157米跨非对称管结构桥梁结构选型

Passerelle de la Paix法国和平大桥桥梁设计基本概况 1961.11.18出生于奥地利布鲁克1988毕业于奥地利格拉茨技术大学（TechnicalUniversityinGraz）1989前往巴黎1995担任因斯布鲁克大学建筑学院（ConstructionInstitut,UniversityofInnsbruck）客座教授1994于巴黎创办第一个建筑设计事务所1999-2000担任亚琛工业大学（RWTHAachen）客座教授2002于维也纳创办第二个建筑设计事务所20062010当选萨尔茨堡建筑师顾问委员会会员2014当选柏林艺术学院（AcademyofArtsinBerlin）永久荣誉学员Dietmar Feichtinger 迪特马尔法伊希汀格尔建筑师介绍/一个有结构思维的建筑师/Footbridge over the RhineWeil-am-Rhein(D)-Huningue(F),Germany-2007Footbridge Simone-de-BeauvoirParis,France-2006建筑师介绍建筑师介绍Footbridges Braque,Chagall,MiroStrasbourg,France-2008Museums footbridgeHamburg,Germany-2007Butterfly BridgeCopenhagen,Denmark-2015建筑师介绍Footbridge over the RhinLyon,France-2014项目概况地点：法国里昂北部总长：220米主跨度：157米宽度：1.5m/5m/8.8m重量：800tn高度：高于罗纳河正常水位8m时间安排：竞标01|2008规划04|2009开工03|2012完工03|2014造价：9795500HT(6824 7901RMB）项目概况总长：220m主跨长：157m主跨跨中距河面净高：8m设计概念“设计首要的出发点是在一个非常特殊的位置对场所做出回应，然后来解答这座桥形成一种怎样的联系，可能代表什么，也就是说，桥不仅是两个场所的联系，它本身就是一个场所。“迪特马尔法伊希汀格尔 桥梁设计特点/桥梁回应场所场所意图大桥横跨罗纳河，河流位于里昂北部，是城市开发项目中一个重要部分。圣克莱尔城市公园the Parc of Saint Claire 里昂罗纳河Rhone River in Lyon金头公园the Parc de la Tete dor处于圣克莱尔城市公园和金头公园两个大型城市公园之间。场所意图高度重视城市结构，处于敏感的自然环境，尽量减少视觉冲击力，桥身纤细，保证最大的透明度。场所交通圣克莱尔城市公园the Parc of Saint Claire 国际会议厅和娱乐中心（伦佐皮亚诺）桥的北岸连接圣克莱尔城市公园；桥的南岸连接了伦佐皮亚诺设计的国际会议厅和娱乐中心和金头公园。金头公园the Parc de la Tete dor场所交通自行车道步级人行道公园桥台自行车道会议中心广场公园延伸出较高的桥台，通过自行车道与对岸的会议中心广场相连场所交通较低的河两岸，通过步级人行道连接河岸步级人行道河岸场所交通场所空间桥梁不仅仅是交通，自行车道和人行道在河流中间交汇，形成休憩，观景，交流场所，提供长凳增加停留感。结构选型与构造设计分析结构形式语言与建筑空间特点笔直的车行桥与弯曲的步行桥形成对比，给人以不同的空间体验。结构形式语言与建筑空间特点斜撑与腹杆随着拱肋的弧度而变化，韵律感十足。结构形式语言与建筑空间特点结构杆件向中心放射，给人强烈的导向性。结构形式语言与建筑空间特点栏杆由不锈钢扶手和索网组成，保证最大的透明度，给行人提供了良好的景观视线。结构形式语言与建筑空间特点甲板由橡木制成，亲近自然的同时提供了防滑性。结构形式语言与建筑空间特点桥梁附有LED灯，每到夜晚灯光使大桥变身成为一个神奇的物体，与两岸景色相呼应。桥梁基础知识地表地下桥面铺设桥跨结构支座桥墩（桥台）支座基础桥面铺设：桥面板、伸缩缝、栏杆、灯光照明、排水构造等等桥跨结构：线路中断时跨越障碍的结构（支承人与车辆荷载的结构）支座：位于桥跨与桥墩、桥墩与基础之间的支承结构，能在温度变化等因素下产生一定位移来应对结构变形桥墩：支承上部两端桥跨的结构桥台：位于桥两端的桥墩，除了支承上部结构还要防护两侧路堤防止其滑塌基础：保护桥墩的安全，并将桥墩的荷载传递至地基桥梁基础知识受力特点体系分类弯压拉梁板桥拱桥拉索桥基础结构组成基础拱肋结构组成基础拱肋斜撑与腹杆结构组成基础拱肋斜撑与腹杆主梁结构组成基础拱肋斜撑与腹杆主梁悬臂构件结构组成*悬臂构件包括悬臂梁、次梁和栏杆，这里着重分析悬臂梁基础拱肋斜撑与腹杆主梁悬臂构件引桥结构组成基础拱肋斜撑与腹杆主梁悬臂构件引桥桥面铺设结构组成横桥面分析顺桥面分析结构受力理论顺桥面受力分析中，可简化为图中与基础刚接的钢拱平面桁架（无铰拱钢架），结构高度从拱脚向拱顶减少；然而双铰拱钢架结构高度一般从拱脚向拱顶增加。结构受力理论将双铰拱钢架、无铰拱钢架分别简化为变截面双铰拱和无铰拱，同样在跨中施加一个集中荷载，分析各自受弯情况。双铰拱受弯情况与铰接简支梁相似，跨中弯矩最大，两侧弯矩几乎为零无铰拱根据弹性中心法可分截成两悬臂曲梁，梁末端弯矩几乎为零，而支座附近弯矩最大所以，和平大桥作为无铰拱的钢拱桁架结构，其变截面处理符合结构弯矩分布，充分发挥材料性能MM结构受力理论此外，变截面处理让结构的上下拱线有不同的高跨比上部比值小，便于使用；下部比值大，保证拱结构的一定强度，在保证结构坚固的同时也兼顾到其实用性结构受力理论高跨比大，拱结构强度高，但坡度太大不便于车辆行人使用高跨比小，坡度适宜车辆行人使用，但拱结构强度较小变截面平衡两者横桥面受力分析中，可将三角斜撑和下部拱肋简化为图中钢架（与基础刚接）以是否传递弯矩的原则分为图示的刚接与铰接结构受力理论铰接刚接着重研究结构在各种弯矩下的形变，得出钢架形变曲线结构受力理论上部自行车道两侧的集中力形成的弯矩侧边步级集中力形成的弯矩从钢架形变曲线和弯矩分布图可以看到（以基础为基准，红色段为外侧受拉内侧受压，蓝色段为外侧受压，内侧受拉），上部弯矩主要由上方两斜撑承担，侧边弯矩主要由下方两基座承担（整个过程下方斜撑只受轴向拉力）结构受力理论上部自行车道两侧的集中力形成的弯矩侧边步级集中力形成的弯矩从横桥面分析可知道，在这种横截面的结构中，上方和侧边的弯矩都有各自独立的结构承担，并且对其他结构影响极小，也就是说，即使两种弯矩同时出现在结构上，该结构也不会受到太大的影响结构受力理论上部自行车道两侧的集中力形成的弯矩侧边步级集中力形成的弯矩总的来说，变截面拱的基本型本身就提供了很好的顺桥面抗弯刚度；而且，空间桁架形式将结构内力分解成各杆件的轴力充分利用材料强度；再加上合理的结构横截面设计，使得该结构的稳定性得到保证的同时，还能同时承担各种方向的弯矩结构受力理论悬臂构件主梁腹杆斜撑拱肋材料截面形式是否变截面组合钢板组合钢板钢管组合钢板钢管是是否否否结构受力材料悬臂构件M中性轴受拉受压悬臂梁与结构焊接，为T型变截面钢梁，符合弯矩分布图变化，充分发挥材料性能悬臂梁在弯矩作用下，上部受拉，下部受压。由于钢材受拉性能比受压弱，所以上部加翼缘板增大受拉截面减少拉应力（注：不适用在混凝土等受拉性能极弱的材料）结构受力材料盖板直腹板斜腹板横隔板底板板主梁是由多种钢板焊接拼装而成的梯形截面钢箱梁，一般是工厂预制成段，再到现场吊装（全焊接）主梁结构受力材料主梁作为桥梁主结构，必须考虑到各种受力、变形并进行相应的构造设计水平弯曲斜腹板抗弯截面扭转横隔板抗扭竖向弯曲盖板、直腹板、底板共同抗弯（类工字钢）主梁结构受力材料三角形斜撑是由三根预制拼接的型钢杆件组成从斜撑截面和前面理想杆受力分析可以看到A杆与上部主梁、下部主拱肋通过焊接直接连接（承受轴向压力和部分弯矩）C杆与主次拱肋连接（承受轴向拉力）B杆与次拱肋、A杆连接（承受部分弯矩外，还能增强侧向刚度，防止结构出平面失稳）BAC斜撑结构受力材料中性轴由max=Mmax/WzABlalbss在一定弯矩作用下，Wz越大，构件截面承受正应力越小，截面越合理即Wa=s*laWb=s*lblalbWaWb即所以原截面较为合理斜撑结构受力材料主拱肋次拱肋d：740mm560mmd：560mm560mm主拱肋是变截面钢管拱，由于无铰拱的弯矩和内力都是从拱顶到拱脚增大，变截面有利于材料的充分发挥拱肋结构受力材料ra等面积前提下，虽然圆截面的抗扭、抗弯不及矩形截面，但却能提供最大焊缝长度，所以钢结构中常用圆截面拱肋，钢混结构中常用矩形截面拱肋r=ab，abar或brra即ra抗扭抗弯拱肋结构受力材料圆截面钢拱肋矩形截面钢混拱肋拱肋结构受力材料优秀的桥梁设计是由受力合理的结构和因地制宜的施工方案组成的。建造过程及细部构造南北岸地下连续墙基础建造/河床临时桩基础(支撑滑轮引桥)STEP1 井筒式地下连续墙基础通过专门的挖掘机泥浆护壁法挖成长条形深槽，再下钢筋笼和灌注水下混凝土，形成单元墙段，同时墙体单元通过刚性接头一次连接形成闭合截面，即为井筒式地下连续墙基础。施工过程承台地下连续墙基础 井筒式地下连续墙基础尺寸：10m*14m/20m深滑轮引桥搭建/北岸临时支承系统建造STEP2临时墩基础装配式空间桁架作为桥墩，实木木板作为基础减少压强内侧沙袋加固柱脚滑轮引桥先于临时墩基础铺建滑轮引桥墩基础临时支承系统1.0临时支座支承拱肋，临时支座分为上下两部分，下部是垫高钢构件，上部是铰支座通过电焊与垫高层连接(中间4个墩基础的铰支座两侧配有竖构件保护)，由于考虑到后期桥梁搬运，所以仅靠桥梁结构自重、支座角度调整、竖构件保护，使结构平稳放在墩基础上，方便实现桥梁与临时支承系统的脱离垫高层铰支座临时支座拱肋的拼装、焊接、涂漆STEP31，拱肋自重作用于8个固定铰支座上，由于拱形均布荷载，支座受到非竖直压力2，压力通过桥墩传递至基础，在基础上分解为竖直正压力和水平侧推力3，内侧放置沙袋可以抵消部分水平侧推力，减轻临时支承系统荷载负担墩基础拱肋临时支承系统1.0受力斜撑和腹杆的拼装、焊接、涂漆/上部主梁的拼装、焊接、涂漆/悬臂构件的拼装、焊接、涂漆STEP4拱肋焊接步骤安装斜撑焊接步骤熔焊：加热欲接合之工件使之局部熔化形成熔池，熔池冷却凝固后便接合，必要时可加入熔填物辅助。坡口处理T形接头安装斜撑焊接步骤安装斜撑焊接步骤安装斜撑焊接步骤安装下平纵联焊接步骤安装下平纵联对杆件端部进行处理使之与拱肋横梁相适应焊接步骤安装斜撑焊接步骤安装斜撑形成三角形稳定结构焊接步骤安装斜撑焊接步骤安装斜撑焊接步骤安装腹杆焊接步骤安装腹杆焊接步骤安装腹杆焊接步骤安装腹杆焊接步骤安装主梁焊接步骤安装主梁竖直杆件主要承担轴向压力焊接步骤安装悬臂构件焊接步骤安装悬臂构件焊接步骤安装悬臂构件焊接步骤安装悬臂构件焊接步骤焊接步骤*到了跨段中间（第11至第19个三角斜撑之间），因为主梁与主拱肋之间只有0.5到1.4m距离，不能提供足够空间放置斜腹杆，所以用两根短杆（与斜撑同截面）和3块梯形空心钢板代替一根腹杆焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤焊接步骤临时基础更换成升降系统/上部临时索塔系统建造/临时水面工作平台建造/整体垂直提升STEP5ABEDCFAC、AE、AB、BD、BE、BF为单根钢绞索，均通过钢索扣与索塔连接，除AC、BF外长度均固定不变，长度与索塔高度成图示几何关系；(索塔底部与主梁连接)以垂直升降承重机器替换原来的装配式桁架桥墩，并将处于同一横桥面的两个升降机器上下两端均用钢梁加固连接成为一个墩基础；上段依然采用铰支座和竖构件与桥梁结构连接（铰支座与拱肋连接）两侧钢绞索长度由两端发动机调整，当两侧钢绞