大跨度桥梁及城市桥梁2
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
比吉斯克拉尔进步的是,莱内库格尔·勒科克(Leinekugel Lecocq) 已经认识到斜拉桥的一些机理:桥塔受压,主梁受压,吊索受拉,它 们组成稳定的三角形平衡子体系,斜拉桥受力就是多个这样三力平衡 子体系的叠加。据此原则设计的斜拉桥更接近现代斜拉桥了。
2015年版
尼亚格拉河瀑布桥
西南交通大学土木学院 沈锐利
类斜拉桥之三:空间索网体系斜拉桥 到19世纪末期,人们对悬吊-斜拉组合体系的兴趣逐渐减弱下来,
开始考虑其他体系。由于当时计算机还没出现,纯斜拉桥求解超静定 次数太高,学者们总是想将其改进,以便清楚地对结构进行内力分配。 1899年法国工程师吉斯克拉尔(Albert.Gisclard)发明该体系。
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
在19世纪30年代以前,由于所建纯斜拉桥不断的倒塌,且因为 法国工程师克劳德.纳维叶的调查研究结论,在悬索桥和悬索-斜拉组 合体系桥快速发展的期间,斜拉桥的发展却停滞下来;
纳维叶得出悬索桥优于斜拉桥结论,这个结论对于由他研究的 “地锚”结构说来无疑是正确的。显然,他的判断不适用于自身锚 固的体系,这类体系基础不受水平力。
斜拉支承使用不当,因 为其受力不明确; 悬索桥力学特性优于斜 拉桥。
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
19世纪30年代~20世纪50年代斜拉桥的新思路 类斜拉桥之一:矮塔斜拉桥 1837年英国工程师托马斯·马特里设计修建了Twerton桥。梁总 长70m,跨度16.8 m +36.6 m +16.8 m,桥面宽4.27m;主梁较高, 由铸铁桁架组成,支承于具有竖琴形的斜拉杆和竖直吊杆上,斜拉 杆和竖直吊杆由锻铸铁圆杆制成的;主梁是直接传递活载到基础的 重要结构;梁端部上拔力由锚固到桥塔上的螺纹杆承受。 该桥具有现代矮塔斜拉桥的特征。施工方法也跟现在差不多。
在法国跨Trieaux 河(Trieaux River)的莱扎尔德里厄桥( Lézardrieux Bridge )采用与吉斯克拉尔相似的体系,但他通过加劲梁受压来平衡 斜拉索的水平分力;除了主跨跨中拉索锚到另一塔上外(由此可以减 少梁的部分压力),其它索都锚到梁上,因此由梁承受压力,主跨跨 度为112m。
2015年版
世界上首座矮塔斜拉桥结构
西南交通大学土木学院 沈锐利
类斜拉桥之二:悬吊-斜拉组合体系 鉴于采用"单纯"斜拉索结构总是失败,但仍பைடு நூலகம்工程师对斜拉桥念
念不忘,于是把"地锚"的悬索桥与辅助的"自身锚固"的斜索桥结合起 来建造悬吊-斜拉组合体系。罗布林(John Augustus Roebling)设计的 尼亚格拉河瀑布桥(Niagara Falls Bridge)、辛辛拉地桥(Cincinnati Bridge)、布鲁克林桥(Brooklyn Bridge)等均是这种体系。
2000m? 3300m意大利墨西拿海峡大桥?
简约理论 挠度理论
有限位移理论 非线性有限元法
精细化计算
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
1.2.5 现代斜拉桥发展与建设
1.2.5.1 19世纪30年代~20世纪50年代前的斜拉桥发展
19世纪以前斜拉桥失败的原因总结: 超静定次数高,内力分析不够充分; 主要承载构件-拉索使用链环或者锻铁杆,强度太低; 过低估计了斜拉索垂度效应的影响。 纳维叶的调查研究结论影响
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
这种体系的特点是附加一根水平拉索来抵消斜拉索的水平力, 从而使主梁压力消失并因此而变得稳定。毫不怀疑,与悬索桥相比 这种桥的优点在于更直接地传递荷载,结构刚度增加,这种结构与 现代斜拉桥外观有很多相同之处,但受力体系不同,然而作为铁路 桥梁是有效的。法国及其殖民地用这种体系修建了很多桥梁。1909 年建成的主跨156m的卡塞格伦桥用192t的一个火车作了荷载试验, 变形只有跨度的1/1000。
悬索桥发展总结 主缆
2015年版
加劲梁
西南交通大学土木学院 沈锐利
桥塔
2015年版
吊索
西南交通大学土木学院 沈锐利
1883年,布鲁克林桥,跨度486m, 混合体系 1903年,威廉姆斯堡桥,主跨488m 1909年,曼哈顿桥, 主跨448m 1931年,美国乔治.华盛顿桥,跨度1067m 1937年,美国金门大桥,跨度1280m 1964年, 美国维拉扎诺海峡桥,跨度1298m 1981年,英国恒比尔 桥,跨度 1410m 1998年,日本明石海峡大桥,跨度1991m
这种体系用今天的知识来分析,相当于先利用斜拉索和水平索 张紧形成一个索网体系,然后支承起梁和其上荷载,斜拉索的张力 不通过梁传递而是通过水平索直接传给地基,相当于主受力构件是 张紧的索网结构。
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
类斜拉桥之四:跨中拉索延长锚于桥塔 1925年法国莱内库格尔·勒科克(Leinekugel Lecocq)发展该体系。
该桥首次使用高强度后张拉杆作斜拉索,在塔顶用液压千斤顶将 斜拉索张拉到他们计算的张力以抵抗来自钢筋混凝土水槽的自重,最 后该桥还把斜拉索进行外包来进行防腐。
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
类斜拉桥之六:迪辛格(F.Dischinger)体系 1938年迪辛格在德国汉堡(Hamburg)附近易北河(Elbe River)上设
第2讲
西南交大土木工程学院桥梁系 沈锐利
上一讲回顾与总结
1.桥梁的分类与缆索承重桥的定义 2.周念先教授的分类:墩支桥与杆吊桥的特点 3.基本受力体系桥梁的特点 4.缆索承重桥梁的发展历史
感性认识
静力认识
2015年版
简单结构模型化, 一阶理论分析
二阶分析 挠度理论
风动力作用
西南交通大学土木学院 沈锐利
2015年版
西南交通大学土木学院 沈锐利
类斜拉桥之五:插入孔+单斜拉索预张初应力 1929年西班牙工程师爱德华·朵萝哈 (Eduardo Torroja)在滕普尔
渡槽(Tempul Aqueduct)桥;走出了斜拉桥的最后一步,该桥原计划 修建为三跨连续梁,但后来发现由于地质问题中间位置的墩不能修建, 因此不得不加大跨度,于是他们增加了一对拉索,该桥主跨60m,具 有插入孔;