，塔柱侧向塔肢约束了曲线

8、梁恒载所产生的扭矩。恒载和主梁上承受的垂直和水平力作用产图3阿拉伯联合酋长国阿布扎比的拱桥生的弯矩较小，结构体系处于平衡状态。主梁只需此外，外侧斜拉索面对拱也起到了稳定作用，通过这承担由非对称交通荷载产生的