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認(rèn)證類型：個(gè)人認(rèn)證

認(rèn)證主體：雷**（實(shí)名認(rèn)證）

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IP屬地：湖北 上傳時(shí)間：2022-01-16 格式：DOC 頁(yè)數(shù)：14 大小：1.47MB 積分：20 舉報(bào) 版權(quán)申訴

1、懸?guī)Ч叭诵袠蛭?Jiri Strasky（捷克 譯/馮閱陳寶春懸?guī)蚴怯煞浅１〉幕炷翗蛎姘鍢?gòu)件在懸鏈線形的索上拼裝而成。這種橋的特點(diǎn)在于其連續(xù)互補(bǔ)的光滑曲線，曲線與環(huán)境融為一體。經(jīng)典的懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)缺點(diǎn)在于橋臺(tái)處需要承受非常大的水平力，這在很多情況下左右了這種結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性?；谶@一點(diǎn)，提出將拱和懸?guī)ЫY(jié)合起來(lái)形成自錨結(jié)構(gòu)的新體系。它有兩種形式，一種是懸?guī)е位驊业踉诠吧?，另一種彎懸?guī)蚝推焦敖Y(jié)構(gòu)?？傮w介紹懸?guī)蚴怯煞浅１〉幕炷翗蛎姘鍢?gòu)件在懸鏈線形的索上拼裝而成。對(duì)橋面板施加預(yù)應(yīng)力以增加結(jié)構(gòu)的剛度，并增強(qiáng)索的穩(wěn)定性。這種橋的特點(diǎn)在于其連續(xù)互補(bǔ)的光滑曲線，見(jiàn)圖1。 這種曲線形狀，是最簡(jiǎn)單最基本的結(jié)構(gòu)方

2、式，內(nèi)力傳遞明確，曲線與環(huán)境融為一體。這種結(jié)構(gòu)最大的優(yōu)點(diǎn)在于它們采用非常少的材料，并且不需要腳手架或支撐這些擾亂自然環(huán)境的工具進(jìn)行施工，因而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生較小的影響。因?yàn)闆](méi)有支座或伸縮縫，橋只需要極少的長(zhǎng)期養(yǎng)護(hù)費(fèi)。在1999年的匹茲堡國(guó)際橋梁大會(huì)上，對(duì)捷克和美國(guó)興建的這種橋型進(jìn)行過(guò)討論（Strasky J. 1999）。懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工中的難題以及在世界范圍內(nèi)推廣建設(shè)見(jiàn)文獻(xiàn)（Strasky J. 2005）。通常懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)的橋面板是由預(yù)制塊拼裝而成，預(yù)制塊采用雙T 形截面，連接處用隔板加勁。承重索和預(yù)應(yīng)力索布置在邊梁的凹槽內(nèi)（Strasky J. 2005）。橋面板在支撐處產(chǎn)生的局部彎矩，由一個(gè)設(shè)

3、計(jì)成部分預(yù)應(yīng)力構(gòu)件的現(xiàn)澆鞍來(lái)承擔(dān)。圣地亞哥新建成的Hodges 湖人行橋就是這種結(jié)構(gòu)類型的很好的例子。這座橋是目前為止世界上最長(zhǎng)的懸?guī)?，由三跨平均跨?00.58m 的連續(xù)懸?guī)ЫM成，每跨的跨中垂度為1.41m （Sánchez A. et al. 2008）。 從已建橋梁的受力性能和參數(shù)化動(dòng)力分析得出，懸?guī)蛎姘蹇梢愿p。所以，我們?cè)O(shè)計(jì)了一個(gè)新的截面形式，由薄的平板和外部索組成，體外索支撐平板并對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力（如圖2所示）。懸?guī)ьA(yù)制塊采用高強(qiáng)混凝土，體外索由鋼束外包不銹鋼管組成。在支撐處，鋼管和懸?guī)纬山M合截面以抵抗此處產(chǎn)生的彎矩，如圖3所示。 懸?guī)е位驊业踉诠吧辖?jīng)典的懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)缺

4、點(diǎn)在于橋臺(tái)處需要承受非常大的水平力，這在很多情況下左右了這種結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)性。基于這一點(diǎn)，發(fā)展了一種將拱和懸?guī)ЫY(jié)合起來(lái)的新體系。懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)由拱支撐或懸吊在拱上（見(jiàn)圖4和圖5）。結(jié)構(gòu)形成一個(gè)自錨體系，懸?guī)Мa(chǎn)生的水平力通過(guò)混凝土斜撐傳遞到基礎(chǔ)，與拱的水平分力平衡。由拱支撐的懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)在布爾諾科技大學(xué)經(jīng)過(guò)詳細(xì)的分析測(cè)試，接著將這種成熟的結(jié)構(gòu)體系應(yīng)用到捷克四座橋梁的設(shè)計(jì)當(dāng)中。美國(guó)俄勒岡州波特蘭市92m 長(zhǎng)的邁可勞林大橋采用懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)懸掛在兩個(gè)傾斜的拱上。 結(jié)構(gòu)體系圖4給出了支撐在單片拱上的自錨式懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)的發(fā)展過(guò)程?？梢悦黠@看出中間支撐的多跨懸?guī)б餐瑯涌梢孕纬晒暗男螤睿▓D4a ）。拱就充當(dāng)鞍，使得在后張拉期間和降

5、溫時(shí)，懸?guī)Э梢詮钠渖仙仙?，溫度上升時(shí)中間段懸?guī)в挚梢造o止。在初始階段，懸?guī)Ь拖褚粋€(gè)馬鞍支撐的兩跨鋼索，兩端固定在橋臺(tái)上（圖4b ）。拱承受自重、鞍狀部分的重量以及承重索的徑向力（圖4c ）。通過(guò)后張拉對(duì)懸?guī)┘宇A(yù)應(yīng)力，使其與拱構(gòu)成一個(gè)整體。懸?guī)У男螤钜约肮昂蛻規(guī)У某鯌?yīng)力可以改變，使得懸?guī)е械乃搅SR 與拱的水平力HA 相等。于是可以采用斜桿來(lái)連接懸?guī)Ш凸澳_以平衡水平力。水平力產(chǎn)生的彎矩HSR.h 可以由V .LP 來(lái)抵消。這樣就形成了一個(gè)只有豎向反力的自錨體系（圖4d ）。很明顯，懸?guī)б部梢詰业踉诠吧?。這樣就形成了幾種不同的自錨體系（如圖5）。圖5a 為拱固定在預(yù)應(yīng)力混凝土薄橋面板的地錨上

6、。拱不僅要承受自重和懸?guī)У闹亓?，還要承擔(dān)預(yù)應(yīng)力筋產(chǎn)生的徑向力。圖5b 展示了一個(gè)與圖4d 有著相似靜力特性的結(jié)構(gòu)。圖5c 為類似的結(jié)構(gòu)，對(duì)沒(méi)有懸吊在拱上的懸?guī)Р糠?，加上薄的預(yù)應(yīng)力混凝土塊，以增加其抗彎剛度。模型試驗(yàn)作者認(rèn)為懸?guī)е卧诠吧辖M成的結(jié)構(gòu)體系增加了懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)應(yīng)用的可能性。已進(jìn)行的一些研究證實(shí)了這一點(diǎn)。這些研究包括對(duì)這種結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的靜力和動(dòng)力分析，建立了靜態(tài)和全橋氣彈模型。試驗(yàn)證實(shí)了設(shè)計(jì)假定以及結(jié)構(gòu)在風(fēng)載作用下的特性，而風(fēng)載下的特性決定了整個(gè)結(jié)構(gòu)的極限承載能力。模型試驗(yàn)采用的是捷克比爾森市拉布薩河上的一座人行橋。該橋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用跨徑77m鋼管拱、橋面預(yù)制拼裝施工。靜力模型制作采用了1:1

7、0的比例。形狀見(jiàn)圖6及圖7。實(shí)驗(yàn)證明分析模型能夠準(zhǔn)確地描述結(jié)構(gòu)在使用荷載和極限荷載下的性能。實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果被運(yùn)用在以下介紹橋例的設(shè)計(jì)中。 捷克Olomouc 人行橋這座穿過(guò)R3508高速公路的人行橋建在捷克奧洛摩茨市附近。該橋是由拱支撐的兩跨懸?guī)?gòu)成（見(jiàn)圖8）。懸?guī)У拈L(zhǎng)度為76.50m ，由3.00m 長(zhǎng)的預(yù)制段拼裝而成，預(yù)制段由兩個(gè)承重索支撐，并對(duì)其施加預(yù)應(yīng)力（如圖9）。 預(yù)制的橋面板和尾部斜桿采用抗壓強(qiáng)度為80Mpa 的高強(qiáng)度混凝土?，F(xiàn)場(chǎng)澆注的拱肋采用抗壓強(qiáng)度為70MPa 的高強(qiáng)度混凝土。體外索由兩束31-0.6" 直徑鋼絞線穿入不銹鋼管制成。它們錨固在橋臺(tái)并偏離由拱頂和短拱肩墻

8、組成的馬鞍形部分。鋼管通過(guò)各預(yù)制塊相交處的螺栓與橋面連接。在橋臺(tái)，鋼索由地錨伸出的懸臂部分形成的短鞍支撐。懸?guī)Ш凸霸跇蚩缰斜舜诉B接。拱腳建在鉆孔樁井和微型樁基礎(chǔ)的地錨上。盡管結(jié)構(gòu)非常柔，但是當(dāng)站立或行走在橋上時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生不舒適的感覺(jué)。該橋建于2007年。捷克布爾諾拉特卡河上的人行橋另一座同類型的橋建在捷克布爾諾市的拉特卡河上。鄰近該橋有一座老的多跨拱橋。要求新橋也應(yīng)該是拱結(jié)構(gòu)，但卻要一跨跨越而沒(méi)有橋墩在河床里。由于極差的地質(zhì)條件，傳統(tǒng)的拱結(jié)構(gòu)因?yàn)橐挚咕薮笏搅Χ浅０嘿F。所以懸?guī)c拱結(jié)合的自錨體系成了理所當(dāng)然的選擇（見(jiàn)圖10）。 因?yàn)楹影妒怯晒爬系氖瘔ǔ?，橋臺(tái)應(yīng)建在墻邊。橋臺(tái)由幾對(duì)鉆孔樁井

9、支撐。后軸受拉力作用，前軸受壓力作用。這對(duì)力平衡了懸?guī)Ш凸爸械囊粚?duì)初始拉壓力。拱跨徑L=42.90m，矢高f=2.65m，矢跨比f(wàn)/L= 1/16.19。拱是由兩片距離變化而在拱腳處合攏的拱肋構(gòu)成。43.50m 長(zhǎng)的懸?guī)怯?.5m 長(zhǎng)的預(yù)制段拼裝而成。在橋的跨中部分，懸?guī)в傻偷墓凹鐗χ?。四根直徑?2-06" 的鋼絞線外包PE 管制成。預(yù)制段由于拱腹為弧形而具有不同的高度。懸?guī)Ш凸熬捎每箟簭?qiáng)度為80MPa 的高強(qiáng)混凝土。盡管結(jié)構(gòu)非常柔，第一振型頻率接近2Hz ，行人站立或行走在橋上時(shí)并不會(huì)產(chǎn)生不舒適的感覺(jué)。該橋建成于2007年。美國(guó)俄勒岡州波特蘭市邁可勞林大道人行橋邁可勞林大道

10、人行橋（圖12）是俄勒岡州波特蘭市區(qū)域混合使用的一座橋梁。該橋由懸?guī)蛎鎽覓煸趦蓚€(gè)傾斜的拱上構(gòu)成。懸?guī)У牡劐^通過(guò)斜桿與拱腳連接起來(lái)，形成一個(gè)自錨體系，僅在拱腳產(chǎn)生豎向反力（圖5c ）。橋面通過(guò)放射狀布置的吊桿懸吊在拱上，鋼拱為圓形。 懸?guī)蛎姘迨怯深A(yù)制段及混合橋面平板拼裝而成。在邊跨，預(yù)制段通過(guò)疊合梁進(jìn)行加固。恒載產(chǎn)生橋面拉力由承重索抵抗。對(duì)懸?guī)蛎姘迨┘宇A(yù)應(yīng)力用來(lái)抵抗活載產(chǎn)生的拉力。承重索和預(yù)應(yīng)力索都布置在復(fù)合平板內(nèi)。承重索由兩股直徑12-06" 鋼絞線組成，在施工橋面時(shí)進(jìn)行張拉，鋼絞線受現(xiàn)澆平板保護(hù)；六股直徑10-06" 的鋼絞線外包鋼管構(gòu)成橋面預(yù)應(yīng)力索。 邊緣鋼管和吊

11、桿組成簡(jiǎn)潔的懸吊系統(tǒng)（見(jiàn)圖11）。吊桿與從橋面懸出的橫梁結(jié)合，提供所需的行走空間。邊緣鋼管包含一根小拉桿來(lái)抵抗橫梁尾部的傾斜吊桿產(chǎn)生的側(cè)向力。在邊緣鋼管和橋面板之間建有欄桿，欄桿布置在吊桿所在平面內(nèi)以使橋面更寬。吊桿延伸出來(lái)作為欄桿的隔斷。該橋于2005年開始興建，建成于2006年9月。彎懸?guī)焦皹蚪陙?lái)，興建了一些引人注目的人行彎橋，這些橋的橋面板懸吊在懸架的內(nèi)邊緣或斜拉索上。然而，彎懸?guī)?、平拱橋、彎懸?guī)Ш推焦敖Y(jié)合的橋梁迄今為止還沒(méi)有修建。所以，我們決定研究這種結(jié)構(gòu)，并通過(guò)一個(gè)靜力模型驗(yàn)證這種結(jié)構(gòu)的受力性能。( k% 8 D6 j& H: ; 上面提到的彎曲結(jié)構(gòu)，需按照在恒載作用下

12、橋面板沒(méi)有扭轉(zhuǎn)力進(jìn)行設(shè)計(jì)。一種可能性是采用L 形鋼加勁橋面板，并且把橋面板懸吊在它們的頂部。索的線形設(shè)計(jì)成吊桿或鋼索通過(guò)橋面板的剪力中心。這種方法同樣用在懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上（見(jiàn)圖13）。 結(jié)構(gòu)采用非常薄的橋面板，橋面板由平板通過(guò)L 形鋼框架加勁構(gòu)成。豎向部分的頂點(diǎn)通過(guò)鋼管連接，鋼管內(nèi)布置鋼絞線。在后張拉階段鋼絞線會(huì)產(chǎn)生徑向力作用在結(jié)構(gòu)上（見(jiàn)圖13b ）。徑向力的豎向分力平衡恒載（圖13c ），水平分力形成彎矩平衡恒載產(chǎn)生的扭矩，并施加給結(jié)構(gòu)水平的徑向力（圖13d ）。因?yàn)閼規(guī)Ч潭ㄔ跇蚺_(tái)上，這些力就會(huì)在橋面板內(nèi)產(chǎn)生均勻的壓力。我們的設(shè)計(jì)是從上述方法中發(fā)展而來(lái)的。為了抵抗活載，我們必須增加額外的鋼索

13、，這些鋼索布置復(fù)雜。因此設(shè)計(jì)中增加了一個(gè)五邊形截面的扭轉(zhuǎn)剛度單元。從圖14可以看出結(jié)構(gòu)的布置。人行彎橋的45m 跨徑是指平面上橋梁中心線的半徑為45m 。橋面最大的縱坡在橋臺(tái)處為7%?；炷疗桨搴弯摿憾脊潭ㄔ诘劐^上。外部鋼索布置在扶手管道里，固定在端部的混凝土墻上，混凝土墻固定在地錨上。水平力由傾斜的微型樁承擔(dān)（見(jiàn)圖15a ）。 詳細(xì)的靜動(dòng)力分析證明結(jié)構(gòu)可以抵抗所有的設(shè)計(jì)荷載，第一振型頻率f1=1.437Hz。根據(jù)1988人行橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了強(qiáng)迫振動(dòng)，產(chǎn)生的最大加速度amax=0.578m/s2，非常接近允許的最大加速度alim=0.589m/s2。因此我們計(jì)劃采用兩個(gè)阻尼器，以保證行人站立或

14、行走時(shí)不會(huì)產(chǎn)生不舒服的感覺(jué)。所研究結(jié)構(gòu)的性能已通過(guò)一個(gè)1:6比例的靜力模型得到證實(shí)（見(jiàn)圖17和18）。為了減小縱向的水平力，彎懸?guī)Ш鸵粋€(gè)由具有相同布置的平彎拱一起進(jìn)行測(cè)試。很明顯實(shí)際的結(jié)構(gòu)也可以按照這種形式興建。懸?guī)У乃搅梢杂善焦皟?nèi)產(chǎn)生的水平力平衡（如圖15b ）。這樣結(jié)構(gòu)就十分經(jīng)濟(jì)。根據(jù)1988人行橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的分析證明，平彎拱的動(dòng)力特性和彎懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)相似，第一振型頻率f1=1.437Hz。為了簡(jiǎn)化模型的制作，懸?guī)У匿撓浜推焦坝娩摴艽?，鋼管固定在端部地錨上。鋼管由 L 形鋼加勁。它們的水平部分支撐混凝土平板，豎向部分支撐鋼管，鋼管內(nèi)布置鋼索。 為了保證模型相似性，彎鋼管和橫向的 L 形

15、鋼通過(guò)混凝土塊和鋼棒加載，它們代表結(jié) 構(gòu)的自重， 這些荷載懸吊在鋼結(jié)構(gòu)上。 活載通過(guò)附加的混凝土塊和放置在橋面板上的圓柱體 來(lái)施加。 模型的制作經(jīng)過(guò)詳細(xì)的監(jiān)控。結(jié)構(gòu)進(jìn)行了活載布置在 2x3 位置（如圖 17）和極限荷載 的測(cè)試（如圖 18） ?；钶d布置在左邊部分，右邊部分以及整個(gè)橋面板上。測(cè)量得到的變形和 應(yīng)變與靜力分析吻合得較好。最后，模型采用布置在兩個(gè)結(jié)構(gòu)上的極限扭轉(zhuǎn)荷載進(jìn)行加載。 最終證明兩個(gè)結(jié)構(gòu)具有足夠的安全系數(shù)。 結(jié)語(yǔ) 懸?guī)ЫY(jié)構(gòu)的持續(xù)研究工作由布爾諾科技大學(xué)土木工程系聯(lián)合布爾諾 Strasky, Husty and Partners 工程公司完成。 橋梁設(shè)計(jì)是根據(jù)捷克工業(yè)部研究工程 FI-IM5/128“高強(qiáng)混凝土先進(jìn)結(jié) 構(gòu)”進(jìn)行實(shí)施。研究得到了捷克教育部、青年體育部的財(cái)政支持，項(xiàng)目編號(hào)為 1M0579，并 得到了 CIDEAS 研究中心的積極參與。 參考資料 1 Strasky, J. 1999. Stress Ribbon Pedestrian Bridges. International Bridge Conference, Pittsburgh. 2 Strasky, J. 2005. Stress Ribbon and Cable-Supported Pedestrian Bridges. London: Thomas Tel