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桥梁设计

发布时间:2020-03-04 01:33:48 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

一、摘要:

从竞赛的要求和实际相协调的角度出发综合考虑材料性能的特点,本小组设计出了一座轻巧实用美观的单跨斜拉拱桥,定名为******

二、桥名:*****

三、桥梁模型规格:长、宽、高。

四、设计理念:质轻、简约、强度高、稳定性好、以轻质承受高荷载。

结构选型与方案构思:鉴于比赛加载重量大,且桥梁变形控制严格桥型模式不能采用单一的平桥、拱桥、悬索桥,尚需采用组合体系的桥梁。为了使桥面平整,桥面采用桁架结构;为了增强桥体抗弯强度和抗弯刚度布置斜拉索(线绳),节点用线绳绑扎牢固并用胶粘结固定,做成类似斜拉桥的刚性拉杆。桥下用拱形支撑桥面,拱形受力合理,但制作困难。

五、构造组成:

由桥梁上部结构(也称桥跨结构)和桥梁下部结构组成。 1)桥梁上部结构承担线路荷载,跨越障碍。由桥面系、主要承重结构和支座组成。①桥面系。 由桁架构成。因为桁架是平面结构中受力最合理的形式之一,所以我们也是采用桁架来承受竖向直接荷载。该桥梁桁架由上弦、下弦、腹杆组成;腹杆的形式含有斜腹杆、直腹杆;由于杆件本身长细比较大,虽然杆件之间的连接可能是“固接”,但是实际杆端弯矩一般都很小,因此,设计分析时可以简化为“铰接”。简化计算时,杆件都是“二力杆”,承受压力或者拉力。

由于桥梁跨度都较大,而单榀的桁架“平面外”的刚度比较弱,因此,“平面外”需要设置支撑。所以,“平面外”也是设计成桁架形式作为桥面,这样,桥梁就形成双向都有很好刚度的整体。

因为刚节点是利用节点是固结,优点是约束变形能力强,承载能力大。但缺点是次应力大(节点存在弯矩),而且相互协调能力差(力的传递差)。桁架结构节点都是铰接点,不传递弯矩,优点是受力明确,相互协调性好。缺点是变形能力差,承载力有限。所以我们在桁架三角斜腹杆支撑处增加了一个竖向杆件,承受竖向应力,减小桁架的整体变形,弥补桁架变形过大的缺点。

桥梁由杆件构成,并非连续结构,杆件以承受轴向力为主。

桥梁采用更大的梁高,因而它具有较大的竖向刚度,。

该桥梁在实际生产中可以通过变化杆件截面尺寸使各杆件的工作应力都达到容许应力值;还可以通过改变杆件的材料,比如钢桁架中不同位置的杆件采用不同刚度的钢种,来达到物尽其用的目标。

②主要承重结构。它的作用是承担上部结构所受的全部荷载并传给支座。

1、因为拱桥比直桥更坚固,而且直桥则在垂直面上受力,石板下面受的是拉力,受力复杂,浪费材料。 从受力的角度分析,拱桥最大的特点是其构件主要是受压,上部桁架将桥面荷载大部分传递给拱,拱再以轴力的形式传递给支座,支座处产生水平

推力,传递给基础,受力简单,明确,能充分利用了抗压构件的优点,而且构造简单造型美观。所以我们小组决定用拱来做主要承重结构。该桥梁的拱圈横截面为两条矩形块,由于直径过大所以在两拱中间添加横向肋,增加桥梁拱的横向刚度,拱与桥台固连,使该桥拥有着较好横向整体性。但拱圈截面高度小、构造简单,但抵抗弯矩能力较差,但加上上部的桁架,使之与其固连,可大大提高了拱圈的抗弯性能,,与板拱相比可节省材料的使用。曾经打算使用桁架拱承重,做成桁肋拱或肩拱形式,但桁架的某些杆件将承受拉力,但其操作复杂,且没充分利用材料(木条)的抗压性能。

2、斜拉索。斜拉桥是将承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁。其可使梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省了材料。斜拉桥是由斜拉索、塔柱和主梁组成,用高强的拉索(线绳)将主梁斜拉在塔柱上,斜拉索使主梁受到一个压力和一个向上的弹性支承的反力,这就使得桥梁的跨越能力大大增强。

斜拉桥的优点是:梁体尺寸较小,桥梁的跨越能力较大;受桥下净空和桥面标高的限制少-;抗风稳定性比悬索桥好;不需悬索桥那样的集中锚碇构造;便于悬臂施工等。不足之处是,它是多次超静定结构,设计计算复杂;索与梁或塔的连接构造比较复杂;施工中高空作业较多,且施工控制等技术要求严格。综合以上的分析,我们组决定应用此受力结构,配合拱的受力,组成桁架、拱、斜拉索桥梁。以一个索塔为例,索塔的两侧是的斜拉索,通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。这两根斜拉索受到主梁的重力作用,对索塔产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力,根据受力分析,右边(桥跨中间方向)的力可以分解为水平向向左的一个力和竖直向下的一个力,竖向力可有桁架承受并传递给拱,支座。水平力则由左边(制作方向)的斜拉索的分力承担。左边的拉索受拉力,竖直向上的分力则由支座的自重承担。 最终将桥面的荷载一部分通过拱的轴向力的方式传递给支座,一部分靠拉索(线绳)的拉力传递给支座,这样降低了桥梁的中间弯矩,减小了桥身的弯曲变形。

-③支座。设于桥台(墩)顶部,支承上部结构并将荷载传给下部结构的装置。

2)桥梁下部结构 是桥台、桥墩及桥梁基础的总称,用以支持桥梁上部结构并将荷载传给地基。桥台和桥墩一般合称墩台。

①桥台。位于桥梁的两端,支承桥梁上部结构,并使之与路堤衔接的建筑物,其功能是传递上部结构荷载于基础,并抵抗来自桥梁面的压力。我们将路面桁架与桥台连为一体,提高了桥梁的整体性,并加大了桥台的体积比,让桥身拥有更好的稳定性,桥台内的六个面用杆件加固,使桥台本身具备了更好的横向、竖向、纵向的刚度,使之能承受较大的荷载而不致发生失稳。

六、总体设计技术特点:

本桥的最大特点是将桁架、拱、斜拉索三者组合到一起。桁架杆件只承受轴向力,受力明确,稳定性高;拱桥可以将桥面系传来的压力转化为轴向压力,承载力高;斜拉索可使桥梁体内弯矩减小,降低建筑高度,减轻了结构重量,节省材料。本桥将三者组合到了一起,集合了三者间的优点,很大程度上提高了桥梁的承载力。

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