土木工程大作業

2022-12-23 19:42:05 字數 3758 閱讀 9981

1.構思與創意

我國幅員遼闊,地形東南低而西北高,河道縱橫交錯,有著名的長江、黃河和珠江等流域,這裡孕育了中華民族,創造了燦爛的華夏文明。在歷史的長河中,中華民族建設了數以千計的橋梁,成為華夏文化的重要組成部分。中國古代橋梁的輝煌成績舉世矚目,曾在東西方橋梁的發展史中占有極高的地位,為世人所公認。

隨著科學技術的迅猛發展,我國的經濟、政治、文化、社會、生態文明水平不斷提高,對橋梁建設的需求也越來越高。如今,人們致力於技術上革新的同時,更加注重橋梁工程美學的屬性、綠色設計、耐久性因素在橋梁建設中的體現。

1.1橋梁的美學屬性

橋梁美學的屬性包括其客觀性、主觀性、相對性、社會性、創造性。橋梁美學的客觀性是指橋梁美學是客觀存在的。橋梁美學的主觀性是指在審美過程中有主觀意識的參與,同時結合客觀審美物件而得出美與醜的判斷。

橋梁美學的相對性是指在不同的時代人們的審美觀念不同;即使在同一時代,人們也會有不同的審美觀。橋梁美學的社會性是指在一定時期內,一定社會裡,存在著能為社會公眾普遍接受的審美標準。如文藝復興時期,人們普遍認為裝飾是美不可或缺的因素;現在簡潔明快、纖細流暢的橋梁被認為是美麗的。

橋梁美學的創造性是指由於主客觀條件的不斷變化使得創造美成為可能。現代由於科技的進步,人們審美觀念的變化,橋型不斷豐富,這些都是美的創造性在橋梁領域的表現。

1.2橋梁的綠色設計

橋梁中引入「綠色設計」的概念,旨在使橋梁在整個生命週期內(即從概念設計階段到建造、使用乃至廢棄後處理等各個階段),對生態環境的危害最少,資源和能源的利用率最高,能源消耗最低,尤其是不可再生資源。另外,還應儘量減少不可再生資源的消耗,盡量利用可再生資源或可分解材料,實現資源和能源的可持續發展。如橋梁使用過程中裝飾照明需要較多的電能,目前這些電能大多還是由發電站提供或由化學能轉化過來的,而利用自然界的可再生資源,如太陽能、風能、潮汐能、水流產生的能量是一種既環保又節能的途徑,還可以減少發電站或廢棄化學物對環境的汙染。

1.3橋梁的耐久性具體化設計

耐久性具體化設計原則即從對耐久性的設計只從理念上進行而轉入到具體的施工設計中,通過設計引數來分析具體材料的耐久性,將耐久性作為工程設計的必要因素進行分析。首先要保證採用高耐久性的混凝土,增強密實性,從而提高橋梁的自身抗破損能力;其次,在排水和防水設計方面注重對環境作用的考慮;最後,應在結構設計中加大混凝土保護層的厚度,加強構造鋼筋,控制裂縫發展。

目前,橋梁界一致公認,在200公尺到1000公尺的大跨度橋梁建設中,斜拉橋佔據主流。斜拉橋比梁式橋有更大的跨越能力,由於不需要懸索橋那樣巨大的錨碇,因此,它是橋梁建設中,最有效利用力學效能解決大跨度難題的經濟、美觀的首選橋型。我覺得最能體現橋梁工程美學的屬性、綠色設計、耐久性因素的當屬獨塔雙索面斜拉橋。

2.圖形展示

2.1斜拉橋模型圖

2.1.1模型圖一

2.1.2模型圖二

2.2獨塔斜拉橋效果圖

2.2.1獨塔雙索面斜拉橋(日景)

2.2.2獨塔雙索面斜拉橋方案二

2.3斜拉橋實物圖

2.3.1南海九江橋:

主跨160公尺;橋梁型別:混凝土斜拉橋;所在地:廣東、南海、西江;主橋全長1370公尺;建成時間:2023年

2.3.2世界在建最大斜拉橋-蘇通長江公路大橋:

主跨1088公尺,總長8206公尺,為雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋,世界第一大跨徑斜拉橋。

3. 結構特點

斜拉橋主要由主梁、索塔和斜拉索三部分組成。主梁一般採用混凝土結構,斜拉橋是將主梁用許多拉索直接拉在橋塔上的一種橋梁,是由承壓的塔,受拉的索和承彎的梁體組合起來的一種結構體系。索塔形式有a型、倒y型、h型、獨柱,材料有鋼和混凝土的。

3.1孔跨布局

3.1.1雙塔三跨式

雙塔三跨式斜拉橋是一種最常見的孔跨布置方式,由於它的主跨跨徑較大,一般適用於跨越較大的海峽、河流或山谷。在雙塔三跨橋式中,邊跨域主跨的比例非常重要。為了在視覺上十分清楚地表達主跨,邊主跨之比一般應小於0.

5。3.1.2獨塔雙跨式

獨塔雙跨式也是斜拉橋一種常見的孔跨布置方式,由於它的主孔跨徑一般比雙塔三跨式的主孔跨徑小,適用於中小河流和城市通道。

3.1.3三塔四跨式和多塔多跨式

很少有採用三塔四跨式和多塔多跨式的斜拉橋,多塔多跨式中的中間塔頂沒有端錨索來有效地限制它的定位,整體剛度不能滿足要求。

3.2索塔布置

索塔是表達斜拉橋個性和視覺效果的主要結構建築物,因而對索塔的美學設計應該給予足夠的重視。索塔沿橋縱向的布置有單柱式、a字形、倒y形等幾種,單柱式主塔構造簡單;a字形和倒y形在順橋向剛度大,有利於承受索塔兩側斜拉索的不平衡拉力;a字形還可以減少主梁再在索塔處的負彎矩。索塔橫向的布置方式,可以分為獨柱形、雙柱型、門形或h形、a形、寶石形或倒y形等。

索塔縱橫向布置均呈獨柱形的索塔,僅適用於單索面斜拉橋。

3.3索面位置

索面位置一般有三種型別,即單索面、豎向雙索面和斜向雙索面。

從力學的角度上來看,採用單索面時,拉索對主梁抗扭不起作用,所以主梁應該採用抗扭強度較大的截面。單索面的優點是視野開闊。採用雙索面時,作用於橋梁的扭矩可由拉索的軸力來抵抗,主梁可以採用較小抗扭強度的截面。

斜向雙索面對橋面梁體抵抗風力扭振特別有利。

4.實現過程

四千年來世界橋梁大事表中可以看到:1952-2023年期間才第一次出現斜拉橋的紀錄,而到2023年的50年時間裡,在總共的25條紀錄當中,斜拉橋部分就佔據了9條,為紀錄最多的橋型。可以說,20實際下半葉以來,世界橋梁工程發展的最大成就就是斜拉橋的興起和輝煌。

由於斜拉橋良好的力學效能、建設相對經濟、景觀優美,已成為大跨徑橋梁建設中最有競爭力的橋型。在新的21世紀裡斜拉橋將扮演更為重要的角色。

4.1斜拉橋建設技術將出現重大突破

特大型的跨江海工程的成功實施面臨著一系列的技術難題的挑戰,主要包括:(1)超大跨徑斜拉橋體系結構分析研究;(2) 超深基礎和超高索塔的結構形式和施工技術研究;(3) 拉索體系及錨定技術研究;(4) 高效能材料的開發和應用研究;(5)先進施工裝置的研製;(6)超大跨徑斜拉橋的施工控制和健康監測研究;(7)超大跨徑斜拉橋的抗震抗風雨振研究;(8)斜拉橋的換鎖工程等。

4.2建築美學、環境因素將成為斜拉橋建設的重要評價指標

橋梁建造技術的不斷進步使人們有可能從技術上滿足建築文化的美學功能要求。很多大城市的橋梁建築可以在相當長的一段時間內成為該城市的標誌性建築。美學因素有的時候還可以對橋梁結構選型產生決定性的影響。

日本的多多羅橋,該橋型原先設計為懸索橋,後因重力錨嚴重影響美觀,以及出現急彎,所以後來改為了斜拉橋,成就了這座橋在當時成為世界第一斜拉橋的地位。

4.3在橋梁設計中通過結構細節的設計來提高混凝土的結構耐久性

首先,在設計、施工中需將耐久性設計明確到各個細節;其次,加大頭肩設計的鋼筋混凝土保護層厚度。這能在一定程度上避免鋼筋的鏽蝕,從而提高耐久性;其三,要注重對裂縫的控制技術研究力度。控制裂縫一方面要嚴格按照規範進行操作,另一方面要採取構造措施,控制混凝土施工及使用過程中大量出現非工作裂縫;最後,要注重混凝土構件的防排水設計。

加大橋梁耐久性研究,對保護人民生命財產安全具有積極意義。

5.總結

隨著社會經濟文化的的發展水平的不斷提高,人們會更加重視橋梁建築的藝術造型,重視橋梁的景觀設計,橋梁建築的美學因素將對斜拉橋的建設產生越來越重要的影響。在以後相當長的一段時間裡,環境保護、可持續發展也將成為斜拉橋建設的重要評價指標。

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