城市桥梁中间带景观设计(城市桥梁上部结构)
大家好!今天让小编来大家介绍下关于城市桥梁中间带景观设计的问题,以下是小编对此问题的归纳整理,让我们一起来看看吧。
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一、城市桥梁的加固技术?
许多城市的桥梁,通过多年的运行,不少桥梁出现了这样那样的问题:桥面破损、结构裂缝、承载能力不足、倾斜、沉降严重等等,都严重影响着桥梁功能的正常发挥。因此,及时对城市桥梁进行加固、修复、改造、完善,对保证城市交通通行、人们财产、人身安全等具有十分重要的作用。
一、城市桥梁加固的特点
城市桥梁的加固不同于新建桥梁,它是一项极其复杂的系统工程,须以原有基础为立足点,综合分析其客观条件,此外,加固结构多为新旧组合结构,我们在设计计算时需要考虑其协调性和整体性,在加固施工时还要充分考虑到原有结构物的影响。问题桥梁的质量因含有不确定因素,很难深入检查其质量,施工起来不安全;桥梁加固施工常常缺乏广阔的场地,其施工现场总是较为拥挤、狭窄,这也给施工带来了不便;另外,还要重视现有交通的畅通性,即在工程的进行过程中,尽量不中断或少中断交通。
二、城市桥梁加固的基本要求
鉴于桥梁加固工程的客观特殊性,其实施过程应从多方面加以重视,遵循多方面的要求:经济上,为了使直接经济效益和间接经济效益更加明显,加固费用总体上低于新建结构的费用;尽量减小对城市交通方面的影响;还应该充分考虑环境因素,为了适应一定的景观要求,外观上协调新旧两部分;最为重要的,就是技术方面,因固定的客观条件,方案设计与施工组织,其技术要求都非常高,因此,要充分利用原有结构构件,尽量减少对原有结构的损伤,满足各项使用要求,保证工程的可靠、安全、耐久;施工组织和方案设计,要尽量保证施工便捷、快速;还要充分考虑结构强度的折减,以便在处理新旧结构时,保证两者的整体一致性。
三、城市桥梁加固的设计原则
城市桥梁结构若出现明显病害并影响行车安全,必须予以加固,其改造设计要遵循以下原则:首先要认真调查原桥的详实现状,分析其具体病害,评定其结构状态;其次,加固设计应紧密结合施工方法,确保新旧结构连接可靠,协调发展;严格遵照《公路桥涵设计规范》,使得加固后的桥梁在使用荷载时,新结构的刚度、强度、裂缝宽度限值等都满足各项规范要求;验算加固结构的承载力时,结构的截面积,即为实际有效截面积,因为加固部分的应变滞后,还应考虑结构载加固时的实际受力情况;若加固后结构重量增大,则应验算被加固结构及桥梁基础;结构计算取决于结构上的实际受力状况;若进行超静定结构承载力验算,则考虑结构变形、实际荷载偏心、温度等因素造成的附加内力。
四、城市桥梁加固的工作步骤及注意事项
维修加固旧桥的步骤主要有:调查桥梁的现状并分析病害;查阅桥梁的相关历史资料,并分析现有交通状况;提出维修加固方案,并对其予以分析比较;最后确定方案并将其实施。
加固维修城市桥梁的过程中,有几个问题需要注意:
(1)准确判断原有桥梁的实际承载能力,提供可靠的依据,更好地服务于技术改造设计;(2)认真分析承载力不足的病因及桥梁病害,以便采取更好的措施;(3)某些桥梁虽只做上部构造的加固,也要深入调查研究其下部构造的承载能力和现状;(4)加固后需要评定其承载力,对加固效果进行检验,并定期观测,认真做好每次记录,为今后更好地改造桥梁技术积累经验;(5)加固设计尽量保证通车便利,不中断交通,尽可能做到施工和通车同时顺利进行。
五、城市桥梁加固的手段
1.加固前的裂缝修补工作
结构的病害多发生在裂缝上,当结构出现裂缝后,其美观性和耐久性均受到严重影响。故裂缝的修补十分重要,常用的方法有:
(1)表面处理或表面喷浆法。在微裂缝的表面上涂抹防水材料和填料,如聚合物水泥膏、弹性涂膜防水材料及水泥填料等。若裂缝宽度发生变化,考虑到结构所处的环境,应使用延性大的材料;若裂缝表面经凿毛处理过,可以喷射一层强度高并且密实的水泥砂浆,该保护层可封闭裂缝,在喷射前,需除去结构表面的剥离部分,用水冲洗清洁后即可喷浆。
(2)填充法。填充法多适用于比较宽的裂缝(0.5mm以上),先沿裂缝凿一条深槽,再嵌补各种粘结材料到槽内。若钢筋砼结构已经发生锈蚀,要先除去钢筋上的锈,再涂抹防锈底涂料,最后充填密封材料。
(3)注浆法。当向裂缝中注入水泥或树脂类材料时,可用脚踏或手动式输液泵。为了更好地控制注入量,我们多采用低压低速注入法。为了增强裂缝部位的整体性,注浆法也可以与钢抓钉并用。
(4)粘贴钢板封闭法。若钢筋混凝土构件出现主拉应力裂缝,可在处理完裂缝后,在裂缝处粘贴钢板,并用膨胀螺栓在钢板上加压,注意使钢板的粘贴方向与裂缝方向保持垂直。
2.桥梁结构和构件的加固技术
(1)桥梁上部构造加固增强技术
①桥梁上部构造加固增强技术
根据桥梁的承载能力的减弱程度和今后的使用要求,梁桥上部构造的加固主要有以下几种方式:
a.扩大原结构构件截面。为了提高结构的刚度和强度,可以采取增大构件的截面面积,达到加固目的。
b.外部预应力加固法。在新增构件或原有的构件上施加适当的初始应力,达到加固目的。依据预应力材料不同,可分为外部预应力钢束法和预应力拉杆加固法。
c.改变原结构的受力体系法。为了减少梁内控制截面峰值弯矩、提高承其载能力,可以通过改变桥梁结构体系,达到加固目的。可以把简支梁桥变成连续梁桥,或是在简支梁下增设支撑与桥墩,还可以在梁下增设钢析架等叠合梁或加劲梁。
d.外贴粘贴法。为了提高结构承载能力,在结构构件外部,通过粘合剂把钢板、型钢、玻璃钢等材料粘贴加固。但需要保证结构受力的可靠传递,粘贴钢板、型钢或玻璃钢的中间不得断开,两端须有可靠锚固,表面需要涂刷防锈漆并用环氧树脂封闭。
e.增加主梁法。若桥梁的墩、台地基稳定,只是部分主梁的承载能力不能满足要求,或者是桥宽等几何尺寸不够,可通过增设刚度大和承载能力高的主梁,使之与旧梁共同受力,这样车辆荷载的横向分布系数就会降低。
②拱桥上部构造加固增强技术
a.套箍法。若拱桥主拱圈出现严重侧墙外鼓和纵向裂缝,则可以采用这种方法。即在拱圈上加设由钢拉杆和钢板组成的板筋箍套,具体的实施过程为:将带有螺栓孔的钢板紧贴在空腹式的拱圈侧面,拱腹和拱背增加两三根带螺丝的钢拉杆;为了克服下拉杆因自重而下挠,可多设几道U锚杆;而对于跨中实腹段,可将上拉杆布置于之前凿开的桥面层之下。上、下拉杆均安设好以后,即可收紧螺栓,侧墙和拱圈的套箍作用力会变大。
b.锚喷混凝土加固法。对于拱顶填料薄的实腹式拱桥和砖、砼、石钢筋砼空腹式拱桥可采用这种方法。实施之前,需除掉混凝土及其它浮层,再用凿毛处理并清洗干净,钢销打入后,布设钢筋网,喷射一层砼即可。
c.桥台后加孔减载和增设抗滑水平支撑加固法。对于修建在软弱地基上的双曲拱桥,若出现拱座沉陷位移,上部构造出现拱轴线变形,便可采用这种方法。此法可抵抗拱桥的水平推力,对受损部位进行修补,从而提高桥梁的强度。具体做法有:加强拱脚部位受损的拱圈(或拱肋);修建台后支撑梁,以抵抗拱桥的水平推力;台后两端各增加小跨径引桥。
(2)桥梁下部构造加固增强技术
①扩大基础加固法。若基础埋置太浅或承载力不足,且墩台是砖石或砼刚性实体式,这种方法较为实用。为了扩大基础的承载面积,可以在刚性实体式基础的周围加石砌砼,需要注意的是:在拓宽范围内必须先打桩围堰;挖堰内土壤时,要保证旧墩台的安全,新旧基础结合要牢固,可以在施工时增设锚固钢筋。
②人工地基加固法。
若桥梁基础下面的天然土基松软,不易承受大荷载,或基础出现沉降,可采用人工注浆法或砂桩法。注浆法是在墩、台中心打入管桩或直向钻孔,通过管孔及孔眼,用力将各种浆液或加固剂注入土层中,浆液凝固会把原有松散的土结为防渗性能的整体,堵塞岩石裂缝。砂桩法加固既是将木桩或钢管打入基础四周的软弱土层中,拔出后再灌入干燥的粗砂,凝成砂桩。
③增补桩基加固法。为了增加基础稳定性,提高基础承载力,还可以在桩式基础周围打入钢筋砼预制桩或补加钻孔桩。此法适用于桩式基础加固的场合。对单排架桩式桥墩加固时,若在桩间加桩,就应对原有盖梁进行加固;若原桩距较小,可增加两排桩在原排架的两侧,成为三排式的墩桩。若桥台承载力不足,可在台前增加一排桩并浇筑盖梁,增浇的盖梁可单独受力,也可与旧盖梁、旧桩及新桩连接在一起,以分担上部结构传来的荷载。
六、结束语
总之,城市桥梁出现各种病害,不仅会威胁到行车安全,降低桥梁的寿命,还会影响市容环境,所以我们一定要充分重视对城市桥梁的加固改造工作。应在日常中加强对桥梁的检测和维护,及时发现问题,并采取经济合理的加固措施,提高桥梁的质量,保证城市交通的安全畅通。
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二、连接艺术和技术的桥梁?
下面是中达咨询给大家带来关于连接艺术和技术的桥梁,以供参考。
目前我国的“城市化”现象十分显著,而伴随着突飞猛进的“城市化”进程,亦产生了诸多的问题:如城市交通拥挤,混乱,人性空间的丧失等等。特别是城市步行化系统的破坏和缺失,不能不说是一个遗憾。步行桥是城市步行化系统中的一个重要环节。因为它造价低,结构简单,且与人的关系密切,应当成为“城市化”进程中的精彩一笔。然而现实情况却是绝大多数步行桥流于粗糙、平淡,千桥一面,处于遭轻视和忽略的地位。本文介绍了三个澳洲的步行桥实例,对现代步行桥设计的一些特点进行了初步的探讨,以期引起人们对当前步行桥设计的关注和思考。主张通过对步行桥的人性化设计,积极提升其艺术品质和技术含量,并保持对其美学品质的高度关注,使步行桥真正成为“连接艺术和技术的桥梁”。
1三座澳洲的步行桥
两年前,笔者游学于澳洲,常驻墨尔本,亦走访了悉尼,布里斯班,堪培拉等城市,感受到古老澳洲大陆的广袤和澳洲社会历史和现代共存,多元文化共生的迷人而丰富的特色。年轻的澳洲城市,保存完好的旧式建筑和最流行的现代风格建筑和谐共存,适宜人居的花园氛围令人赞叹。
给我印象较深的是每个城市的步行化交通系统,而步行桥则是此系统中不可或缺的一个要素。它们大都采用钢筋混凝土,钢和玻璃(顶棚——栏板)等现代材料,造型各异,新颖别致,而细节又十分精致,迥异于目前国内的步行桥设计,给人耳目一新的感觉,令人印象深刻。
澳洲城市一般面积较大,通常称为大都市圈。(以笔者熟悉的墨尔本市,其都市圈直径约60km,范围之大,出乎意料)。城市中心(CBD)亦被称为city,皆为高楼大厦,建筑密度极大,和周边地区较低矮和疏阔的街景形成明显的区别,CBD的轮廓十分鲜明。因为河流众多,桥梁亦为数众多。有几种类型的桥梁:1)人车混行的大桥,一般比较宽阔,正对city的中心干道。2)连接城市freeway(highway)的纯机动车大桥,行人一般不得通过。3)只供人行,休闲,欣赏河景的人行步行桥(footbridge)。本文谈及的是位于墨尔本city中心yarra河上两座有趣的步行桥及布里斯班市布里斯班河上的一座不知名步行桥。
1.1SouthgatePedestrianBridge步行桥,墨尔本市
由澳洲CCW公司设计,1989年建成。其建造目的是满足两岸的人行要求,且提供一种积极的休闲旅游资源,并探索人行桥和车行桥的本质区别。建造地点位于市区中心干道prince大道西侧,连接市中心yarra河南北两岸。因为连通两岸步行街,因而桥体并不垂直于河道,而成一定角度斜跨河道之上。主体结构为一弧形拱,一端位于yarra河中(设桥墩支撑),另一端直插南岸驳岸,北侧为一钢梁板式桥体连接北部驳岸和中央桥墩,整个桥梁犹如一道银色的彩虹横卧在yarra河上。弧形拱中央挂一三角形门式构件,步行桥面由此穿过,并形成一升一降,微微起伏的坡度。桥面采用钢结构,上铺杉木板,十分适宜人的行走、驻足和眺望。栏杆为别致的钢制内倾扶手,细节十分精慎。弧形拱亦在两支撑端作细微的变化,以更符合结构要求,亦更为美观有力。桥面的处理亦根据人行及自行车行做出不同的构造方式。总之,这是一座精致、美丽、耐看的步行桥,非常完美地实现了其建设目的,其图案亦出现于澳洲人文系列主题纪念银币中,足见人们它对的喜爱。
1.2WebFootbridge韦伯网桥,墨尔本市
由澳洲知名设计公司DCM设计的连接city北岸dockland新港区和南岸海事博物馆区域的步行桥。外形非常新颖前卫。靠北岸部分由银色的拱形金属网格构成。而横跨yarra河部分及南岸部分则由碗状断面的钢梁及间隔而有韵律的弧形拱构成。别致的网状金属结构非常引人注目。而中部开放式的碗状断面则可让人们完整地饱览yarra河两岸景色及南岸的开阔景观。
桥体平面呈自由曲线,在北岸入口处,有一大胆新颖的180O别针形弯道设计。这似乎也是步行桥可以将建筑师的想象力发挥至极点的一个证明。入口桥面由亚光不锈钢栏杆分成人行道和自行车道,入口转弯处,则由红色混凝土隔离墩隔离自行车和人流。
走过180O别针形弯道,路面不再细分,人与自行车混行。这似乎也表明了设计师的某种观点:在桥体平面复杂变化之处,道路将更加细化和明确,而在相对平缓的中央部分,则人车混行,反而增添一种轻松自在之情。
行走在桥中,如同穿行于一条巨龙(巨网)的内部。路面上斑驳的网影,以及透过网格而呈现的漂亮现代的高层豪华公寓,构成一种对人的感观、知觉的奇妙体验。为顾及网桥的完整性,路灯全部为地灯,置于栏板一侧。夜间,整桥犹如一条闪亮的游龙盘旋于yarra河上。
1.3PedestrianbridgeonBrisbaneRiver布里斯班河上的人行桥,布里斯班
此桥横跨布里斯班河,河中央置巨形桥墩,桥墩两侧采用不同的结构方式。一侧为拱形钢索拉吊桥面,另一侧为斜拉式,局部设小桥墩支撑。虽然结构方式较多,但由于桥面的统一,并不感觉零乱,相反显得丰富而有变化。平面亦呈曲线变化,使行人始终有不同的观赏方向,恰如步移景异。细节处理亦十分精当:局部设置遮阳板,以抵挡当地炙热的阳光;局部桥面设单侧挡板以屏蔽局部景相不佳处;内倾扶手栏板,局部钢制,局部玻璃。路面彩色沥青特殊处理。整个工程大量采用玻璃、钢材、铝板等现代建筑材料,形成丰富多变,现代感极强的人行桥,成为布里斯班河上的一景。
2现代步行桥的特点
由此,我们是否可以试着归纳现代步行桥的一些特点:
1)在保证安全适用的前提下,结构方式的多样化。悬索,拱结构,斜拉,甚至在一座桥上采用多种结构方式。
2)平面形式的自由化趋势。摆脱平直两点一线的方式,适当引入斜线,曲线,折线等,丰富桥梁的平面形式。亦可适当引导人的视线,使之不断变化丰富,以打破单调。
3)大量采用钢、玻璃、铝板等现代建筑材料,体现现代步行桥建筑简洁、轻快的特色。
4)注重细节设计:桥墩的形式,连接件的节点构造,扶手栏板样式,桥面的铺装构造,材料,路灯的形式位置等等,务求精美合理。
5)注重各材料色彩的搭配和变化。良好的色彩搭配对人的感观知觉作用十分强烈。
6)注意行人的感受及舒适度:如木板桥面的铺设,遮阳顶棚的考虑,除外部安全扶手外(1100mm高),内置符合人体尺度的800mm高栏杆等等。
3目前的问题和对策
目前,国内的“城市化”现象非常突出,随着城市的扩张,车辆的增长,道路的蔓延,交通问题日趋突出。行人日趋丧失了其领域感和安全感。人的尺度亦被车的尺度代替,造成了当前都市空间的日趋冷漠和场所感的缺失。而我们的规划建设者往往将注意力投向那些大型的市政建筑设施,而忽视了对交通空间本身及其周边设施的人性化处理。
以步行桥为例,无论是横跨河流或交通量大的街道,都为行人划出了一个特殊的领地,其安全性和领域感都得到保证,亦能提供一些诸如观赏、驻足等工能。且其功能结构要求较为简单,造价亦相对较低,应当成为“人性化空间”的一个突破口。但目前的现状是:步行桥不但没为城市增辉,反而处于被忽略的地位,成为临时性建筑的等同物。以下试对现存问题进行归纳并探讨解决的方法:
1)选址问题
步行桥具有引导分散人流的作用,因而它与人流集散场所的关系必须仔细推敲。最好与城市自身步行空间连成一体,以保持其完整性。yarra河上两桥皆正对非主要干道上,这样使步行桥脱离喧闹的城市主体交通,似乎更能实现其价值:提供安全的人性化空间。反观国内目前的步行桥位置,或位街道交叉路口的四角,或建于城市快速通道的侧面,前者因景观不佳而日趋衰落或消失,让位于地下通道,而后者易与机动车形成交叉,且饱受机动车噪音的干扰。
2)人性化
桥梁本身缺乏人性化处理:如桥面较高,步梯较长,自行车坡道更长,因而导致行人较少,而几乎无自行车过桥,利用率较低。
商业设施周围的步行桥缺乏与商业设施的便捷联系,可建立与商业设施二层的联系,甚至直接进入。应安装自动扶梯以解决天桥较高、人行费力的问题。
天桥可适当考虑加设顶盖,甚至四面封闭,以抵抗烈日的曝晒和冬季寒风的侵袭。另外,在材料和细节上,亦应体现人性化的措施。如桥面,除钢板、橡胶外,可采用木板,彩色沥青,特种地砖等等。而栏板亦可采用钢护栏、玻璃、铝板等。扶手除高栏外,可于80-90cm处设木扶手。
3)功能单一,缺乏情趣
目前的步行桥,基本起交通联系的作用,功能极为单一。能否在景观较佳及交通量不大之处,增加休闲的功能,如停留,观赏,远眺,聊天等。
4)形式与结构的陈旧
虽然桥梁的本质是起连接的作用,而其安全性亦被认为是最重要的问题。但它的确不能成为当前步行桥形式结构陈旧,千篇一律,千桥一面的理由。放眼国内各城市,少有令人耳目一新的步行桥作品。
从结构方式看,只知道设计“一条大梁”,少数几条运用非梁板式结构,亦是粗糙的“毛坯”品。看不到精致的细节,没有建筑造型,更无从形成良好的城市景观,甚至沦为景观的破坏者或无人问津的废弃物。
步行桥的结构相对简单,造价亦不会过大。特别是它与人的步行活动密切关系,有理由也最容易成为城市景观的亮点,成为地标性的景观设施(landmark),也有理由成为技术和艺术良好结合物(载体)。当前,我们面临如此千载难逢的建设机缘,实在应该改变一下我们的思维定式,适当地突出一下形式和美感,甚至,将其与所在城市固有的文化、历史特征紧密结合,真正成为“连接艺术和技术”的桥梁。
5)投入的增加
不可否认,上述所有措施,都会使投资增大:如新的结构形式的采用,新材料的运用,钢材,铝板,玻璃板材,各种连接工艺,节点的设计制造,自动扶梯的增加等,都会增加一次性投资。但相对于提供一个只具有通行功能的粗糙产品,缺乏维护又利用率低下,隔几年又被废弃拆除,增加的投资是值得的。而其美学价值及对步行者长期的视觉愉悦作用和对整体城市景观的价值提升,则是长期的和难以计算的。
6)设计者
所有上述期望的达成都有赖于设计者的实践。步行桥亦属桥梁建筑,多作为市政工程设计,方案较少进行招投标。小型的几乎不进行招投标。由于建设量的增加,工期紧迫,设计周期极短。设计院接到此类项目,总是安排几位熟手去做。没有时间去调研,亦没有精力去作有针对性的设计和推敲。当然,有时亦受制于“长官意志”和“现实技术条件”,因而只有因陋就简,导致目前千桥一面的现状。笔者认为,工程设计,若想作出优秀作品,其设计时间是必须得到保证的。如调研,总结,找思路,模型研究,建筑师与工程师甚至艺术家通力协作,对细节的推敲等等,均须花费极大的时间和精力。且上述设计活动的各个方面缺一不可。只有改变目前的运作方式,进行方案的招投标,并给予设计者相对充裕的时间,使设计力度大于制图力度,才能产生经得起时间检验的作品。
4展望
当然,近来我国亦有一些高水平的步行桥设计,但数量甚少。如广东佛山的东平河步行桥,亦称为“贝壳桥”,目前正在兴建。它新颖优美,气势不凡。桥塔为薄壳结构,以钢索斜拉钢箱梁作为主体。造型现代且具有永恒性,景观开阔,视野极佳。技术上考虑了遮阳、无障碍等措施。它必将成为未来大佛山的新地标,也对当前我国的步行桥设计具有极佳的启示作用。
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三、目前国内外桥梁多采用哪种结构,以及桥梁结构的发展趋势?
1.1.1 我国公路桥梁建设水平改革开放以来,我国公路建设事业迅猛发展,作为公路建设重要组成部分的桥梁建设也得到了相应发展,特别是近十年来,我国大跨径桥梁的建设进入了一个最辉煌的时期,一大批结构新颖、技术复杂、设计和施工难度大和科技含量高的大跨径桥梁相继建成,标志着我国的公路桥梁建设水平已跻身于国际先进行列。近几年建成的特大桥梁,不少在世界桥梁科技进步中具有显著地位。诸如正在建设的重庆朝天门大桥是世界最大跨度钢拱桥,并创造了该类型桥梁十余项世界第一;苏通大桥以主跨1088m为世界第一跨度斜拉桥,同时成为世界上连续长度最大的双塔斜拉桥;润扬长江公路大桥南汊悬索桥,以1490m跨度为世界第三大悬索桥;刚通车的杭州湾跨海大桥为世界第一长跨海大桥;万县长江大桥为目前世界上跨度最大的混凝土拱桥;此外江阴长江公路大桥、香港青马大桥,其跨度分别在悬索桥中居世界第四位和第五位;南京长江二桥、白沙洲长江大桥、荆沙长江大桥、鄂黄长江大桥、大佛寺长江大桥、李家沱长江大桥等特大桥的跨度名列预应力混凝土斜拉桥世界前十位。
一座座桥,实现了天堑的跨越,缩短了时间与空间的距离,美化了秀美山川,为我国疆域的沟通和经济的腾飞起着了重要的作用。
1.1.2 我国公路桥梁发展趋势 随着科技的发展,新材料的开发和应用,在桥梁设计阶段采用高度发展的计算机辅助手段,进行有效的快速优化和仿真分析,运用智能化制造系统在工厂生产部件,利用GPS和遥控技术控制桥梁施工。目前,我国桥梁建设正在与国际接轨,开始向大跨、新型、轻质和美观方向发展。
(1) 跨径不断增大
目前,世界上钢梁、钢拱的最大跨径已超过500m,钢斜拉桥为890m,而钢悬索桥达1990m。随着跨江跨海的需要,钢斜拉桥的跨径已经突破1000m,钢悬索桥将超过3000m。至于混凝土桥,梁桥的最大跨径为300m,拱桥已达420m,斜拉桥为530m。
(2) 桥型不断丰富
本世纪50~60年代,桥梁技术经历了一次飞跃:混凝土梁桥悬臂平衡施工法、顶推法和拱桥无支架方法的出现,极大地提高了混凝土桥梁的竞争能力;斜拉桥的涌现和崛起,展示了丰富多彩的内容和极大的生命力;悬索桥采用钢箱加劲梁,技术上出现新的突破。
(3) 结构不断轻型化
悬索桥采用钢箱加劲梁,斜拉桥在密索体系的基础上采用开口截面甚至是板,使梁的高跨比大大减少,非常轻盈;拱桥采用少箱甚至拱肋或桁架体系;梁桥采用长悬臂、薄板件等,这些都使桥梁上部结构越来越轻型化。
(4) 重视美学及环境保护
桥梁是人类最杰出的建筑之一,闻名遐尔的美国旧金山金门大桥、澳大利亚悉尼港桥、英国伦敦桥、日本明石海峡大桥、中国上海杨浦大桥、南京长江二桥、香港青马大桥,这些著名大桥都是一件件宝贵的空间艺术品,成为陆地、江河、海洋和天空的景观,成为城市标志性建筑。因此,21世纪的桥梁结构必将更加重视建筑艺术造型,重视桥梁美学和景观设计,重视环境保护,达到人文景观同环境景观的完美结合。
1.2 大跨径桥梁的分类与特点 对桥梁按结构体系分类是以力学特征为基本着眼点,以主要的受力构件为基本依据,可分为梁式桥、拱式桥、斜拉桥、悬索桥、刚架桥五大类。
1.2.1 梁式桥 梁式桥种类很多,也是公路桥梁中最常用的桥型,其跨越能力可从20m直到300m之间。公路桥梁最常用的大跨径梁式桥主要为预应力混凝土连续箱形梁桥(图1-1),70年代我国公路上开始修建连续箱梁桥,到目前为止我国已建成了多座连续箱梁桥,如一联长度1340m的钱塘江第二大桥和跨越高集海峡全长2070m的厦门大桥等,目前,我国预应力混凝土连续梁最大跨径为165m(南京二桥北汊主桥)。由于预应力混凝土连续箱梁它具有桥面接缝少、梁高小、刚度大、整体性强,外形美观,便于养护等在构造、施工和使用上的优点,近年来已成为建成较多的桥梁。其发展趋势为:减轻结构自重,采用高标号混凝土。随着建筑材料和预应力技术发展,其跨径增大,葡萄牙已建成250m的连续箱梁桥,超过这一跨径,也不是太经济的。大跨径梁桥的上部结构大多采用箱形截面,是因为箱形截面有较大的抗扭刚度,箱梁允许有最大细长度,同T形梁相比徐变变形较小。由于嵌固在箱梁上的悬臂板,其长度可以较大幅度变化,并且腹板间距也能放大,能适应各种使用条件,特别适合于预应力混凝土连续梁桥、变宽度桥,因此,箱梁能在独柱支墩上建成弯斜桥。
连续箱梁桥的施工方法多种多样,只能因时因地,根据安全经济、保证质量、降低造价、缩短工期等方面因素综合考虑选择。一般常用的方法有:立支架就地现浇、预制拼装(可以整孔、分段串联)、悬臂浇筑、顶推、用滑模逐跨现浇施工等。预应力钢束采用钢绞线,可以分段或连续配束,一般采用大吨位群锚。为了减轻箱梁自重,可以采用体外预应力钢束。虽然连续箱梁桥采用预应力混凝土建造,能就地取材、工业化施工、耐久性好、适应性强、整体性好且美观;这种桥型在设计理论及施工技术上都发展得比较成熟。但由于结构本身的自重大(约占全部设计荷载的30%至60%),且跨度越大其自重所占的比值更显著增大,大大限制了其跨越能力。还有大跨径连续箱梁要采用大吨位支座,如南京二桥北汊桥165m变截面连续箱梁,盆式橡胶支座吨位达65O0kN。这种样大吨位支座性能如何、将来如何更换等一系列问题有待研究。
1.2.2 拱式桥拱桥,在桥梁的发展史上曾经占有重要地位,迄今为止,已有三千多年的历史,当今亦因其形态美、造价低、承载潜力大而得到广泛的应用,也是大跨径桥梁形式之一,跨径从几十米到四百多米。我国大跨度混凝土拱桥的建设技术,居国际领先水平。拱桥的受力特点为拱肋承压、支承处一般有水平推力,按其建造材料来分,可分为圬工拱桥、钢筋(骨)混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥、钢拱桥等。
(1) 圬工拱桥最常见的为石拱桥,我国古代石拱桥建造就有很高的成就,如修建于公元606年的河北赵县安济桥,跨径37.4m,矢高7.23m,宽约9m,在跨度方面曾保持记录达1350年之久,且至今保存完好。圬工拱桥不便于实现工厂化施工,施工周期较长,相应的费用较高。同时,圬工材料尽管适合承压,但其自重相对于许用应力而言较大,因而不适于用作大跨度桥梁。
(2) 钢筋混凝土拱桥为拱桥的主要形式,它分箱形拱、肋拱、桁架拱。根据近年的实践,常用的拱桥施工方法有主支架现浇、预制梁段缆索吊装、预制块件悬臂安装、半拱转体法、刚性或半刚性骨架法。我国钢筋混凝土拱桥的发展趋势为拱圈轻型化,长大化以及施工方法多样化。刚建成的万县长江大桥为劲性骨架箱拱,跨径420m,居世界第一。
(3) 在我国自90年代以来,钢管混凝土拱桥(图1-2)迅速发展,现已建成跨径大于200m的十几座,最大跨径为2005年建成的重庆巫山长江大桥(主跨460m)中承式钢管混凝土双肋拱桥,为世界第一钢管混凝土拱桥。钢管混凝土钢管混凝土是在钢管内填充混凝土,使钢管和混凝土在受压方面实现优势互补:钢管借助于其内部的混凝土其抗压性能和稳定性得以增强;而内部的混凝土由于处于三向受压状态而使自身的强度得以提高。钢管混凝土更接近于一种新材料,具有强度高、塑性好、耐高温、耐腐蚀、抗冲击性能好等优点。它不仅在力学方面性能优越,而且在施工方面也有许多优点。例如钢管本身可以兼作模板骨架,不用拆模、支模,混凝土可以泵灌;钢管本身可以兼作纵筋和箍筋,卷制钢管较制作、绑扎钢筋骨架容易。
1.2.3 斜拉桥 斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一,目前为止建成或正在施工的斜拉桥共有40余座(图1-3)。大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。整体来说,我国斜拉桥设计施工水平已迈入国际先进行列,部分成果达到国际领先水平。目前,我国正建设的香港昂船洲大桥、建设将要通车的江苏苏通大桥,其主跨均达到1000m以上。我国至今已建成各种类型的斜拉桥100多座,其中有52座跨径大于200m,数量占世界第一。斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成主要承重构件,利用索塔上伸出的若干斜拉索在梁跨内增加了弹性支承,减小了梁内弯矩,受力特点为外荷载从梁传递到索,再到索塔。选择不同的结构外形和材料可以组合成多彩多姿、新颖别致的各种形式。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢、混凝土的。主梁有混凝土梁、钢箱梁、结合梁、混合式梁。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面,拉索材料有热挤PE防护平行钢丝索、PE外套防护钢绞线索。斜拉桥的施工方法主要采用悬臂浇筑和预制拼装。 斜拉桥优点:梁体尺寸较小,使桥梁的跨越能力增大;受桥下净空和桥面标高的限制小;抗风稳定性优于悬索桥,且不需要集中锚锭构造;便于无支架施工。斜拉桥缺点:由于是多次超静定结构,计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且技术要求严格。斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥有更大的跨越能力。由于拉索的自锚特性而不需要悬索桥那样巨大锚碇,加之斜拉桥有良好的力学性能和经济指标,已成为大跨度桥梁最主要桥型,在跨径200~800m的范围内占据着优势。
1.2.4 悬索桥 悬索桥是特大跨径桥梁的主要型式之一,其造型优美,规模宏伟,常被人们称为“桥梁皇后”。从1883年美国建成布鲁克林桥(主跨486m)开始,至今已有120多年历史。20世纪80年代末,世界上修建悬索桥到了鼎盛时期,建成跨径大于1000m的悬索桥17座。日本于1998年建成了世界最大跨度的明石海峡大桥(主跨1991m),将悬索桥跨径从20世纪30年代的1000m提高到接近2000m,是世界悬索桥建设史上的一座丰碑。我国在悬索桥建设方面犹如异军突起,1995年在国内率先建成了汕头海湾大桥(主跨452m),在近五年内,相继建成西陵长江大桥(主跨900m)、虎门大桥(主跨888m)、宜昌长江大桥(主跨960m)以及名列世界第四位的江阴长江大桥(主跨1385m),名列世界第五位的(公铁两用桥名列第一位)香港青马大桥(主跨1377m)等11座大跨度悬索桥。多年来,我们积累了丰富的悬索桥设计与施工经验,已建成的润扬长江大桥(主跨1490m),标志着我国悬索桥设计和施工水平已迈入国际先进水平行列。悬索桥由索塔、锚碇、主缆、吊索(或吊杆)和主梁(加劲梁)5大部分组成。主缆为主要承重构件,受力特点为外荷载从梁通过系杆传递到主缆,再到两端锚锭。主要材料为预应力钢索。
悬索桥由于主缆采用高强钢材,受力均匀,因此具有很大的跨越能力,但亦具有整体刚度小、抗风稳定性不佳产,费用高、施工难度大等缺点。此种结构当跨径大于800m时,方具有很大的竞争力。
四、关于桥梁设计和施工的规范都有哪些,希望能说的全面点,多谢!
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