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[分享] 桥塔造型设计大全

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aczhang 发表于 2021-8-28 17:15:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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桥塔结构桥塔用于悬索桥和斜拉桥。
9 C* X* t9 _7 s2 `4 [  Q构造、作用、截面形式等介绍两者的桥塔形式。
; z) `* I. c9 z( h8 j: r作用: 支承主缆,分担大缆所受的竖向力,在风力和地震力作用下,对总体稳定提供保证。
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英国塞文桥
3 q) w2 l+ H# G横桥向
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(1)刚构式:
0 n  H+ g# y3 \1 F5 u2 |形式:悬索两个平面,两根立柱支撑--单层(横梁);为使整个桥塔在横向能承受悬索和桥面系上全部横向风荷载的刚性,在塔定和桥下设强大的横系梁--多层横梁(塔高时)。9 L; D! _% t7 |* T0 a" ^. T$ O
特点:单层(横梁)或多层(横梁)的门架式,这种形式在外观上明快简洁,它既能适应钢桥塔,又能用于混凝土桥塔。8 L4 g* ]6 l( d4 @+ }; i( [
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坦卡维尔桥
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奥克兰海湾大桥
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葡萄牙里斯本大桥
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3 J6 v: x5 F% Z4 p( ~* v. { ( 2 )桁架式
# b( \5 I0 K0 ?2 E! G形式:在两根塔柱之间,为增强桥塔横向刚度,除了有水平的横梁之外还具有若干组交叉的斜杆,形成桁架式结构。9 ^) }) A' f9 @  y: O
优点:桥塔在横向采用这种结构形式,无论在塔顶水平变位、用钢数量(经济性)及塔架内力(功能性)等方面均较有利。在风力和地震力引起桥轴垂直方向的塔顶水平位移最小。
1 v& H$ i" j' h& s. n" K, i缺点:由于交叉斜杆的施工对混凝土桥塔有较大的困难,因而这种形式一般只能适用于钢桥塔。
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日本大桥/ m, [. v1 {7 B. I
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美国特拉华纪念桥
, B& c( {) j7 w  u' r# ^( c ( 3 )混合式   2 V1 f1 c$ z! i: h) r& ~& i  i
形式:由以上的刚构式与桁架式可以组成混合式出塔架。这种形式一般在桥面以上不设交叉斜杆,
7 B5 r% g+ a8 E9 m特点:在景观上可以保留刚构式的明快简洁,而在桥面以下设置少量交叉斜杆以改善塔架的功能(内力)性和经济(耗钢)性。由于具有交叉斜杆的关系,此种形式也只宜用于钢桥塔。, N% i* z1 X* }6 J
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英国福斯公路大桥
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美国麦金纳克桥
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美国金门大桥
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$ @/ L( z9 k% D6 X5 h! }* Z(1)刚性塔(矮而胖):指塔顶水平变位量相对较小的桥塔。
! f+ @7 Q3 h5 m$ z* h7 T. O适用:多塔(桥塔数量为3个或3个以上),特别中间的桥塔。7 I4 K: ]1 J; c' x+ E
作用:通过提高桥塔的纵向刚度来控制其塔顶的纵向变位,从而减小梁内的应力。: @# S+ q: {4 }, o- Z. v
(2)柔性塔(高而细):指塔顶水平变位量相对较大的桥塔,也就是相对于刚性塔而言的。
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美国塔科马桥
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适用:大跨度三跨(双塔)形式中,桥塔几乎全是做成柔性的。一般是塔柱下端作成固接的单柱形式。 $ a, E7 j" v8 k' L" G4 I1 M6 w
(3)摆柱塔6 N/ d6 Y; X& ^" C& A  j
适用:摇柱塔为下端做成铰接的单柱形式。它一般只用于跨度较小的悬索桥。很少用。
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我国盐边县
手攀岩大桥
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& @" ]$ @: p" K; P悬索桥与斜拉桥的桥塔比较1、桥塔的高度(以桥面以上的桥塔高度为准)来说
, K9 P9 W1 S4 ?; e悬索桥塔高(1/9~1/11)L,斜拉桥塔高(1/4~1/5)L,L主孔跨度,悬索桥的桥塔高度大致仅为斜拉桥的一半。8 Z' x, r. ]+ f8 v" l  O* a% v
2、塔架(桥塔在桥梁横向的布置形式)的形状来说
! {3 g) p* \, j: D/ Y+ ^ 斜拉桥丰富:$ @, b' U4 g6 o& P( J1 s9 |  a
(1)斜单索面与双索面、平面索与立体索等。9 S+ B3 b$ G0 |3 K
(2)简单独柱式、双柱式、单层或多层门式构架,和较复杂的H形、A形、倒V形以及倒Y形等塔架。$ F) r8 {, C' F% E+ S' M- S1 Y
悬索桥简单:绝大部分为单层或多层门式构架,另有一部分在两根塔柱之间具有交叉的桁式斜杆,但这种形式仅限于钢桥塔。
. s- U  k" n0 E' `3、构造上来说
4 M! _! I. E' k' s) j悬索桥桥塔只需考虑在塔顶上布置主缆的鞍座,而斜拉桥的则必须考虑在塔柱上设有量多且细节复杂的斜拉索的锚固构造。! }0 w2 N; W  }* Z, R" J3 K$ h+ q
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) f/ e+ w' F1 M* a# \6 G4 a桥塔材料分类圬工桥塔、钢筋混凝土桥塔和钢桥塔。
6 B4 ?# F2 J2 U: m" A; v; s1)圬工桥塔由条石或混凝土做成,
* B2 y8 N, E, F2 x9 C6 `石料抗拉强度太低,在跨径较大的吊桥上已不再采用石桥塔,仅在古老的吊桥中还能看见。' X: \# ]* N% A  y7 q9 D, ~
混凝土桥塔为了保证悬索在荷载作用下和温度变化时产生的合力偏心不超过核心范围,常把塔柱尺寸设计得较大。为了节约材料,往往在两塔柱中距处仅满足车道宽,人行道采用外绕形式,我国所建吊桥多数采用这种处理方法。
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/ u5 I# d8 M9 B5 G* u+ w9 T7 e, H) H位于英国威尔士的塞文桥(Severn Bridge)是一座主跨988 m的悬索桥,跨越英国最长的河流塞文河,1966年9月8日通车。为了解决大跨度悬索桥的抗风问题,塞文桥在设计时进行了风洞试验研究,并找到了气动稳定性非常优越的扁平箱式加劲梁,第一次从传统形式的钢桁梁革新为流线型扁平钢箱梁,这是桥梁技术史上的一次重大进步。
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2 )钢筋混凝土桥塔多采用框架式: c* r. T" k$ ?' i# s7 O
塔柱截面形式:单室或双室空心矩形截面,常见D形截面或削角的矩形截面
* r% I4 w# u" ]9 S4 N4 L4 {特点:7 e$ D, w! W3 J* n
1、钢筋混凝土桥塔的塔柱主要是承压构件,采用混凝土是经济的。
# D, X7 }% O8 B2、近年来釆用了滑模浇注混凝土的施工方法,高塔柱的施工变得非常方便。
0 H% B( D4 g& m3 A4 k2 ?3、钢筋混凝土桥塔外形简洁美观,维修养护费用低。+ [9 x7 [( @: d% k0 Z: Q1 ~! A
实例:英国 恒比尔河桥上 首次采用了钢筋混凝土的桥塔,打破了以前特大跨径吊桥的桥塔全部采用钢桥塔的惯例。& V* ^7 ~' Q/ @6 Y0 I; x
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3)钢桥塔:刚构式或桁架式、混合式
! \+ _: e" i$ B+ f6 S特点:桁架式桥塔在横向地震力或风荷载作用下,塔顶水平变形最小,用钢量也最小,但考虑与景观协调时,外观不如刚构式桥塔简洁美观,可根据当地条件选用。采用桁架式桥塔为多。
6 w" e3 k! b3 K/ Z: w桥塔截面:
% ^8 H$ ^1 i. s4 D4 d2 ^早期:铆接结构+ n; G) g  ~' m+ ~/ n: R5 p
特点:1)钢板和角钢联结成多格式的塔柱,尺寸1~1.2m。) _  t7 Y1 h: W$ p
2)截面变化由底到顶逐步减少外侧格室的尺寸(取消)。
) _! E# f' V6 i. S$ v近年:栓接和焊接技术- P0 ~. w( f0 x# p% Z  C
特点:带有加劲大钢板组成大格室/ G, E" F  |5 u* J" s9 n. ~1 S9 f
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! q1 r# g$ V0 D) T) R8 p桥塔塔柱截面形式与连接钢桥塔基本特点:( V/ |9 X1 l' d8 q. |; s* {, N6 |1 ~
箱形截面形式
. N4 n2 ?& J/ I  _7 r钢箱侧板壁厚大概为25mm-100mm: Q2 u6 m1 P$ w
早期为铆接,现在多为焊接: q# O, {! k. Y- O& {# [0 P
为防止侧板的屈曲,需要纵向加劲肋,加劲肋的间距通常为侧板厚的30-40倍
$ t5 w/ j8 P) e9 f加劲肋之间用横隔板(bulkheads)连接,其数量与间距主要考虑屈曲;
" L- R' |7 K" @7 d- i施工:一般为在工厂预制好包含全截面的钢箱节段,在现场用焊接或者螺栓拼接! D& Q  g8 Z# t5 a# c& [7 @
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" ^! W5 H# ~. @$ D混凝土桥塔基本特点:7 e5 F5 T' j2 e$ q& x2 S
箱形截面形式(D形和削角矩形): U+ Y. o5 ?( L: X
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截面尺寸相对大
' ]# R, Y1 w6 d' P8 M- i8 U3 M; e纵向受力钢筋通常根据施工条件设计
$ V# E3 n7 d# [有时采用预应力$ E" `" |! Z$ ]0 c- ?  u
造价比钢塔低
$ X' w0 {" b& T9 r塔柱施工以现浇为主,采用滑模、爬模等技术连续浇注。
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主塔静力分析特点悬索桥主塔承受的主要荷载有:直接作用于塔身的自重、风荷、地震荷载、温变荷载、主缆竖向力。包括顺桥向横载和横向荷载! S5 W0 q: N2 K, x2 I4 y6 p
荷载效应:
6 l3 t& J2 K5 H, `5 u/ F1)偏心受压;
( q$ c2 Q/ I0 @/ X( b' l. C2)塔顶产生顺桥向和横桥向的水平位移,当两根主索受力不一致时,主塔还会受扭。 4 v' @4 Q3 P* {8 T" c
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主塔在纵向荷载作用下的受力特征:! ~0 ]- U$ D( d/ X; p3 B# ~9 l9 }
1 T3 b4 d* ]8 A纵向荷载是指顺桥向的风荷载、地震载,以及加劲梁和主缆传到主塔的活载等。
* [4 y: V9 s2 R6 b" o在活载作用下,桥塔将发生水平位移,由于主塔纵向抗推刚度相对较小,塔顶水平位移的大小,主要是由主缆重力刚度的水平分量决定,而与塔的抗弯刚度关系不大。
3 W! G4 U8 q, p* f5 A" G" k活载计算中常忽略塔的弯曲刚度,先基于全桥分析求出作用在塔顶的竖向力及塔顶水平位移,再将它作为已知条件计算主塔内力。
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9 {; q% F2 }# A8 l# N% H+ d( f1 G主塔在横桥向荷载作用下的受力特征:- N0 q' m4 @" q% v' Y2 t5 w4 }
1)横桥向抗弯刚度大,且基本不受主缆弹性约束的影响,结果是偏于安全。; a0 q& e  \4 H3 n! q6 d
2)计算采用框架结构分析方法。
8 O& R) b9 n1 y' Y3)桥塔的计算模式如右图,塔顶作用着主缆的竖向分力,主缆传来的横向水平力Hc,下横梁上作用着加劲梁传来的竖向力Rs和横向水平力Hs,塔上还受有横向风载w、地震等广义荷载(y)和主塔自重。! W0 S+ G3 w2 n
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主塔在横桥向荷载作用下的组合 :纵横向荷载作用下的内力需组合,但竖向荷载引起的轴向力不能重复迭加。
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主塔的稳定性:必须进行主塔自立状态和成桥状态下的稳定性验算。  T) M! I% P4 E7 w* M
挂索前主塔可看成是一单端固定受自重作用的变截面柱。可将变截面柱问题等效成等截面柱问题来计算。令等效荷载集度为q,等效刚度为EI, 根据Euler稳定理论,易得: ! }$ d: L# q' ~1 @! A5 H& G9 G+ q
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h为主塔高度
: x7 o' ?3 ?, a* `2 L2 d0 L在成桥状态下,必须考虑主缆对塔顺桥向失稳的约束作用。在计算中偏安全地将塔自重荷载移到塔顶作为集中荷载,与主缆竖向分力共同作用下,令其合力为P,计算得到的临界失稳荷载为:   i7 C5 f& f) \, K& Z0 e
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此式与一端简支,一端固定的压杆临界荷载相一致。1 t1 V% @& e# r' J1 R5 d+ D
如果考虑砼徐变、收缩及塔施工初始缺陷的不利因素影响,上述临界荷载将降低,因此应适当增大安全系数。 4 L  S4 j: J! W. V2 O& _# H8 D
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桥塔设计流程图
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南京长江三桥主桥采用主跨648米的双塔钢箱梁斜拉设计,桥塔采用钢结构,为国内第一座钢塔斜拉桥。
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钻石形桥塔
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常泰长江大桥
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3 ]4 O! ?1 D& @9 r0 V7 y2 w西村港跨海大桥主桥采用108.9+238+108.9=455.8米跨径的双塔景观斜拉桥,桥宽37米,桥塔高度79米。
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[size=13.3333px]【————国内乃至全球的第一座“鼎”形桥塔斜拉桥!————】
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中砂大桥“海豚桥塔”
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温州首座公轨合建大桥永宁大桥
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永宁大桥两侧计划建设的一对桥头堡,其高40来米,计划在上面设置观景平台,设计全桥夜景灯光。
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南阳市白河大桥
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金山大桥
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白居寺长江大桥
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主桥设计为跨度660米的双塔斜拉桥,桥梁总宽40米。项目于2018年9月开工,计划在2022年5月建成通车。总投资约43.6亿元
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郭家沱大桥是目前国内,最大跨度的公轨两用悬索桥,上跑汽车,为双向8车道,下层预留轨道8号线过江通道,全长1404米。
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: e* ]: M- d; k4 }/ }; p" Z天鹅桥。修建时间:2017年9月23日竣工通车" r3 J" d* ^; V) T, O) y+ {
★地理位置:轻工街与滏阳河交叉处
7 k+ A' x4 y4 [5 M0 _9 K★桥梁概况:桥塔外形呈天鹅展翅飞翔状,天鹅头部沿道路中心线朝南,桥塔高度约26.3米,塔前设索11根,塔后设空间背锁2根,桥梁与河道中心线交角90度,总跨径为104米,宽42.5米。
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盐坪坝长江大桥-
“江鱼”拱形桥塔
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嘉悦大桥
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昭华湘江特大桥
- Y4 {% K3 f, l7 G2 a3 _3 ~位于长株潭核心区域为湘潭北门户地标建筑,是G320湘潭绕城线的控制性工程,主桥为主跨为228米的独塔自锚式悬索桥,引桥为现浇箱梁和预制T梁,桥梁全长1329米,宽39.5米,双向六车道,项目总投资5.8亿元。
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港珠海岸大桥
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九州航道桥
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青州航道桥
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青州航道桥主桥全长1150米,为双塔双索面钢箱梁斜拉桥。5 i7 M' G. }  N8 B. }6 J
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& T7 v$ @3 `$ P9 ~* H+ W5 h, T镶嵌在大桥两座主塔上的两个“中国结” ,不仅是港珠澳大桥上最醒目的景观,而且是世界桥梁史上第一个以钢结构制作的主塔上横梁。“中国结”的设计、制造,前后花费了约6年。设计团队从多种方案中选定了结形撑,并融入文化元素,将其最初的直角、直线造型“曲线化” ,实现了功能和景观的统一,与港珠澳大桥的东西人工岛形成“珠联璧合”的总体造型理念。( g$ ~9 ?# B0 ]9 @3 T
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精彩评论1

yingshu 发表于 2021-9-1 23:36:43 | 显示全部楼层
经典,桥塔的造型让人开阔眼界

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