扭转及偏心荷载作用下的结构分析毕业论文
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84内蒙古石油化工2014年第8期框架结构扭转不规则的处理实践及讨论闫雨,康宝玉(内蒙古新雅建筑设计有限责任公司,内蒙古呼和浩特O LO O O O)摘要:本文分析了在框架结构设计中控制扭转的两个指标,并结合实际工程讨论了处理框架结构抗扭转变形过大的方法。
关键词:框架结构;抗扭刚度;周期比;位移比中图分类号:T U398+.2文献标识码:A文章编号:1006—7981(2014)08一0084一03国内外历次大地震震害表明,平面不规则、质量与刚度偏心和抗扭刚度太弱的结构,在地震中会遭受到严重的破坏。
国内一些振动台模型试验结果也表明,过大的扭转效应会导致结构的严重破坏。
结构设计时主要通过限制两个指标来控制扭转,这两个指标即位移比和周期比。
1概念在《高层建筑混凝土结构技术规程》3.4.3有如下规定:结构平面布置应减少扭转的影响。
在考虑偶然偏心影响的规定水平地震力作用下,楼层竖向构件最大的水平位移和层间位移,A级高度高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.5倍;B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不宜大于该楼层平均值的1.2倍,不应大于该楼层平均值的1.4倍。
结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比,A级高度高层建筑不应大于0.9,B级高度高层建筑、超过A级高度的混合结构及复杂高层建筑不应大于0.85。
限制楼层位移比和限制扭转平动周期比两者虽然都和结构的抗扭有关,但关注的角度不同。
对楼层位移比的限制,关注的是结构实际承受的扭转效应;而限制结构扭转周期和平动周期的比值,其目的是对结构的抗扭能力大小的判断。
扭转周期过大,说明该结构的抗扭能力弱(注意,结构不一定有扭转,可能是完全对称的结构,如抗侧刚度过于集中在平面中部的框架一核心筒结构等),这类结构一旦遭受意、收稿El期:2014一03—18外的扭转作用,将导致较大的扭转破坏,结构设计中应尽量避免。
引言概述:本文是《扭转实验的实验报告(二)》。
扭转实验是一种用于研究材料的力学性质的实验方法。
在本次实验中,我们通过对不同材料的扭转实验进行了测试和分析,并总结了实验结果,以期进一步了解材料的力学性能和变形行为。
正文内容:一、实验目的:1.1研究不同材料在扭转载荷下的力学性能;1.2分析不同材料在扭转载荷下的变形行为;1.3比较不同材料的扭转刚度和扭转强度。
二、实验装置和材料:2.1实验装置:我们使用了一台扭转试验机进行实验。
该试验机能够提供控制扭转载荷的功能,并能够测量样品的扭转角度和扭矩;2.2实验材料:我们选择了不同种类的材料进行实验,包括金属材料、塑料材料和复合材料等。
三、实验方法:3.1样品制备:我们按照一定规格和尺寸制备了不同材料的样品。
样品的形状和尺寸应符合国际标准,以保证实验结果的可比性;3.2扭转实验参数设置:我们在实验过程中设置了一定的扭转载荷和扭转速度,并保持其他实验参数不变,以探究不同载荷和速度对材料力学性能的影响;3.3数据采集和分析:我们使用实验装置提供的数据采集系统记录样品的扭转角度和扭矩,并进行数据分析和统计。
四、实验结果:4.1不同材料的扭转刚度比较:我们对不同材料的扭转刚度进行了比较。
实验结果显示,金属材料具有较高的扭转刚度,而塑料材料和复合材料的扭转刚度较低;4.2不同材料的扭转强度比较:我们对不同材料的扭转强度进行了比较。
实验结果显示,金属材料具有较高的扭转强度,而塑料材料和复合材料的扭转强度较低;4.3不同材料的变形行为分析:我们对不同材料在扭转载荷下的变形行为进行了分析。
实验结果显示,金属材料变形较小且具有较高的弹性恢复性,而塑料材料和复合材料的变形较大且难以恢复;4.4不同材料的破坏形态观察:我们对不同材料在扭转载荷下的破坏形态进行了观察。
实验结果显示,金属材料在破坏前具有明显的塑性变形,而塑料材料和复合材料的破坏形态主要表现为断裂;4.5材料力学性能与组织结构的关系:我们分析了材料力学性能与其组织结构之间的关系。
简单建筑结构地震扭转效应研究[摘要] 建筑结构抗震动力计算方法是一个不断完善的过程,本课题主要通过对传统建筑结构抗震动力计算方法的分析研究及结构在实际发生地震动时的可能动力反应过程提出了简单结构在简单荷载作用下的扭转动力计算修正方法,即在水平地震动作用下,结构的扭转是绕质心的纯粹扭转和绕结构其它通长竖向构件偏心扭转的复合扭转,另外,本课题就偏心扭转的计算模型和方法进行了一定深度的探讨,相信对类似问题的科学研究会具有一定的参考价值。
[关键词] 建筑结构地震扭转效应1.引言建筑结构抗震动力计算本质上是分析建筑结构地震时的动力反应,求解结构相应地震反应时的内力。
从上世纪初开始,结构地震反应分析方法得到不断发展,从静力理论、反应谱理论、弹性动力理论发展到了弹塑性动力理论和减震控制理论,并注意到了随机振动理论的应用,概况起来主要分为静力、反应谱和动力这三个阶段。
随着人类认识水平的不断提高,建筑结构动力计算的方法更趋科学,但传统的计算方法在初始计算模型的建立过程中并没有把扭转作用考虑进去,本课题基于建筑结构传统动力计算的方法和特点,在初始计算模型建立时就把地震扭转作用考虑进去,从而形成对原来传统计算方法及结果的修正,并且从一定意义上来说增大了结构的抗震承载能力,同时对类似问题的科学研究也具有一定的参考价值。
2.建筑结构抗震动力计算基本原理建筑结构在地震动作用下会产生振动,包括平动振动和扭转振动,目前建筑结构抗震设计中,还是以考虑平动为主,而对于扭转则给出了一种设定条件下的的理论计算方法和一些控制指标[1]。
控制平动反应的计算理论比较成熟,而控制结构在地震作用下的扭转反应最核心的问题是如何合理地确定扭转分量的大小及如何把这种扭转分量考虑到结构抗震设计中去,目前工程设计中基本上还是以工程经验为主采用指标控制的方法,理论研究只是一种近似方法,还不是很完善。
由于目前国内外对地面运动扭转分量的强震实测记录很少,也未能给出定量的计算参数,地震作用计算中只考虑平动作用,并没有考虑扭转分量,按此计算的结构扭转反应肯定是不安全的。
抗损结构中构件扭转稳定性(构件屈曲强度)分析的开题报告一、选题背景与研究意义随着工程技术的发展,抗损结构已被广泛应用于建筑、桥梁、陆地和海洋平台,以及其他工程领域。
抗损结构在延长主要构件使用寿命、提高结构的可靠性、减少维护费用等方面具有显著的优势。
然而,在抗损结构中,由于其构造特性和外部荷载作用,构件的扭转稳定性(构件屈曲强度)成为影响其结构安全的重要因素之一。
构件的扭转稳定性是指构件在受到扭矩荷载作用下的能力,即构件在旋转时能够承受的最大转矩。
扭转稳定性的不足可能导致构件屈曲甚至破坏,从而使整个结构的安全性受到威胁。
因此,对抗损结构中构件的扭转稳定性进行深入的研究具有重要的理论价值和实际应用价值。
二、研究内容及思路本论文将结合目前国内外的相关研究成果,对抗损结构中构件的扭转稳定性进行深入研究。
具体内容包括:1. 国内外抗损结构的发展现状和研究进展,介绍常用的抗损结构及其特点和应用情况。
2. 对构件扭转稳定性的相关理论进行系统的归纳和总结,重点介绍构件扭转稳定性分析的基本原理、计算方法和影响因素等。
3. 选取典型的抗损结构,如混凝土加固结构、钢板混凝土结构、钢筋混凝土框架等,通过建立数值模型和试验模型,分析其构件扭转稳定性问题。
并通过仿真分析和实验对比验证,得出结论和建议。
4. 最后对本论文的研究成果进行总结和评价,并对今后的相关研究提出展望。
三、预期结果与创新点1. 对抗损结构中构件的扭转稳定性进行深入研究,并建立数值模型和试验模型,得出准确的扭转稳定性分析结果。
2. 基于分析结果提出有针对性的结构加固方案和设计建议。
3. 为新型抗损结构的设计提供理论依据和指导。
4. 为相关工程领域的研究提供新的思路和方法,具有一定的创新性。
建筑结构不规则中扭转效应改善论文摘要:随着时代的进步和社会经济的发展,不规则的建筑结构往往是不可避免的。
因此,对不规则结构不应一味地排斥、拒绝,只要深入领会规范的精神,把握住工程的实际情况,抓住优化设计方案,合理选择计算方法和计算参数,认真分析薄弱部位和地震力调整,强化抗震措施等设计环节,就能使不规则结构的设计问题迎刃而解。
前言建筑平面不规则、抗侧力构件布置不当及质量分布非常不对称都会引起建筑质量中心和刚度中心之间的偏心,地震时导致扭转而产生严重震害。
国内外历次大震震害均表明扭转问题的重要性。
对于抗扭转效应比较差的结构,如何通过方案调整,使结构的周期比和位移比满足要求,成为工程设计中必须解决的重要课题。
以下结合一个具体的工程实例,提出如何改善结构的扭转效应。
1建筑结构不规则的特征建筑结构的不规则特征主要有四类:(1)平面不规则结构:扭转不规则;凹凸不规则;楼板局部不连续。
(2)竖向不规则结构:侧向刚度不规则;竖向抗侧力构件不连续;楼层承载力突变。
(3)复杂高层结构。
(4)超规范结构:超高结构;超限结构;新型结构。
2建筑结构不规则的控制参数结构的不规则性是由多方面原因造成的,为了对建筑结构的不规则性进行评测、分析、控制,规范提出了一些重要的控制参数。
2.1周期比,是结构扭转为主的第一自振周期Tt与平动为主的第一自振周期T1之比。
周期比是控制结构扭转效应的重要指标。
控制周期比的目的是控制结构扭转变形要小于结构平动变形,控制地震作用下结构扭转激励振动效应不成为主振动效应,避免结构扭转破坏。
结构的周期比A级高层建筑不应大于0.9,B级高层建筑和复杂高层建筑不应大于0.85。
周期比不满足要求,主要通过改进结构设计方案,加强周边主体结构,弱化内部主体结构,提高结构抗扭刚度来解决。
2.2位移比(层间位移比),是指按刚性楼板假定计算楼层的最大水平位移(或层间位移)与该楼层两端平均水平位移(或层间位移)的比值。
位移比是控制结构不规则的重要指标。
·道路·铁路·文章编号:1009-6825(2013)24-0153-03车轮竖向偏心荷载对钢轨横向变形及扭转的影响收稿日期:2013-06-09作者简介:祁国通(1984-),男,在读硕士祁国通(西南交通大学土木工程学院,四川成都610031)摘要:采用有限元计算软件,建立了钢轨的三维实体力学模型,分析了竖向荷载在不同偏心值下钢轨的横向位移及扭转应力,结果表明,钢轨的扭转应力会对钢轨产生不利的影响,精度要求较高时应考虑钢轨的扭转变形和应力。
关键词:钢轨,三维实体,偏心荷载,扭转应力中图分类号:U213.4文献标识码:A1概述作为铁路轨道结构中最重要的组成部件,钢轨的受力情况十分复杂,在车轮荷载的作用下,钢轨会产生竖向弯曲等变形。
在以往的研究当中,一般是基于钢轨经典力学分析的方法,将钢轨假定为无限长梁,点支承或连续支承于下部轨枕或地基上,如图1所示。
由于为单一长梁,传统的方法仅能够求解钢轨竖向、横向等整体截面的位移及应力,而不能反映由于偏心荷载等作用引起的扭转应力以及钢轨内部局部的应力变化。
对于钢轨截面分析的一般理论求解,正常也仅考虑竖向荷载作用于钢轨中心对称位置的轨头面上,针对钢轨的扭转变形,则主要是考虑由横向作用力引起。
张永兴等为了细化钢轨的水平位移,在研究钢轨扭转变形过程中,考虑了竖向荷载偏心的影响,但为减少计算量,钢轨截面简化成方方正正的工字形状,即头部、腰部及底部视为三个矩形,分别计算三部分的扭转及惯性矩,通过计算由扭转引起的横向位移与横向力引起的弯曲位移叠加求得整体的水平位移。
事实上,即使在直线区段,车轮对钢轨的竖向载荷也并非作用于钢轨头部中心位置。
图2为现场调查的某轨道结构直线段钢轨上的光带示意图,可见轮轨接触位置偏向钢轨内侧,存在相应的偏心,同时,作用力也并非单点作用,而是形成具有一定宽度的轮轨接触面。
传统的简化方式已经越来越不适应高速铁路高精度的要求,且随着计算机技术的不断发展,对钢轨内部应力变化以及轨头局部位置位移的求解成为可能,本文针对直线上钢轨的竖向偏心荷载进行力学分析,采用有限元计算软件将钢轨考虑为三维实体,竖向偏心荷载按单一作用力施加于轨头内侧一定位置,以模拟和实际轨道结构更为近似的受力模型。
建筑结构设计忠的扭转问题与分析发表时间:2015-01-27T09:44:28.233Z 来源:《防护工程》2014年第11期供稿作者:刘易[导读] 大量震害表明,平面不对称或不规则的结构极易发生扭转脆性破坏,甚至导致结构整体倒塌事故。
刘易红谷滩园林建设集团有限公司江西南昌 330038摘要:本文主要在分析高层结构扭转破坏的机理、扭转变形的特点及引起扭转的主要因素的基础上,提出平面不规则结构抗扭设计建议,为实际工程设计提供一定的依据。
关键词:扭转;抗扭设计;位移比;周期比0、前言大量震害表明,平面不对称或不规则的结构极易发生扭转脆性破坏,甚至导致结构整体倒塌事故。
为了减小结构扭转变形和提高其抗扭性能,《建筑抗震设计规范》和《高层建筑混凝土结构技术规程》中都对结构扭转问题从周期比和位移比两方面做出了相关规定。
1、抗震规范和高规的规定1.1 周期比要求地震作用对结构的损害与扭转反应的大小有直接关系,扭转反应的大小又与地震的频率、地震扭转振动分量以及结构自身性能等有关:抗扭刚度较小的结构,其扭转周期必然较长,甚至长于结构平移周期。
地震时,这样的结构扭转反应一般会较大,不利于抗震。
因此高规要求将结构扭转周期与平移周期的比值进行限制,即周期比要求。
这也是概念设计中加强抗扭刚度的基本要求。
1.2 位移比要求结构是否规则、对称,平面中刚度分布是否均匀是结构本身的性能,可以用结构的刚心与质心的相对位置表示,二者相距较远的结构在地震作用下扭转可能较大。
由于刚心与质心位置都无法直接定量计算,抗震规范和高规都采用了校核结构最大水平位移与平均水平位移比值的方法,即位移比要求。
在楼板平面无限刚性的假定下,由结构某一条边缘的最大和最小位移变形平均后得到平均位移。
抗震规范和高规都规定了位移比超过1.2 为不规则结构,超过1.5 为严重不规则结构。
高规还明确要求在增加附加偏心距(5%L,L 为边长)的情况下计算校核位移比。
虽然这个规定只是宏观的控制,但是它比老规程有所进步,便于设计操作,在许多情况下这种控制是必要的,主要校核最大层间位移所在层即可。
第1篇一、实验背景扭转实验是材料力学中研究材料扭转性能的重要实验之一。
通过实验,可以了解材料在扭转过程中的力学行为,为工程设计提供依据。
然而,在实验过程中,可能会出现一些问题,影响实验结果的准确性。
本文针对扭转实验中常见的问题进行分析,并提出相应的解决方案。
二、实验过程中常见问题1. 试样制备问题(1)试样尺寸不准确:试样尺寸对实验结果影响较大,尺寸不准确会导致实验结果偏差。
因此,在制备试样时,要严格按照实验要求进行加工,确保尺寸准确。
(2)试样表面质量差:试样表面存在划痕、毛刺等缺陷,会影响实验结果的准确性。
因此,在加工试样时,要注意保持表面光滑,避免产生缺陷。
2. 实验操作问题(1)加载方式不正确:加载方式不正确会导致实验结果出现较大偏差。
在实验过程中,应按照实验要求进行加载,确保加载方式正确。
(2)实验参数设置不合理:实验参数设置不合理会导致实验结果不准确。
在实验前,应仔细分析实验原理,合理设置实验参数。
3. 数据处理问题(1)数据记录不准确:在实验过程中,应准确记录实验数据,避免因记录错误导致实验结果偏差。
(2)数据处理方法不当:数据处理方法不当会导致实验结果出现较大偏差。
在数据处理过程中,应采用合适的数学模型和方法,确保数据处理结果的准确性。
三、问题分析及解决方案1. 试样制备问题(1)针对试样尺寸不准确问题,可以在加工过程中使用高精度的测量工具,如千分尺、游标卡尺等,对试样尺寸进行精确测量。
(2)针对试样表面质量差问题,可以在加工过程中采用研磨、抛光等方法,提高试样表面质量。
2. 实验操作问题(1)针对加载方式不正确问题,应严格按照实验要求进行加载,确保加载方式正确。
(2)针对实验参数设置不合理问题,应在实验前对实验原理进行分析,合理设置实验参数。
3. 数据处理问题(1)针对数据记录不准确问题,应提高实验人员的责任心,确保实验数据记录准确。
(2)针对数据处理方法不当问题,应选择合适的数学模型和方法,对实验数据进行处理,提高数据处理结果的准确性。
建筑结构论文格式设计论文:试论建筑结构中的抗扭设计摘要:文章详细阐述了建筑结构中的扭转类型,全面分析了建筑结构中扭转问题产生的原因,进一步针对存在的问题提出完善建筑结构中抗扭设计的措施。
关键词:建筑结构扭转类型抗扭设计措施随着社会经济的发展和人们生活水平的提高,人们更加注重建筑的美观,复杂体型的建筑越来越多,对建筑结构设计也提出了更高的要求。
现在大部分建筑物由于建筑功能和立面效果的需要,往往形成结构规范所规定的不规则建筑,为了提高建筑物的抗扭能力,在这方面提出了很多定性、定量的要求,是控制结构扭转效应的重要指标;其控制的是侧向刚度与扭转刚度的相对关系,它的目的是使抗侧力构件的平面布置更有效、更合理,使结构不至于出现过大的扭转效应。
也就是说,周期比不是要求结构足够结实,而是要求结构承载布局合理。
一、建筑结构的扭转类型在建筑结构中,结构处于受扭的情况是不少的,但是处于扭转单独作用下的情况则不多,大多都是复合受扭。
过去在结构设计中,由于采用现浇钢筋混凝土结构,或截面尺寸较大的预制板构件,相当于弯矩、轴向力和剪力而言,扭转属于次要因素,往往可忽略其影响或者采用保守的计算和构造措施来处理。
随着高强材料的发展,在各种工程结构中广泛采用钢筋混凝土和预应力混凝土薄壁构件,结构跨度也不断扩大,以及抗震要求的提高,都使扭转的作用突出起来.因为结构的受扭情况极为复杂,分清结构的受扭的性质是构件抗扭设计的关键。
试验研究说明,根据扭矩形成的原因,结构的扭转可以分为以下两种类型:1、平衡性扭转在结构中,由于平衡条件引起的扭转成为平衡扭转。
例如支撑悬臂板的梁,由悬臂板荷载产生的外扭矩作用下,梁内不会发生内力重分布,梁的设计扭矩不能减小.因此在设计中必须用梁的抗扭能力来平衡外界作用的全部扭矩.2、协调性扭转在结构中,由于相邻构件的弯曲转动受到支撑构件扭转刚度提供的约束,而在支撑构件中引起的扭转称为协调扭转。
例如楼面梁支撑点的弯曲转动,使边梁受扭即属于协调扭转。
扭转及偏心荷载作用下的结构分析毕业论文目录第1章基本资料 (1)1.1 睿江大桥设计资料 (1)1.2 设计依据 (2)第2章方案比选 (3)2.1 初拟方案 (3)2.2 方案初选 (3)2.3 各方案的技术经济比较 (6)2.4 推荐桥型方案 (7)2.5 设计荷载及其组合 (8)2.5.1 主要设计荷载 (8)2.5.2 主要荷载组合 (8)2.6 设计基本参数 (9)第3章结构分析理论及成桥计算 (10)3.1 结构计算理论简介 (10)3.1.1 竖向荷载作用下的结构分析 (10)3.1.2 横向荷载作用下的结构分析 (10)3.1.3 扭转及偏心荷载作用下的结构分析 (10)3.1.4 空间分析法 (11)3.2 睿江大桥结构分析理论 (12)3.3 睿江大桥有限元模型 (13)3.3.1 材料参数 (13)3.3.2 模型结构的组成 (15)3.3.3 模型边界条件的模拟 (17)3.3.4 睿江大桥空间有限元模型 (17)3.4 悬索桥成桥状态静力计算 (19)3.4.1 结构“初始平衡状态”的确定 (19)3.4.2 满跨汽车荷载分析 (25)3.4.3 满跨人群荷载分析 (26)3.4.4 静风荷载分析 (27)3.4.5 温度作用分析 (29)3.4.6 移动荷载工况分析 (31)3.5 屈曲分析 (33)3.6 动力分析 (34)3.6.1 特征值分析 (34)3.6.2 反应谱分析 (39)3.6.3 时程分析 (39)第4章主要构件的设计与验算 (41)4.1 索塔设计 (41).WORD版本.4.1.1 国外已建成或在建的钢筋混凝土索塔 (41)4.1.2 尺寸的拟定 (41)4.1.3 索塔验算 (43)4.2 主缆的设计与验算 (44)4.2.1 主缆的材料及截面 (44)4.2.2 结构设计与受力分析 (45)4.2.2 主缆安全性系数验算 (48)4.3 吊杆的设计与验算 (48)4.3.1 吊杆的材料 (48)4.3.2 吊杆结构形式 (48)4.3.2 吊索安全性系数验算 (49)4.4 加劲梁设计与验算 (52)4.4.1 结构设计与构造 (52)4.4.2 结构受力分析及强度、刚度验算 (53)4.5 岩孔锚和索鞍的设计 (56)第5章施工组织设计 (58)第6章施工阶段仿真分析 (66)6.1 鞍座自由滑移施工分析 (67)6.2 鞍座固结施工分析 (73)6.3 鞍座顶推施工分析 (74)结束语 (79)致谢 (82)参考文献 (83)附录 (84).WORD版本.第1章基本资料1.1 睿江大桥设计资料设计标准:荷载:公路-I级+人群作用;桥面宽度:净9m+2×1.0m人行道,自行根据规设计其它细部构造尺寸;桥面纵坡:1%,对称设置,需采用圆弧线或缓和曲线连接,曲线设置需符合相关规要求;桥面横坡:1.5%。
气象情况:年平均气温20~30℃;月平均高温30.8℃;月平均低温7.3℃;最高温度39.6℃;最低温度-3.5℃。
地形地质条件:桥址处地面覆盖约2.0m碎石土层,其下为大围弱风化白云岩层。
其他信息:通航要求:IV-(1)。
本工程里程桩号及地面标高参见表1。
设计可不含桥台以外的引道工程。
表1 地面线里程桩号及地面标高.WORD版本.1.2 设计依据(1) 《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)(2) 《公路桥涵设计通用规》(JTJ D60-2004)(3) 《公路桥涵钢结构及木结构设计规》(JTJ 025-86)(4) 《公路悬索桥设计规条文说明》(JTJ 2002)(5) 《公路桥涵施工技术规》(JTJ 041-2000)(6) 《公路工程抗震规》(JTJ044-89)(7) 《公路钢筋混凝土和预应力混凝土桥涵设计规》(JTG D62-2004)(8) 《公路桥梁抗风设计规》(JTG-T D60-01-2004)(9) 《公路桥涵地基及基础设计规》(JTJ024-85)(10)《桥梁工程(上册)——立础编》(11)《桥梁工程(下册)——顾安邦编》(12)《桥梁毕业设计指导书》.WORD版本.第2章方案比选2.1 初拟方案根据桥址地形、地质、水文条件和技术标准的要求,拟订出不同体系、不同材料且各具特色,并可能实现的六个桥型方案图式:1. 86+158+86m三跨连续梁桥2. 88+154+88m三跨连续刚构桥3. 净跨183m的上承式箱板拱桥4. 净跨220m的中承式钢管混凝土拱桥5. 跨径264m的独塔单跨隧道锚混凝土加劲梁悬索桥6. 跨径90m+180m的独塔双索面斜拉桥2.2 方案初选从总体布局、环境协调、通航要求、技术先进性、施工可能性、景观要求、技术经济等多方面考虑后,选出以下三个图式来进行方案比选。
1)第一方案——三跨连续刚构桥(图1.1)图1.1 三跨连续刚构(1)总体布置和结构体系:此方案的桥跨布置为88+154+88m三跨变截面单箱单室连续刚构体系, 边中跨比为0.54。
该桥采用三向预应力体系,桥面宽度11.5m,桥面纵坡1%,对称设置,桥面横桥向设1.5%的双向横坡。
(2)主梁截面:箱梁根部梁高8.7m,跨中及端部梁高均为2.7m,从根部到跨中(两.WORD版本.端)箱梁底缘按二次抛物线变化,箱梁顶板宽11.5m,底板宽6m,翼缘板悬臂长为2.75m,底板厚度由根部向跨中从0.8m变化到0.3m,0号块距墩中心4m围箱梁顶板、底板厚度分别为0.3m、1m,腹板厚度由根部向跨中从0.6m变化到0.3m,采用C50混凝土浇筑。
(3)下部构造:连续刚构由于墩梁固结,即使在正常使用条件下,由于温度变化、混凝土收缩徐变、预应力及行车制动力等因素的存在,使得桥墩基础一直有水平力作用,若墩的抗推刚度大,则以上几项因素引起的次力将相当大。
本桥采用双薄壁墩身,壁厚2m .主墩墩高分别为44m、55m,具有较好的柔性,能够很好的适应连续结构的变形,从而减少了连续结构因温度变化、混凝土收缩徐变等因素在墩身中产生的次力。
主墩墩身外形尺寸为2m×6m,净间距5m,由于地质条件良好,故采用刚性扩大基础,基础高3m,每层台阶厚1m。
桥台采用重力式U型桥台。
(4)施工方案:本桥采用挂篮悬臂施工法,0号块和1号块采用搭支架现浇,然后挂篮悬臂浇筑施工,先边跨合龙再中跨合龙,墩身采用翻模法施工。
2)第二方案——上承式箱板拱桥(图2.2)图2.2 上承式箱板拱(1)总体布局和结构体系:此方案的桥跨布置为3×30m+183m+2×30m,其中主桥为净跨183m的上承式箱板拱,两边引桥均为标准跨径预应力混凝土简支T梁。
桥面宽11.5m,桥面纵坡1%,对称设置,桥面横桥向设1.5%的双向横坡。
(2)主拱圈:主拱圈采用上承式板拱悬链线无铰拱,净跨径183m,净矢高36.6m,矢跨比1/5,拱圈高度为2.9m。
拱圈由2个1.5m的边拱箱和5个1.4m的中拱箱组成,拱圈采用节段预制,现浇拱接缝与拱圈形成整体并受力。
为增大拱箱的整体性,除了在吊装点和立柱下设置横隔板外,在每隔3m的拱肋弧长处设置一横隔板。
(3)拱上建筑:拱上立柱为柱形,平面尺寸分为1m×0.9m和1m×1m两种。
在立柱与拱圈相接的地方设置有与拱圈同宽的垫墙,保证上部荷载能比较均匀的传递到每个拱箱,对于高立柱为避免应力集中,在此间还设有一定高度的底座。
对高度超过15m的立柱,.WORD版本.还设有横系梁。
立柱上为高0.75m的盖梁,悬臂长为1.95m。
其上是19孔10m跨标准预应力混凝土空心板,板高0.5m,中板宽1.0m,边板宽1.25m,桥宽方向需布置11块空心板,盖梁顶设横坡。
桥面板现浇上0.1m的防水混凝土桥面铺装。
(4)引桥设计:主桥一边为3×30m预应力混凝土简支T梁,另一边为2×30m预应力混凝土简支T梁。
T梁梁高2m,每跨采用7片预制T梁,盖梁顶设横坡,桥面板现浇上0.1m的防水混凝土桥面铺装。
(5)下部构造:拱座为长18m,宽11.5m,高15m的台阶形大体积混凝土工程。
主桥与引桥交接墩为直径1.8m的双柱式墩,其余引桥桥墩直径均为1.5m,基础采用刚性扩大基础,高2m,每层台阶厚1m,桥台采用重力式U型桥台。
(6)施工方案:主桥拱圈采用缆索吊装施工,主拱圈由工厂分段预制,试拼合格后通过运至现场缆索吊装。
主拱圈合龙后,开始修建拱上立柱,现浇盖梁,吊装预应力空心板桥面板,最后进行桥面系的施工。
引桥采用预制吊装预应力混凝土简支T梁。
3)第三方案——独塔单跨岩孔锚钢箱加劲梁悬索桥(图1.3)图1.3 独塔单跨岩孔锚钢箱加劲梁悬索桥(1)总体布局和结构体系:此方案的桥跨布置为2×30m+272m,其中主跨为272m的独塔单跨岩孔锚钢箱加劲梁悬索桥,由于边跨较短,并且地形较好,于是采用标准跨径预应力混凝土简支T梁。
桥面宽11.5m,桥面纵坡1%,对称设置,桥面横桥向设1.5%的双向横坡。
(2)主缆:主缆采用PPWS法施工的平行钢丝束股钢缆,全截面共33根束股,每股由127根直径 5.1 mm的镀锌高强钢丝编成。
主跨主缆垂跨比约为1/10,直径为0.0856 m2。
(3)吊索:主桥主跨的竖直吊索间距为9+32×8+16m,边跨不设吊索。
吊索为销接式, .WORD版本.为方便取材与施工也采用镀锌高强钢丝,其材料与规格与主缆相同。
(4)加劲梁:本桥加劲梁采用扁平钢箱梁截面型式,箱梁中部梁高2.25m,端部梁高,顶板厚14mm,底板厚12mm,顶板形成双向横坡1.5%,箱梁全宽16.3m。
(5)索塔:采用预应力混凝土门式框架结构,索塔桥面以上为56m,全高82m,塔柱为带倒角的空心箱形截面,顺桥向宽4.5m,横桥向宽3.2m,每边壁厚为0.8m,基础采用刚性扩大基础,高6m,每层台阶厚2m。
(6)锚碇:为提高经济效益,减小对山体的扰动,两锚碇充分利用地形,均采用岩孔锚。
(7)施工方案:先缆后梁,钢箱梁刚结后再桥面二期施工。
钢箱梁从东向西依次吊装,两边的端节段最后合龙。
江中采用浮运吊装,荡移曲外结合钢栈桥施工。
边跨预应力混凝土简支T梁采用工厂预制现场吊装。
2.3 各方案的技术经济比较表2.1 方案比选表.WORD版本.2.4 推荐桥型方案经过以上技术、经济比较,并结合桥梁设计的几大原则,推荐第三方案独塔悬索桥作为推荐桥型方案。
安全性:对于建成后使用的拱桥和悬索桥是十分安全的,如果说拱桥在施工阶段有一定危险,但也很少听闻悬索桥在施工及运营中出现过事故,故其安全性是有保证的;适用性:三个方案均具有适用性;经济性:三个方案中除推荐方案造价比较高外,另两个比较方案均比较经济,故经济性是推荐方案的一个软肋;美观方面:拱桥和悬索桥相对连续刚构桥来说更加美观,都是我国的传统桥型,拱桥古典优雅,和环境十分协调,而此悬索桥由于造型奇特,尤其是力学结构上比较新颖,受力明确,散发一种生机勃勃的朝气,十分有活力;环保方面:三者对环境的影响均不大,可能推荐方案的锚碇施工对地质有些影响,不过也是机械方面的小扰动,不存在环保问题;耐久性:推荐方案悬索桥的吊索需要更换,另外两个比较方案耐久性均.WORD版本.可以,其中拱桥应该是最好的。