桥梁设计创新
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桥梁施工中的创新工艺与技术随着城市化进程的加速,桥梁作为连接城市间交通和人流的重要枢纽,也在不断地发展和创新。
传统的桥梁建设技术已经难以满足现代社会的需求,因此创新工艺与技术在桥梁施工中扮演着重要的角色。
本文将介绍几种桥梁施工中的创新工艺与技术,以期展示其对桥梁建设的积极影响。
一、预制桥梁结构传统的桥梁建设方式往往需要在现场进行大量的浇筑和拼装工作,工期长、成本高且施工难度大。
而预制桥梁结构的出现,完全改变了这一状况。
预制桥梁结构是指将桥梁的构件提前在工厂内进行制作和装配,再运到现场进行安装的方式。
这种创新工艺极大地缩短了施工周期,降低了施工成本,并且还能保证质量的一致性。
此外,预制桥梁结构还能减少现场施工对环境的影响,提高了施工效率和安全性。
二、自愈性混凝土由于桥梁经常暴露在恶劣的自然环境中,例如大雨、高温等,传统的混凝土材料容易出现开裂、腐蚀等问题,从而降低桥梁的使用寿命。
自愈性混凝土的出现有效地解决了这一问题。
自愈性混凝土是指在混凝土中添加微生物或特殊的材料,使得混凝土能够自动修复开裂、腐蚀等问题。
一旦桥梁出现开裂,混凝土中的微生物或特殊材料会自动启动修复机制,填补裂缝,保持了桥梁结构的完整性和稳定性。
这种创新技术延长了桥梁的使用寿命,减少了维护和修复的成本。
三、建筑信息模型(BIM)建筑信息模型(BIM)是一种通过数字化技术,在建筑和工程项目中进行三维建模和数据管理的工作方式。
在桥梁施工中,BIM可以提供全面的工程数据和信息,实现各个环节之间的无缝衔接和信息共享。
借助BIM,设计师可以在虚拟环境中进行桥梁结构的优化设计,预测施工过程中可能出现的问题,并做出相应的调整。
此外,BIM还可以在施工过程中进行实时监测和控制,提高工程的质量和安全性。
这种创新技术在桥梁施工项目中的应用,不仅提升了施工效率,还降低了工程风险和成本。
四、智能监测系统桥梁的安全性一直是人们关注的焦点,而传统的桥梁监测手段往往需要人工巡视,耗时耗力且无法全面掌握桥梁的真实状态。
港珠澳大桥创新的例子引言港珠澳大桥是连接中国内地与澳门、香港的一座跨海大桥,被誉为工程史上的奇迹。
它不仅在设计、建造和管理方面创新突破了许多难题,也代表了中国在工程领域的实力和创新能力。
本文将探讨港珠澳大桥的创新之处,以及其中涉及的几个重要领域。
前期准备详细规划和设计在开始建造港珠澳大桥之前,需要进行详细的规划和设计工作。
这要求工程师们对桥梁的结构、承载能力和抗震能力进行全面的研究和分析。
他们还需要考虑到桥梁的使用寿命、运营成本和环境影响等因素。
通过充分准备和详细规划,工程团队能够提前预测并解决可能出现的问题,确保工程的顺利进行。
创新的材料和技术港珠澳大桥采用了一系列创新的材料和技术,使其成为一项世界级的工程成就。
- 高性能混凝土:用于桥梁的建造,具有更高的抗压强度和更好的耐久性,可延长桥梁的使用寿命。
- 高强度钢材:用于桥梁的主体结构,可以提供更好的承载能力和抗震性能。
- 高精密测量技术:用于测量桥梁建设过程中的变形和位移,帮助工程师们及时调整和纠正施工方式,保证桥梁的稳定性和安全性。
施工阶段的创新悬索桥建造港珠澳大桥采用了悬索桥的设计方案,这是一种创新的桥梁结构。
悬索桥可以通过悬挂在主塔上的钢缆来支撑主跨,使得桥梁的重量可以得到有效分散。
港珠澳大桥的主塔高度达到了270米,创造了世界上最高的悬索桥主塔纪录。
海底隧道建造港珠澳大桥的设计中还包括了海底隧道的建造。
这是一种在水下直接通行的通道,可以解决海面上的航道问题。
在海底隧道建造过程中,工程团队采用了盾构机的技术,通过在隧道前端掘进、施工和尾部回填的方式进行。
这种创新的建造技术使得海底隧道的建造更加高效和安全。
施工安全管理港珠澳大桥的建设过程中,工程团队高度重视施工安全。
他们采取了一系列创新的安全管理措施,包括: 1. 定期进行安全培训和演练,提高工人的安全意识和应急处理能力。
2. 严格执行安全操作规程,确保施工过程中不发生事故。
3. 使用先进的安全监测系统,及时掌握施工现场的安全情况,并采取相应措施。
江阴大桥设计理念江阴大桥设计理念是以创新、高效和可持续发展为核心,从美观、安全和环境友好等方面考虑,为江阴城市形象的提升和经济发展的需要而设计的。
首先,江阴大桥的设计理念是创新和独特的。
桥梁设计师充分利用当地的地理环境和文化特色,将传统的桥梁形式与现代的技术手段相结合,打造了一座独具特色的桥梁。
例如,大桥采用了跨座式桁架结构,这种结构形式不仅能够减少桥梁重量,提高承载能力,还能够增加桥面的通透感和舒适度,给行人和车辆提供一个安全、快捷和愉悦的过江通道。
其次,江阴大桥的设计理念是高效和便捷的。
大桥实现了多种交通方式的快速通行,不仅为车辆提供了畅通无阻的交通通道,还为行人和自行车提供了专用的通道。
而且,大桥采用了先进的智能化技术,例如智能交通控制系统和智能感应设备,可以实时掌握桥梁的交通状况,优化交通流量,提高通行效率,减少交通拥堵和交通事故的发生。
再次,江阴大桥的设计理念是安全和可靠的。
桥梁设计师在设计过程中,充分考虑了桥梁的结构强度、抗风、抗震等能力,保证了大桥的安全性和可靠性。
例如,大桥的桥面宽度和坡度合理设计,不仅方便了行人和车辆的通行,还确保了行人和车辆的安全。
同时,大桥还设置了护栏、防护设备和紧急救援设施,为紧急情况下的急救提供了保障。
最后,江阴大桥的设计理念是环境友好和可持续发展的。
在建造过程中,桥梁设计师注重减少对周围环境的影响,采用环保的材料和工艺,减少能源的消耗和废弃物的排放。
此外,大桥的设计还充分融入了绿化和景观元素,通过植物和艺术装饰,为大桥增添了生机和美感,提升了城市环境的品质。
综上所述,江阴大桥的设计理念是创新、高效和可持续发展的,旨在提升城市形象、促进经济发展,为市民提供安全、快捷和舒适的过江通道。
大桥的设计不仅注重美观和功能性,还注重安全和环境友好,体现了人们对于便捷生活和可持续发展的追求。
桥梁工程中的悬浮桥设计与施工悬浮桥是一种创新的桥梁设计和施工技术,在桥梁工程领域中逐渐受到关注和应用。
本文将对悬浮桥的设计原理、结构构造以及施工过程进行探讨,以期为相关领域的从业人员和研究者提供参考。
一、悬浮桥的设计原理悬浮桥是利用浮力原理和材料的结构特性实现桥梁横越的一种创新设计。
悬浮桥设计的关键在于材料的选择和结构的合理布局。
一般情况下,悬浮桥采用轻质材料制作桥面,增大材料的浮力和强度。
结构方面采用悬挂和支撑相结合的方式,使桥面得以悬浮在水面上。
二、悬浮桥的结构构造悬浮桥的结构构造包括桥面、桥墩和桥索等主要部分。
桥面是悬浮桥的承载部分,一般采用轻质材料制作,如高密度聚乙烯和钢结构等。
桥面上设置横向和纵向的支撑结构,确保桥面的稳定性和承载能力。
桥墩是悬浮桥的支撑部分,通常采用混凝土材料制作,通过合理的布局和固定方式,将桥面固定在桥墩上。
桥索是悬浮桥的悬挂部分,采用高强度钢索或钢缆制作,通过固定在桥墩上的连接点,将桥面悬挂在空中。
三、悬浮桥的施工过程悬浮桥的施工过程一般分为桥面制作、桥墩建设和桥索悬挂等几个主要步骤。
首先是桥面制作,根据设计要求选择适合的材料和制造工艺,对桥面进行加工和组装。
在桥面制作完成后,开始桥墩的建设。
桥墩的建设需要进行地基处理、模板搭建、混凝土浇注等工序,确保桥墩的牢固和稳定。
最后是桥索的悬挂,根据设计要求将高强度钢索或钢缆固定在桥墩上的连接点上,使桥面悬挂在空中。
四、悬浮桥的应用前景悬浮桥作为一种创新的桥梁设计和施工技术,具有重量轻、施工方便等优点,逐渐在桥梁工程中得到应用。
悬浮桥不仅可以用于一般的桥梁横越,还可以应用在紧急救援、军事装备等领域。
随着工程技术的发展和研究的不断深入,悬浮桥在桥梁工程中的应用前景将更加广阔。
总结:本文对桥梁工程中的悬浮桥设计与施工进行了简要的介绍和论述。
悬浮桥作为一种创新的桥梁设计和施工技术,在工程领域中具有广泛的应用前景。
通过对悬浮桥的设计原理、结构构造以及施工过程的探讨,希望能为相关从业人员和研究者在悬浮桥领域提供有益的参考和指导。
桥梁工程中的创新技术应用桥梁工程作为交通基础设施的重要组成部分,对经济发展和社会进步具有重要意义。
随着科技的不断进步,桥梁工程中创新技术的应用,为提高工程质量、提升施工效率和保障结构安全提供了有力支持。
首先,材料科学的进步为桥梁工程带来了新的发展机遇。
高性能混凝土、纤维增强复合材料和高强度钢材等新型材料的应用,使桥梁结构更加坚固耐用。
例如,高性能混凝土具有较高的强度和耐久性,能够承受更大的荷载和环境侵蚀。
纤维增强复合材料则以其轻质、高强、耐腐蚀等优点,逐渐在桥梁加固和新建工程中得到推广。
此外,高强度钢材的应用,不仅提高了桥梁的承载能力,还减少了结构自重,优化了设计方案。
其次,信息技术的应用大大提升了桥梁工程的设计和施工水平。
建筑信息模型(BIM)技术的引入,使设计师能够在虚拟环境中进行详细的建模和模拟,优化设计方案,提前发现潜在问题。
BIM技术还促进了各专业之间的协同工作,提高了设计精确度,减少了施工中的返工和浪费。
无人机技术在桥梁工程中的应用,也带来了显著的效率提升。
通过无人机进行航拍和扫描,可以快速获取施工现场的高精度影像和数据,及时发现和解决问题。
第三,智能监测技术在桥梁工程中的应用,为结构安全提供了有力保障。
智能传感器和监测系统的安装,使得桥梁结构的健康状况能够进行实时监测和预警。
例如,通过安装在桥梁关键部位的传感器,可以实时监测桥梁的应力、应变、位移和振动等参数,及时发现异常情况。
结合大数据分析和人工智能技术,对监测数据进行全面分析和评估,可以提前预测和预防结构风险,制定科学的维护计划,保障桥梁的长期安全运营。
此外,施工技术的创新也在桥梁工程中得到了广泛应用。
预制装配式施工技术的推广,使得桥梁构件可以在工厂内预制生产,然后运输到现场进行组装。
这种施工方式不仅提高了施工效率,减少了现场作业的安全风险,还提升了构件的质量一致性。
顶推施工技术、斜拉桥和悬索桥的施工技术,也在不断创新和发展,满足了不同桥梁结构的施工需求。
道路与桥梁工程的发展与创新道路与桥梁工程作为现代交通基础设施建设的重要组成部分,随着社会经济的不断发展和科技的进步,正在经历着前所未有的创新与发展。
在过去,道路与桥梁工程主要注重于基础设施的建设与维护,而如今,随着新材料、新技术的引入以及智能交通系统的应用,这一行业正在迎来新的挑战和机遇。
一、数字化设计与建造技术的应用随着计算机技术的不断发展,数字化设计与建造技术在道路与桥梁工程中得到了广泛的应用。
数字化设计软件可以帮助工程师们更准确地进行设计和规划,提高工程质量;而数字化建造技术则可以实现工程施工过程的自动化和智能化,提高施工效率、降低成本。
利用建筑信息建模(BIM)技术,可以实现对工程全周期的可视化管理与控制,有助于降低工程风险和提高施工效率。
数字化设计与建造技术还为工程的后续运营与维护提供了更为便捷和高效的手段,有助于延长工程的使用寿命。
二、新材料的应用随着新材料技术的不断发展,越来越多的新材料被应用到道路与桥梁工程中。
高性能混凝土、玻璃纤维增强聚合物(GFRP)、碳纤维等新型材料,其具有优异的耐久性、抗拉强度和抗腐蚀性能,可以帮助设计师们打造更为坚固和耐用的道路与桥梁工程。
绿色环保材料的应用也成为了当前道路与桥梁工程发展的一个重要方向,如利用再生建筑材料、无污染的施工技术等,来降低环境污染和资源浪费。
三、智能交通系统的应用随着智能技术的不断进步,智能交通系统在道路与桥梁工程中得到了广泛的应用。
通过引入智能交通系统,可以实现对道路交通的实时监测与管理,提高交通运行效率,减少交通事故发生率。
通过在桥梁结构上安装传感器,可以实时监测桥梁的变形和裂缝情况,提前预警潜在安全隐患。
智能交通系统还可以为道路与桥梁工程的运营与维护提供数据支持,有助于提高设施的运行安全性和可靠性。
四、生态环保设计理念的应用随着人们对环境保护意识的不断增强,生态环保设计理念也逐渐被应用到道路与桥梁工程中。
大量采用生态环保材料,设计绿色生态通道,修建生态桥梁等工程,使得道路与桥梁工程的建设更加环保,与周边自然环境更好地融为一体。
桥梁建筑的创意与设计理念桥梁建筑是现代城市交通体系中不可或缺的一部分,它们为人们提供了安全、便利、舒适的出行方式。
桥梁可以连接两岸的城市、两个场地以及连接人与人之间的连通。
随着建筑技术和设计理念的不断革新,桥梁的形态也不断发生着变化。
本篇文章将从桥梁建筑的创意和设计理念方面来谈谈桥梁建筑的发展和变革。
第一部分创意:桥梁建筑的源头桥梁建筑最开始是人们为了贯通行走和交通而建造的。
在古代,桥梁建筑的创意主要来源于现实需求。
无论是木桥还是石桥,设计师们都会根据当时的状况来进行设计和建造,比如木质结构的强度、石头选用的稳定性等问题。
在这个时候,桥梁建筑的设计师们能做到的也仅仅是选择一些已知的结构形式,然后按照惯例进行设计和建造。
这样的桥梁设计虽然不能算得上创新,但是它确立了建筑创意最基本的原则,即将设计与现实需求结合在一起。
第二部分设计理念:桥梁建筑具有人文精神现代桥梁建筑不再仅仅是为了单纯的交通需求而存在,而是成为了城市精神的象征。
桥梁建筑中的设计理念开始从简单的需求出发,转向具有更高层次的人文精神。
例如,大桥的设计中融入了宗教信仰的元素,可以增强人们的信仰感。
在桥梁的设计和建造中,设计师不仅仅要考虑到安全性和实用性,同时也要考虑建筑的美学价值。
桥梁建筑也开始越来越注重与周围环境的联系。
桥梁的造型和设计需要与自然环境和城市环境相协调。
在城市化进程中,桥梁建筑也逐渐成为了打造城市形象的一个重要元素。
不同的城市和场所,桥梁建筑的设计也应具有不同的风格,以此来反映城市的特点和文化。
第三部分环境保护:桥梁建筑在环境保护中的作用由于桥梁建筑会占用一定的土地,在工程建设过程中会导致一定的环境损失,因此,桥梁建筑在环境保护中的作用不容忽视。
在桥梁建筑设计中,环境保护的理念已经越来越被提起。
例如,在桥梁设计中,要尽可能减少地表开挖,减少环境损失。
同时设计师还要充分考虑桥梁对周围环境的影响,以降低可持续性的影响。
在设计过程中,桥梁的环保方案应该包括废水和废气污染的处理,废弃物的回收和再建利用,环境可持续性评估和环保在线监测等。
桥梁工程的创新与未来展望桥梁作为连接两地的重要交通工具,起着举足轻重的作用。
随着社会的不断发展和进步,桥梁工程也在不断创新和改进。
本文将探讨桥梁工程的创新和未来展望,展现其在实践中的重要性和潜在发展方向。
一、创新理念与技术1.1 材料创新材料的创新对桥梁工程具有重要意义。
新型的高强度钢材、复合材料和纳米材料等,不仅能够提高桥梁的承载能力和耐久性,还能减轻自重,降低对环境的影响。
此外,应用生物材料和可再生能源材料,也是未来桥梁工程发展的方向之一。
1.2 结构创新结构创新是桥梁工程的又一重要方面。
目前,越来越多的工程师开始将现代建筑和桥梁结合,创造出具有独特设计和美观外观的桥梁。
例如,斜拉桥、悬索桥和拱桥等,不仅具有较高的风险承受能力,还能赋予桥梁更多的艺术和文化内涵。
1.3 运维创新随着科技的迅速发展,桥梁运维也在不断创新。
借助传感技术和远程监测系统,工程师们能够实时监控桥梁的运行状态,预测潜在问题并进行及时维护。
此外,利用无人机等高新技术,也能够提供更精准的巡检和维护服务。
二、未来展望2.1 智能桥梁随着人工智能和大数据的不断发展,智能桥梁将成为未来的发展方向之一。
智能桥梁可以通过传感器和监测系统实时感知桥梁的运行状态,预测风险并提前采取措施。
此外,智能桥梁还可以配备自动驾驶技术,提供更安全、高效的交通服务。
2.2 绿色桥梁环境保护日益受到全球关注,绿色桥梁将成为未来发展的重要方向。
通过应用可再生能源和绿色材料,桥梁工程可以减少对环境的负担,降低碳排放,实现可持续发展。
同时,结合景观设计,打造生态友好型桥梁,提高周边环境的品质。
2.3 高效桥梁随着城市化进程的加快,交通拥堵越来越成为城市发展的难题。
因此,高效桥梁的研究和建设势在必行。
高效桥梁应具备更大的通行能力和运输效率,缩短行车时间,提高交通效率。
此外,采用智能交通系统和智能化管理手段,也是高效桥梁实现的关键。
综上所述,桥梁工程的创新和未来展望涉及材料创新、结构创新和运维创新等方面。
机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新现代旅游业的快速发展使得机场旅客量大幅增加,因而需要更加高效和创新的设计来满足乘客的需求。
机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新成为了一个重要的话题。
本文将探讨机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新,并分析其带来的益处。
机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新主要体现在以下几个方面。
首先,设计师通过合理的布局和空间规划,最大程度地减少了空间的浪费。
传统的登机桥通常由一个伸缩式的通道组成,这会占用大量空间。
而创新设计将多个伸缩的通道整合为一个模块化的结构,可以同时为多个飞机提供登机通道。
这种设计不仅减少了空间占用,也提高了航班的效率。
其次,机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新还包括多层结构的设计。
传统的登机桥通常只有一个楼层,而创新设计则引入了多层结构,提供了额外的空间。
这些额外的空间可以用于商业用途,如餐厅、商店等,也可以用于休息区、娱乐区等设施。
这样的设计不仅能够提供更好的服务体验,也增加了机场的经济效益。
此外,机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新还包括可移动式桥梁的引入。
传统的登机桥通常是固定在机场大楼的墙上,而创新设计将登机桥设计为可移动式的。
这种设计可以根据不同机型和登机需求的变化进行灵活调整,提高了登机效率和适应性。
同时,可移动式桥梁还可以在航班起降完毕后回到停放位置,减少了占用登机区域的时间和空间。
机场旅客登机桥的设计在空间利用上的创新带来了许多益处。
首先,通过减少空间浪费,创新设计使得机场能够在有限的场地上容纳更多的登机桥,提高了机场的处理能力。
这对于繁忙的机场来说尤为重要,可以有效缓解旅客拥挤和排队等待的问题。
其次,多层结构的设计为机场提供了额外的经济收益。
机场可以将多层空间租给商家,提供更多的购物和餐饮选择,增加了机场的利润。
同时,为旅客提供更多的休息和娱乐设施也提升了机场的服务质量和乘客满意度。
此外,可移动式登机桥的设计提高了登机效率和适应性。
桥梁设计技术创新论文摘要:近年来,我国的桥梁建设方面取得了显著的成就,但随着我国经济的迅速发展以及桥梁使用时间的延长,诸多桥梁问题日益暴漏出来。
这些问题的出现,使得我国日益意识到更行桥梁设计理念和创新技术研究的重要意义。
引言尽管近年来我国的桥梁技术取得了显著的进步,但是在其发展过程中仍然存在诸多的不足之处,诸如设计中对强度和耐久性考虑不协调,考虑强度多而考虑耐久性少;重视结构的建造而不重视结构的维护,疏于对桥梁结构日后的维护;重视强度极限状态而不重视使用极限状态,而结构在整个生命周期中最重要的却恰恰是使用时的性能表现等等。
以上这些例子不仅极大程度的反应出我国当前桥梁事故频发的重要原因,对于其基本的技术要求也达不到规范标准。
一、我国桥梁设计现状自上世纪80 年代末南浦大桥建成以来的10 多年间,我国的大型现代桥梁建设进入了一个成长和发展期。
资料显示,仅各种类型的斜拉桥一项,我国就已建成了100多座,成为世界上建造斜拉桥最多的国家。
斜拉桥、悬索桥和拱桥在跨度和数量上均已进入世界领先行列,有些桥梁已经达到世界第一。
江阴长江大桥的建成,标志着我国有了第一座超千米悬索桥,同时也使我们一跃成为世界上第六个能够建造千米级大桥的国家。
此外,已经建成通车的世界第一拱——上海卢浦大桥、正在建设的36 公里长的杭州湾大桥以及主跨1088 米超大跨度斜拉桥——苏通长江大桥,都说明我国桥梁建设不但技术水平有了进一步的提高。
另外从市场的角度看,随着我国国力的增强,基础建设事业的迅猛发展,我国的桥梁建设进入了一个建设的高潮期。
由于建设速度加快、设计周期不足以及设计理念陈旧等原因,我国的桥梁设计也暴露出一些问题,与桥梁建设的巨大成就形成鲜明的反差。
较突出的是设计理念不能适应社会进步和时代发展的要求,考虑工程本身、专业内部要求较多,甚至有为政绩而追求国内乃至世界第一的思潮,从社会功用、人与自然的和谐、环境保护角度考虑较少,环保意识、安全意识、管理意识不够;其次是“仓促”设计多于“用心”设计、“制作”设计多于“创作”设计、“粗放”设计多于“精细”设计,致使有特点有特色的设计少。
张弦梁结构在高速铁路桥梁工程中的创新设计及成功应用随着高速铁路建设的不断推进,桥梁工程作为重要的基础设施之一,起到了承载列车和保障铁路运输安全的重要作用。
在桥梁设计中,张弦梁结构因其独特的性能和优势,受到了广泛的关注和应用。
本文将从张弦梁结构的创新设计和成功应用两个方面进行探讨。
一、张弦梁结构的创新设计张弦梁结构是一种采用张拉预应力钢绞线的桥下梁构造形式。
其设计的创新点主要体现在以下几个方面:1. 梁桥的整体设计:传统的桥梁结构多采用拱形或梁板结构,而张弦梁结构则是通过悬挂在桥墩之间的钢绞线形成整体的空间弦杆,使得整个桥梁结构在应力分布和承载能力上具有更好的优势。
通过对张弦梁结构的创新设计,可以在满足桥梁承载要求的前提下,降低结构材料的使用量,提高工程的经济性和可持续性。
2. 钢绞线的运用:钢绞线作为张弦梁结构中的主要构件,具有轻质、高强、耐腐蚀等特点,可以有效地增加梁桥的承载能力。
在创新设计中,可以通过改变钢绞线的布置形式和张拉力度,进一步提高张弦梁结构的承载能力和抗震性能。
同时,钢绞线还可以在一定程度上改善桥梁的自振频率,减小振动对桥梁运行的影响,提高列车行驶的舒适性。
3. 施工工艺的优化:在张弦梁结构的创新设计中,需要考虑到梁桥的施工难度和工期限制等因素。
为了解决这些问题,可以通过采用悬吊式施工、预制梁段等先进的施工工艺来优化建设过程。
这些创新的施工工艺可以降低施工的难度和风险,提高建设效率,实现桥梁工程的成功应用。
二、张弦梁结构的成功应用张弦梁结构的成功应用主要体现在以下几个方面:1. 提高了桥梁的承载能力:相比传统结构形式,张弦梁结构采用了预应力钢绞线,可以有效地增加桥梁的承载能力。
在高速铁路桥梁工程中,经过实际应用验证,张弦梁结构能够满足高速列车的加载要求,保证了铁路运输的安全和可靠性。
2. 提高了工程的经济性:张弦梁结构在设计上采用了轻量化、节约材料的原则,可以降低工程的建设成本。
桥梁工程大作业:斜拉桥形式与设计xxxxxxxxxxxxxxx(xxxxxx学院土木工程专业)1斜拉桥形式1.1双塔三跨式双塔三跨式是一种最常见的斜拉桥孔跨布置形式。
双塔三跨式斜拉桥通常布置成两个边跨的跨度相等的对称形式,也可以布置成两个边跨的跨度不等的非对称形式。
边跨的跨度L1与主跨的跨度L2的比例关系通常取0.4左右。
根据已建斜拉桥的资料统计,一般跨度比L1/L2=0.35-0.5 。
另外,还可以根据需要在边跨内设置辅助墩,以提高结构体系的刚度,辅助墩的数量不宜过多,一般设置1-2个,数量过多,效果不显著。
由于双塔三跨式斜拉桥的主孔跨度较大,一般可适用于跨度较大的河流、河口和海峡。
1.2独塔双跨式独塔双跨式斜拉桥也是一种常见的孔跨布置方式。
独塔双跨式斜拉桥可以布置成两跨不对称的形式,即分为主跨与边跨;也可以布置成两跨对称,即等跨形式。
其中以两跨不对称的形式居多,也比较合理。
独塔双跨式斜拉桥的边跨的跨度L1与主跨的跨度L2的比例,通常介于0.6与0.7之间,由于他的主孔跨径一般笔双塔三跨式的主孔跨径小,故特别适用于跨越中小河流、河谷地及交通道路;当然,也可以用于跨越较大河流的主航道部分。
图1-1独塔双跨式斜拉桥图1-2双塔三跨式斜拉桥【上述参考书籍文献:桥梁工程/刘夏平主编•-北京:科学出版社,2005年第一版】 1.3斜塔单跨式斜塔单跨式斜拉桥又分塔后斜索采用地锚固定和无背斜塔两种类型,同时梁体由斜索水平合力引起的水平轴力必须由相应的下部结构来承受。
(1)地貌固定式地貌固定式斜拉桥受力特点是:①斜塔背后的斜索锚固定于岸边具有良好地质条件的地锚上,并与主塔共同承担主塔的索力。
②借助在地锚与索塔基础之间设置的压撑来平衡主跨斜拉索对主梁产生的水平轴向力。
(2)无备索斜塔式与地锚固定式相比,完全取消了斜塔背索,也省掉了地锚、压撑等构筑物和增添了桥型的景观。
其受力特点是:①全部结构自重及外荷重在外部上由塔基和边墩基础来承担。
浅析龙门大桥的设计创新桥梁是城市基础设施的重要组成部分,特别是大、中桥梁的建设对当地政治、经济等都具有重要意义。
因此,桥梁工程应根据所在地的作用、性质和未来发展需要,除符合技术先进、安全可靠、适用耐久、经济合理的要求外,还应按照美观和环保原则进行设计,考虑因地制宜、就地取材、便于施工和养护等因素。
本文以桂林龙门大桥的设计为研究对象,介绍桥梁方案构思、结构体系、施工方案、桥梁景观上的创新,为类似桥梁的设计提供借鉴。
标签:龙门大桥;设计;V腿连续梁;桥梁景观1 工程概况新建桂林龙门大桥工程全长1.495公里,东起铁山工业园铁山一路,跨漓江,向西与万福路东延伸段相接。
龙门大桥是万福路跨越漓江的重要节点,其中桥梁段长度为720m。
主桥桥型采用少支架施工的三跨预应力镂空式连续梁,跨径组合为65m+106m+65m=236m,横向为双幅桥梁布置。
2 主要技術标准(1)道路等级:主线为城市快速路;(2)桥梁结构的设计基准期:100年;(3)桥梁设计荷载:汽车荷载为城-A级,人群荷载3.5kN/㎡[1];(4)桥梁结构设计安全等级:一级;(5)桥梁标准横断面:人行道3m+非机动车3.5m+机非防撞护栏0.5m+机动车12m+中央防撞护栏0.5m+机动车12m+机非防撞护栏0.5m+非机动车3.5m+人行道3m;(6)桥面坡度:桥面最大纵坡为2.47%;桥面横坡:车行道及非机动车道向外2%,人行道向内1%;(7)通航标准:通航标准VI(2)级的通航标准,最高通航水位145.359m,通航净空8.8m,净宽82m;(8)设计水位:主线桥梁按百年一遇洪水频率,洪水位147.13m;规划漓江东侧堤园路按20年一遇洪水频率,洪水位146.31m;(9)环境类别:I类;(10)地震烈度:抗震设防烈度为6度,设计基本地震加速度为0.05 g;(11)防撞等级:SA,SAm;(12)桥面防水等级:I级。
3 方案构思在项目建设之初,建设方提出以下要求:(1)漓江上不建议采用高耸的结构物,避免破坏漓江原有的景观风貌;(2)桥梁跨径布置要满足通航要求;(3)由于漓江汛期长、水量大,需要尽量减少水中桥墩;(4)桥梁方案尽可能需要做到视觉通透;(5)桥梁方案需要很好地融入桂林山水的风景画面;(6)在满足以上要求的前提下尽可能节约造价,并减少日后运营养护的难度。
收稿日期:20200513;修回日期:20200608基金项目:中国铁路设计集团有限公司科技研究开发计划课题(7218126)作者简介:冯文章(1988 ),男,工程师,2015年毕业于北京交通大学桥梁与隧道工程专业,工学硕士,主要从事桥梁设计研究工作,E-mail:feng-wenzhang@㊂第65卷㊀第5期2021年5月铁道标准设计RAILWAY㊀STANDARD㊀DESIGNVol.65㊀No.5May.2021文章编号:10042954(2021)05009205包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥设计及创新冯文章(中国铁路设计集团有限公司,天津㊀300308)摘㊀要:包银高铁黄河特大桥在内蒙古磴口县境内跨越黄河主河道,主桥结构形式为(102+3ˑ178+102)m 矮塔斜拉桥,塔墩分离㊁塔梁固结体系㊂主梁采用单箱双室变截面预应力混凝土箱梁;桥塔采用双柱式矩形截面;每个索塔设8对斜拉索,斜拉索索体采用环氧涂层高强钢绞线,横向双索面布置;桥墩采用钢筋混凝土实心矩形截面,桩基础㊂通过有限元软件对结构的静力特性㊁抗震性能㊁车-桥耦合进行了分析㊂主要结论及创新点如下:(1)桥梁的强度刚度指标满足规范要求,抗震方案合理,乘车舒适性满足要求;(2)主梁和桥墩之间设置减隔震支座和粘滞阻尼器协同抗震,桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要;(3)大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置,解决了温度跨度大和纵向大位移问题;(4)主墩研发了承载力1.3ˑ105kN 的大吨位减隔震支座,相关成果可为类似工程提供参考借鉴㊂关键词:铁路桥;矮塔斜拉桥;有砟轨道;桥梁设计;桥梁抗震;减隔震支座;阻尼器;高速铁路中图分类号:U448.13;U448.27㊀㊀文献标识码:A㊀㊀DOI:10.13238/j.issn.1004-2954.202005130007Design and Innovation of (102+3ˑ178+102)m Extradosed Cable-stayedExtra Large Bridge of Yellow River Bridge onBaotou -Yinchuan High-speed RailwayFENG Wenzhang(China Railway Design Corporation,Tianjin 300308,China)Abstract :The main bridge of Baotou-Yinchuan Railway Bridge is designed as (102+3ˑ178+102)mextradosed cable-stayed extra large bridge across the Yellow River in Dengkou,Inner Mongolia with towerpier separation and tower beam consolidation system.The prestressed concrete box beam adopts singlebox double cell variable cross section.The bridge tower is designed as double column reinforced concretepylon.Epoxy coated high strength steel strand is used to connect the main girder and the pylon,and each pylon has 8pairs of stay cables.Horizontal double cable plane layout is employed.The pier is designed as reinforced concrete solid rectangular section with pile foundation.The static characteristics,seismicresponse and vehicle-bridge coupled vibration of the main bridge are analyzed with FEA software.Themain conclusions and innovations are as follows:(1)The strength and stiffness indexes of the bridgemeet the requirements of the code,the anti-seismic plan is reasonable and the ride comfort satisfies therequirements;(2)Seismic isolation support and viscous damper are installed between the main beam and the pier for coordinated earthquake resistance,and the pier meets the safety needs under frequent and rare earthquakes;(3)The large displacement telescopic device is combined with the rail telescopicregulator to solve the problem of large temperature span and large longitudinal displacement;(4)Themain pier adopts 1.3ˑ105kN large-tonnageseismicisolationbearing,andrelevantachievements can provide references for similarprojects.Key words:railway bridge;extradosed cable-stayed bridge;ballast track;bridge design;bridge seismic;vibration isolation support;damper;high-speed railway引言20世纪80年代,法国工程师Jacgues Mathivat最早提出了矮塔斜拉桥的概念㊂这种桥型在法国诞生之后,没有得到广泛应用,却在日本得到重视㊂日本于20世纪90年代建成了世界上第一座矮塔斜拉桥 小田原港桥[1],随后相继建成了屋代南和屋代北两座铁路桥[2-3]㊁冲原桥㊁蟹泽桥[4]㊁三内丸山桥[5]㊁木泽川桥[6]等㊂我国于2000年建成第一座公铁两用矮塔斜拉桥 芜湖长江大桥[7]㊂随后,矮塔斜拉桥在我国发展迅猛,相继建成漳州战备桥㊁同安银湖大桥等多座矮塔斜拉桥[8-11]㊂2011年,我国建成第一座铁路预应力混凝土矮塔斜拉桥 京沪高铁津沪联络线特大桥[12-13]㊂由于矮塔斜拉桥刚度大,经济性优,施工便捷,在铁路领域得到广泛应用[14-16]㊂商合杭铁路(94.2+220+94.2)m矮塔斜拉桥㊁福平铁路(144+ 288+144)m乌龙江特大桥[17]是其中典型代表㊂铁路矮塔斜拉桥跨度逐渐增大,但联长较短,对长联大跨矮塔斜拉桥缺少足够的研究㊂本文结合包银高铁磴口黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥,对高速铁路长联大跨矮塔斜拉桥的受力性能进行分析,为同类桥型在高速铁路上的运用提供借鉴㊂1㊀工程概况包头至银川铁路工程在磴口县南粮台村附近跨越黄河㊂桥位处左岸有库区围堤,为灌区和农田;右岸为鄂尔多斯低山台地㊂桥位处河道顺直,河宽2.7km,现状主槽宽约600m,主流靠右岸,河道比降为0.14ɢ,该段河势平缓开阔,为典型的库区冲积平原型河道㊂桥址区范围地址以细砂,粉砂,细圆砾土为主㊂磴口黄河特大桥采用ZK活载,双线线间距4.6m,有砟轨道,设计时度250km/h,主桥位于直线,3.5ɢ纵坡上㊂桥址区地震基本烈度8度,地震动峰值加速度0.2g,场地类别Ⅲ类,特征周期分区为二区,地震动反应谱特征周期为0.55s㊂2㊀主桥孔跨布置和桥式方案桥位处黄河规划通航等级为Ⅴ级航道,需满足通航要求㊂桥位处左滩扩宽,主槽进一步缩窄,河势无较大变化,主流靠近右岸㊂桥位位于三盛公库区闸前段,桥位处河道顺直,主槽窄深㊂从历年河势变化分析,右岸稳定,左岸边滩往河心发展,主槽略有萎缩㊂斜拉索加劲方式可有效提高主梁结构刚度,同时考虑通航要求㊁结构受力㊁方便施工㊁经济环保等各方面因素[18],决定采用(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥方案㊂主桥结构体系采用塔梁固结,塔墩分离形式㊂主桥全长738m,孔跨布置如图1所示㊂图1㊀包银磴口黄河特大桥主桥桥跨布置(单位:cm)㊀3㊀主桥构造3.1㊀主梁主梁断面如图2所示㊂主梁采用单箱双室㊁直腹板㊁变截面形式,梁高5.5~9.5m,边支点等高段长27.5m,中支点等高段长9m,跨中等高段长29m,变高段长700m,按二次抛物线变化㊂箱梁顶宽13.3m,底宽10.8m,中支点附近箱梁顶宽局部加宽至17.2m,底宽加宽至14.0m㊂顶板厚度除梁端为110cm㊁中支点附近为100cm外,其余均为42cm㊂底板厚度50~163.8cm,底板底部按二次抛物线变化,中支点局部加厚至2m㊂边㊁中腹板厚度均按照50cm~ 70cm~90cm折线变化,中支点腹板局部加厚到110cm㊂全联在端支点㊁中支点㊁跨中处共设置9道横隔板,边支点隔板厚2.45m,中支点隔板厚4.0m,跨中隔板厚0.4m,所有横隔板均设过人孔㊂斜拉索锚固点位置设0.8m宽的半横梁,以提高主梁截面的横向刚度和整体性㊂3.2㊀索塔增加桥塔高度可有效提升主梁刚度[19],本桥梁顶面以上索塔高30m㊂为提高景观效果,塔柱外轮廓作圆形倒角处理㊂塔柱横向宽度均为2.0m,顺桥向宽39第5期冯文章 包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m矮塔斜拉桥设计及创新3.5m㊂塔柱下端无索区高19.1m㊂桥塔结构如图3所示㊂图2㊀主梁横断面(单位:cm)图3㊀索塔结构(单位:cm)3.3㊀索鞍为便于斜拉索通过,塔柱上部设置索鞍㊂索鞍由多根分丝钢管焊接而成,每根斜拉索穿过一个分丝管㊂索鞍两侧斜拉索通过单侧双向抗滑锚固装置实现抗滑的目的,抗滑移装置和钢铰线无相对滑移和断丝现象㊂3.4㊀斜拉索斜拉索横向为双索面布置,立面为半扇形布置㊂每个索塔设8对斜拉索,塔上索距1.1m,梁上索距约8m㊂斜拉索通过索鞍构造在索塔内通过,两侧对称锚固于梁体㊂索体采用环氧涂层高强钢绞线,抗拉强度标准值为1860MPa㊂3.5㊀桥墩桥主墩采用钢筋混凝土结构,实心矩形变截面,外轮廓做圆形倒角和凹槽处理,2号主墩为固定墩㊂边墩采用普通双线圆端形实体桥墩㊂3.6㊀基础主墩基础采用桩径2.0m的钻孔灌注桩㊂边墩基础采用桩径1.5m的钻孔灌注桩㊂3.7㊀附属设施由于桥体联长较长,温度跨度大,需设置温度调节器㊂桥体位于高烈度震区,需采用减隔震支座,考虑到采用减隔震支座会造成梁端位移增大,按照抗震设计控制梁缝并设置梁端大位移伸缩装置㊂桥体大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置㊂4㊀结构计算4.1㊀结构静力计算采用MIDAS CIVIL(2019)建立空间有限元模型,主梁㊁主塔㊁桥墩采用梁单元模拟,斜拉索采用桁架单元模拟,模型如图4所示㊂图4㊀有限元模型梁塔连接采用主从约束模拟,梁墩的支座连接采用弹性连接模拟㊂桥墩与地基的连接采用节点弹性支撑模拟㊂计算荷载包括恒载㊁活载㊁附加荷载㊁特殊荷载,对结构施工过程和成桥状态进行检算㊂对静活载挠度及梁端转角(考虑温度影响)进行计算分析,其中中跨挠跨比为1/1171,次中跨挠跨比为1/1309,边跨挠跨比为1/2914㊂梁端转角下挠度1.11ɢrad,反弯-1.32ɢrad㊂结果表明,在列车静活载和温度作用共同作用下,主梁竖向变形能够满足刚度要求㊂主梁应力值见表1,可以看出,各种荷载组合作用下,主梁各截面的应力㊁强度安全系数㊁抗裂安全系数满足TB10092 2017‘铁路桥涵混凝土结构设计规范“要求㊂斜拉索采用抗拉强度标准值为1860MPa的环氧涂层高强钢绞线㊂主力组合作用下斜拉索最大拉力4818kN,主力+附加力组合作用下斜拉索最大拉力5059kN;最小强度安全系数2.8;拉索疲劳应力幅90MPa㊂表1㊀主梁截面验算结果项目上缘正应力/MPa下缘正应力/MPamax min max min剪应力/MPa主应力/MPamax min强度安全系数抗裂安全系数上缘下缘主力15.6 2.317.6 1.2 4.0119.65-2.77 2.33 1.39 1.36主力+附加力19.20.817.80.6 4.0919.92-2.85 2.17 1.26 1.30 4.2㊀地震响应分析本桥联长较长,主墩较矮,桥址处地震基本烈度为49铁道标准设计第65卷8度,地震动峰值加速度为0.2g,属于技术复杂㊁修复困难的高速铁路特殊桥梁结构㊂抗震设防目标见表2㊂表2㊀主桥抗震设防目标地震类别主梁/主塔桥墩拉索支座基础运营阶段正常工作正常工作正常工作正常工作正常工作多遇地震弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏正常工作不发生损坏弹性工作设计地震弹性工作附属结构可发生轻微损坏,快速维修后可恢复工作弹性工作不发生损坏弹性工作不发生损坏支座纵横向限位装置剪断,球面摩擦副在水平向自由移动弹性工作罕遇地震基本处于弹性工作状态,可发生轻微损坏局部破坏,经维修后可恢复工作处于弹塑性工作状态,受力较大截面钢筋接近或达到屈服强度,混凝土局部开裂,经维修后可恢复工作弹性工作不发生损坏球面摩擦副在水平向自由移动,阻尼器㊁防落梁装置发挥作用钢筋接近或达到屈服强度㊀㊀通过抗震方案设计比选,确定采用阻尼器+减隔震支座的方案,阻尼器与减隔震布置如图5所示,阻尼器参数如表3所示㊂图5㊀阻尼器布置示意㊀表3㊀阻尼器参数额定阻尼力/kN 额定行程/mm 阻尼系数/kN(m /s)速度指数数量/个5000ʃ3005000α=0.3214000ʃ42014000α=0.31610000ʃ30010000α=0.38本桥设计采用1倍多遇地震(考虑桥梁重要性系数1.5)时普通支座的水平反力作为减隔震支座的水平极限承载力,即当桥梁承受地震超过多遇地震水准时,支座的限位装置解除约束,减隔震支座发挥相应作用㊂桥体采用减隔震支座最大承载力1.3ˑ105kN㊂考虑到罕遇地震工况下桥塔㊁梁㊁减隔震系统协同运动,按多遇地震工况(考虑1.5倍放大系数)下计算桥塔截面配筋㊂采用以上设计参数,对结构进行多遇地震㊁设计地震及罕遇地震工况下的抗震计算分析,分析结果如表4~表8所示㊂表4㊀多遇地震墩底内力项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载多遇地震纵向多遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)2.64ˑ103 2.55ˑ1045.14ˑ1036.22ˑ1043.04ˑ1045.56ˑ1055.17ˑ1036.28ˑ1045.16ˑ103 6.41ˑ1042.99ˑ103 4.87ˑ1044.10ˑ103 6.91ˑ1041.31ˑ1043.62ˑ1051.59ˑ1044.59ˑ1051.55ˑ1044.58ˑ1051.34ˑ104 3.99ˑ1055.92ˑ1031.24ˑ105表5㊀设计地震墩底内力(减隔震支座+阻尼器)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载设计地震纵向设计地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)7.52ˑ103 1.19ˑ1053.05ˑ104 5.47ˑ1053.03ˑ104 5.57ˑ1052.98ˑ104 5.24ˑ1053.56ˑ104 5.98ˑ1058.11ˑ103 1.56ˑ1051.22ˑ104 2.62ˑ1052.68ˑ1047.80ˑ1053.24ˑ1049.13ˑ1052.72ˑ1047.67ˑ1052.52ˑ1047.44ˑ1051.05ˑ1042.51ˑ105表6㊀罕遇地震墩底内力(支座硬抗)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载罕遇地震纵向罕遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)1.34ˑ1041.63ˑ1052.95ˑ1043.48ˑ1051.49ˑ105 2.72ˑ1062.86ˑ104 3.26ˑ1052.59ˑ104 3.12ˑ1051.64ˑ104 2.60ˑ1052.51ˑ1044.97ˑ1056.54ˑ104 2.08ˑ1069.86ˑ104 2.57ˑ1068.89ˑ104 2.37ˑ1067.25ˑ104 2.09ˑ1063.45ˑ1047.28ˑ105表7㊀罕遇地震墩底内力(减隔震支座+阻尼器)项目联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2联间墩1主墩1制动墩2主墩3主墩4联间墩2荷载罕遇地震纵向罕遇地震横向纵横向剪力/kN 纵横向弯矩/(kN㊃m)1.13ˑ104 1.78ˑ1055.06ˑ1049.25ˑ1055.24ˑ1049.90ˑ1054.85ˑ1048.72ˑ1055.33ˑ1049.86ˑ1051.56ˑ1042.82ˑ1052.23ˑ104 5.53ˑ1054.07ˑ104 1.17ˑ1064.75ˑ104 1.33ˑ1064.16ˑ104 1.15ˑ1063.73ˑ104 1.16ˑ1062.42ˑ1045.59ˑ10559第5期冯文章 包银高铁黄河特大桥(102+3ˑ178+102)m 矮塔斜拉桥设计及创新表8㊀墩底抗震最大承载弯矩kN㊃m类别主墩纵向主墩横向弹性弯矩(多遇地震㊁设计地震)7.60ˑ105 1.62ˑ106屈服弯矩(罕遇地震)9.96ˑ105 1.98ˑ106由计算结果可知,多遇和设计地震工况下桥墩墩底弯矩均在墩底弹性弯矩以内,罕遇地震工况下桥墩墩底弯矩均在墩底屈服弯矩以内,说明桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要㊂4.3车-桥耦合分析为对列车过桥时的舒适性㊁安全性进行研究,本桥进行了车-桥耦合动力分析[20]㊂主桥前10阶自振特性如表9所示㊂表9㊀主桥前10阶自振特性阶数自振频率/Hz振型主要特点10.255塔梁纵飘20.470塔梁竖弯30.611塔梁横弯40.621塔梁横弯50.649塔梁横弯60.701塔梁竖弯70.832塔梁横弯80.868塔梁横弯90.990塔梁竖弯10 1.045塔梁横弯根据车-桥耦合动力分析的结果,当CRH3高速列车以200~300km/h的速度通过桥梁时,桥梁的动力响应均在容许范围之内,列车横向㊁竖向振动加速度满足均限值要求;当CRH3高速列车以200~250km/h (设计速度段)的速度通过桥梁时,列车乘坐舒适性指标可达到规定的 优秀 标准以上,以275~300km/h (检算速度段)的速度通过桥梁时,列车的乘坐舒适性也能够达到规定的 良好 标准以上㊂5㊀结论包银高铁磴口黄河特大桥为目前我国联长最长的高速铁路矮塔斜拉桥,结构采用塔梁固结\墩梁分离体系㊂对结构的静力㊁地震响应和车-桥耦合进行分析,结果表明,各项指标满足设计要求㊂主要创新点如下㊂(1)地震基本烈度为8度,地震动峰值加速度为0.2g,联长738m,为给桥墩和基础设计提供优化空间,在主梁和桥墩之间设置减隔震支座和粘滞阻尼器协同抗震㊂计算结果表明,协同抗震体系下,桥墩在多遇㊁罕遇地震下均满足安全需要㊂(2)大位移伸缩装置与轨道伸缩调节器合并设置,解决了桥体温度跨度大和减隔震支座引起的纵向大位移问题㊂(3)本桥主墩采用承载力130000kN的大吨位减隔震支座,支座进行了专门研发㊂包银磴口黄河特大桥计划于2020年开工建设, 2023年建成通车㊂参考文献:[1]㊀黎祖华.小田原港桥的施工[J].国外桥梁,1995(2):81-86.[2]㊀彭月燊.双线铁路PC斜拉桥屋代南㊁北桥的技术特点[J].国外桥梁,1996(1):1-6.[3]㊀严国敏.试谈 部分斜拉桥 日本屋代南桥㊁屋代北桥㊁小田原港桥[J].国外桥梁,1996(1):47-50.[4]㊀刘岚,严国敏.3跨连续部分斜拉PC箱梁桥 蟹泽大桥[J].国外桥梁,1996(2):18-20.[5]㊀Shinichi Tamai,Kenji Shimizu.The long spanned bridge for deflec-tion-restricted high speed rail-SANNAI-MARUYAMA Bridge[C].World Congress on Railway 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-精品- 桥梁设计创新 一、创新的思路 创新是桥梁发展的动力,是桥梁建筑艺术的灵魂,没有创新的艺术犹如一潭死水,没有一点活力,日复一日,终究会越来越腐朽。同时,创新也必须以实践为基础,也需要用理论来指导。作为设计人员,如何在设计中寻求创新,同时在创新的同时也能实现结构的合理呢? 1、设计人员应具有创新的意识,必须意识到创新的重要性和必要性。同时应具有创新的能力,掌握一定的创新技巧,要勇于突破定势思维,打破传统观念和经验的束缚,充分发挥主观能动性和想象力,不迷信权威,发展广泛的兴趣。创造力并不是在任何情况下都能自发地表现出来的,必须通过创新的素质教育和训练才能获得开发和提高。 2、设计人员应以本专业的基础知识为核心,建立起创造发明的“游击区”。使专业基础知识与其他知识相互渗透,共同结合成一个网络式整体结构。还应开发智能因素,包括培养精确的观察力,提高记忆力,培养注意力、想象力和操作能力。除了创造力之外,创造性人才还应具备创造精神和创造人格。创造精神主要包括有好奇心、探究兴趣、求知欲、对新事物的敏感、对真知的执着追求,勇于发现、发明、革新,有开拓进取、百折不挠的精神,这是一个人创造的灵魂和动力;创造人格主要包括创造责任感、使命感、事业心、执着的爱、顽强的意志和毅力,能经受挫折、失败的良好心态,以及坚韧顽强的性格,这是创造出成果的根本保证。 -精品-
3、桥梁设计中的创新必须以结构受力合理为基础,以满足功能要求为前提。力是创新应考虑的主导因素。因此,设计人员应掌握好力学知识,桥梁结构必须能明确反应力流,使力的传递途径一目了然。 4、由于美学具有相对性,人类审美观念是会发生变化的,桥梁美学设计实践应与人们不断变化的美学观念同步,创新不能脱离人类审美观念。桥梁设计人员应该对人们美学观念的变化具有敏锐的洞察力,美学观念的变化是微妙的,因此应不断以新的眼光观察这些微妙的变化,不能墨守成规,从这些微妙的变化中预测出美学观念的发展趋势,作为未来设计创新的依据。 5、要努力推进新材料与新工艺的发展,不断改进力学分析方法,提高分析技能、分析速度和准确度,在掌握好力学知识和分析手段的前提下,运用各种创新手段,充分发挥人的想象力和创造力,争取不断创造出结构更合理、更先进、更美观的桥梁形式以适应不断变化的美学观念。最后,还要注意总结前人的设计经验和教训,“前事不忘,后事之师”,学习前人并不是照抄照搬别人的劳动成果,也不是纯粹学习已经过时的结构形式,而是学习前辈在当时历史条件下的创新精神和创新方法。 二、创新的基本技法 1、组合法 组合法,是一种以综合分析为基础,并按照一定的原理或规则对现有事物或系统进行有效的综合,从而获得新事物、新系统的创造方法。 -精品-
组合法的内在原理很复杂,形式也多种多样。组合法在具体应用中可有多种形式,其中形态分析法、信息交合法、焦点法可广泛用于桥梁设计中。 (1)形态分析法 形态分析法是组合法中的经典方法,具体是指通过对各形态要素的各种组成形态进行排列组合,就可以获得各种可能的方案,根据桥梁功能、安全、经济、美观四要素,对各种方案进行筛选,选出合理的方案。 这里的形态要素不仅指事物的形状或表现,如事物的体积、外观形状、颜色、质地等,而且包括内部构造、组成机理等内在因素。形态分析法的本质就是排列组合。 (2)信息交合法 信息交合法,也称为魔球法,是利用不同的信息进行交合而获得新的设想。例如,钢架桥与上承式拱桥交合出现钢架拱桥,梁桥与下承式拱桥交合出现系杆拱等。 (3)焦点法 焦点法,即指定一个事物为中心(焦点),依次与罗列的各元素一一组合,得到多种组合方案。焦点可以是需要创新的事物,也可以是新技术、新思想等。如在悬索桥设计中,以“便于观赏周围景观”为目标,可将其与桥塔、桥面、锚碳等一一组合,在桥塔上面、人行道、锚旋部分等设观景合。 2、类比法 -精品-
类比法,是通过对两个对象之间某些方面的相同或相似之处进行比较分析,从而推出这两个对象在某些方面的相同或相似的方法。两事物相同或相似的属性可以是形状、结构、功能或原理。类比法的关键是发现和找出原型,从熟悉的对象类推出陌生的事物,从己知探索未知。 在人类社会的创造活动中,不断出现和完善了一系列建立在类比基础上的具体技法。这些技法包括综摄法、原型启发法、移植法、仿生法、等价变换法、中山正和法和中山-高桥法等。 (1)综摄法 综摄法是从已知的事物出发,将毫无联系的不同知识要素结合起来,从不同的角度分析未知的事物,从而使理想中的未知事物成为现实的过程。它是一种适用于集体创造的专业性技法,能较好地克服个体联想的局限性。 综摄法在桥梁设计中也占有举足轻重的作用,由于目前大多数桥梁的设计仍然由结构工程师来承担,但结构工程师由于所学专业的限制,在设计时往往将视野集中在较专业的领域,思路不开阔。如果设计中将多个领域专家的意见引入进来,在更广阔的领域展开问题,解决问题,结构工程师从中得到启发然后从更专业的领域选出合理的设想,这样设计出来的作品应该是既合理,又独特新颖的。 (2)原型启发法 原型启发法是指通过观察找到原型,在原型的启发下,产生新设想的技法。它是根据人的创造思维和运行方式,将偶然遇到的某些事 -精品-
物,经过观察和分析,突然间启发出灵感。它以创造欲望为前提,以类比为基础。 这种方法带有偶然性和机遇性。因此,创造发明人需要具有敏锐的观察力,不轻易放过在别人看来微不足道的现象,并及时把它与发明联系起来进行创造性思考。如早期的罗马人在做泥坯墙时,为了提高墙的抗裂强度,在泥土中掺入一定量的稻草。根据这一发现,法国园艺家蒙耶在用混凝土做花盆时在混凝土中放些钢条,这样钢筋混凝土便诞生了,这对桥梁建设具有革命性的意义。又如早期人类还没有造桥之前,利用深沟或河边被风吹倒的树干跨越深沟险壑,人们把这一原理运用到造桥技术中便有了最古老的桥——梁桥的出现。 (3)移植法 移植法是将其他领域的原理、方法等应用和渗透到研究领域,用以改造旧事物或创造新事物。将移植法运用到桥梁设计领域,可以对原有形式进行改造或创造出新的形式。 移植法的种类很多,可以是原理、结构、方法或材料的移植。如在修补沥青路面时,常需将原有沥青烤软,但用红外线加热或烧烤的方法均只对表面有效,难以使内部软化。在日常的生活中,人们利用微波炉却可以将食品内部迅速加热。于是,将微波技术移植到筑路机上,就可以达到修补路面时的软化目的,解决了筑路中的特定问题,通过发酵蒸制或烤制的面包松软可口,这种发酵技术中的关键是发泡方法,日本人铃木信一博士将这种发泡方法移植到水泥制品的生产中,发明了发泡混凝土预制件,广泛用作隔音保暖材料。又如有的专 -精品-
家设想将珊瑚生长的原理移植到桥梁施工中。碳纤维材料也被移植到旧桥加固中等。房屋结构中的覃形结构、薄壳结构也常用于桥梁设计中。 (4)仿生法 仿生法是目前在各种领域得到广泛关注的方法,它是通过模拟生物的结构、功能或原理等进行发明创造。生物在自然进化中,经历了亿万年的筛选、淘汰和改进,每种存活至今的生物都有独特的特点和功能,这些特点和功能便为人类向各种生物模仿、学习提供了很多机会。仿生最早是从形式上效法自然,桥梁的基本形式——梁、拱和吊桥都是从自然界现象中得出的。 但是,真正的仿生法并不是照搬形式,而是深入其内容,要采用其对于桥梁功能所适合的部分。鲁道尔夫•特劳斯泰参照水滴在重力作用下表面张力形成的造型,建议以充气壳体如倒置的水滴造型做桥梁的浮墩。 从本质上模仿自然目前还处于初级阶段,模仿自然需要对自然物的形成过程加以研究,从而实现真正意义上的仿生。 3、列举法 列举法是将研究对象的特点、缺点、希望点罗列出来,提出改进措施,形成独创性的设想。根据列举对象的不同,列举法可分为属性列举法、缺点列举法、希望点列举法、成对列举法、综合列举法等。 (1)属性列举法 是通过对研究对象进行分析,逐一列出其属性并以此为起点探讨对研究对象进行改进的方法,因此这种方法适合于旧事物的改造创 -精品-
新。研究对象的属性一般可分为名词、形容词和动词以及量词属性。然后从需要出发,对以上列出的属性进行分析、抽象、与其他物品进行对比,通过提问的方式来诱发创新思想,采用替代的方法对原属性进行改造。 (2)缺点列举法 是将事物的缺点具体地一一列举出来,然后针对发现的缺点,分析原因并提出具有针对性的改进方案。从而获得创造发明的成果。这种方法简洁高效,适合对产品的改造,但容易受已有事物的某些属性所束缚。 (3)希望点列举法 是通过列举事物被希望具有的特征,从而寻找创造目标和方向的方法,希望点有些是从缺点直接转化而来的,这种方法比缺点列举法优越的地方是它能从正面、积极的因素出发考虑问题,不受现有事物的约束,易产生较大的突破,能在更大程度上开阔思考问题的空间。 (4)成对列举法 是通过列举两种不同事物的属性,并在这些属性间进行强制组合,通过相互启发而发现发明目标,列出的两个事物互为焦点和参考物,因此成对列举法是在属性列举法和焦点法的基础上形成的,该方法利用列举法务求全面的特征,又吸取了强制组合法易于产生新颖想法的优点,更容易产生独特的创意。 (5)综合列举法 是针对所确定的研究对象,从属性、缺点、希望点或其他任意创