开启桥和开闭屋顶开启系统综述

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1、开启桥和开闭屋顶开启系统综述奚鹰宋颖辉（同济大学机械与能源工程学院,上海201804）摘要本文主要围绕国内外开启桥和开闭屋顶的开启系统进行论述，图文并茂地介绍了其开启形式、工作原理、传动方案等。关键词开启桥；开闭屋顶；开启系统；机械传动1引言开启桥又名开合桥。也称活动桥。一种可将部分桥身转动或移动的桥梁。适用于陆上或水上交通不很繁忙而需通航较大船舶的河道或港口处。当船舶需要过桥时,暂时切断部分桥身〔一般在中部),船舶过桥后再行闭合桥身,恢复桥上交通。其优点是:桥墩可以做得较低,减少两岸引桥和路堤的工程量,节省造桥

2、费用。但开启桥操作时需要消耗较多电力,还必须增加机电设备和日常养护工作[1]。开启桥提供了一种高效的交通方式——横跨水路却不会挡住船舶而是能够为其提供通道，所以开启桥比其他固定桥梁更加重要。而其结构失效或者暂时性中断服务很可能会造成巨大的社会经济冲击，因此开启桥的可靠性评估和安全监控也成为值得特别关注的问题[2]。开闭屋顶是一种可开启的屋盖结构,它的部分或整个屋盖结构可以在短时问内移动或伸缩从而使建筑物可以在屋盖敞开与关闭的两种状态下使用。这种结构可以在需要的情况下将屋顶打开,从而更加有利于观察天象或者使建筑物内

3、外环境相同而让人享受到自然的天空,光线和气流;同样也可以在需要的时候将屋盖关闭,使内部的仪器或人免受风、雪、雨、寒流与热浪的侵袭[3]。它将一个完整的屋盖结构按一定的规律划分成几个可动和固定单元，通过特定的机械装置，使可动单元能够按照预期的轨迹移动，达到屋面开合的目的。开合屋盖不仅赋予建筑物动态美感，更扩展了其使用功能，目前世界上已建成的开合屋盖已超过100个，开合屋盖的设计越来越受到人们的关注[4]。2开启桥的开启系统根据开启方式,著名桥梁专家茅以升归纳了开启桥的类型,并指出天津“几乎各式皆备”。解放桥、金钢桥

4、属于“吊旋桥”,金汤桥为“旋转桥”,而金华桥则是“平拖桥”。本文中将开启桥分为以下几类：垂直提升式、立转式、平转式、水平移动式和其他新型式。2.1垂直提升式开启桥其特点是桥梁中间通航部分的一段桥身可做垂直升降活动；可通过配重达到自身平衡，动力只需克服阻力；开启方式较常用，结构安全度高。当船舶需要过桥时,通过操作将该活动段的桥身升起,待船舶通过后,再使该段桥身降回原位。升降桥多用于铁路桥梁,也可用于公铁两用的双层桥梁,当船舶过桥要求的桥下净空不大时,可将位于下层的铁路桥面提升至上层的公路桥面处,使桥上的公路交通不必

5、中断。由于垂直提升式开启桥开启方式较为简单，结构安全可靠，在国内外有着广泛的应用。世界上最早的升降桥是1894年建成的跨度40米的美国芝加哥的一座城市桥，名叫南霍尔斯特德街桥。目前，跨度最大的升降桥是美国纽约州斯塔滕岛和新泽西州伊丽莎白之间的奥瑟基尔桥，跨度170米，为单线铁路桥，建于1959年。2.1.1葛洲坝提升式活动桥如图1所示，该桥在我国是首次采用,是由我国工程技术人员自己设计、制造和安装的。从1980年建成投运以来,满足了大江截流和水轮发电机组重件运输的要求,同时为船闸通航和坝顶车辆通行提供了便利条件[

6、5]。活动桥由桥跨、提升主机、钢丝绳、平衡重系统、辅助设备和提升塔楼等组成。桥跨采用上承式栓焊结构,跨中高度4.385m,活动部分设计重量为200t,建成后实际重量约为193t。桥跨的4个提升吊图1葛洲坝水利枢纽活动桥点布置在桥架端梁外伸臂上,吊点纵向间距35m,横向间距11m,提升高度19.435m。采用2台双卷筒摩擦提升机起吊桥跨,2台提升机分别布置在船闸上闸首航道两岸的钢筋混凝土塔楼上,每台提升机的两个摩擦卷筒分别绕有6根提升钢丝绳,六者的一端通过吊梁与桥跨的1个吊点相联,六者的另一端与一套平衡重相联(桥架

7、升降时,平衡重在塔楼内的平衡重井中上下运动)。此外,还设置了桥跨升降的纵横向导承、上下锁定装置、对中装置、缓冲器及路栅等辅助设备[5]。2.1.2天津塘沽海门大桥如图2所示，该桥是1985年11月在天津塘沽区海河上建成的我国最大的城市公路开启桥。它的中间一孔钢梁长64米,重632吨,能垂直提升24米,5000吨级海轮可从梁下通过。无大船通过时钢梁下放,桥面与普通公路一样平直。驱动钢梁升降的是安装在两座钢塔楼上的提升机,它的性能特点是低速、重载、运行平稳[6]。开启桥机电系统由提升机、平衡机构、辅助机械和电气控制个

8、部分组成。提升机共分两组,分别置于活动孔桥跨两端塔楼顶层,每组提升机有两个卷图2海门大桥筒,每个卷简吊一个吊点,提升跨有个吊点,分别由个卷筒起吊。同一组提升机的两个卷筒保持机械同步,而电气系统又使桥跨两端提升保持同步电轴同步。每组提升机由拖动电机、同步电机即电轴电机、制动器、减速器、中间轴、卷筒组、手动装置及机座等组成。为了保证开启桥顺利升降和车辆行人安全通行,在桥上设有