基本信息
- 项目名称：
- 无背索斜拉桥的概念分析--以酒泉神舟友谊大桥为例
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本作品对无背索斜拉桥桥体结构的受力特点、施工过程、美学表现以及经济效应进行了研究分析，凸显出此种桥型的安全性，经济型，适用性及美观性；并以酒泉神舟友谊大桥为背景制作缩比模型。
- 详细介绍：
- 本文以酒泉神舟友谊大桥为例对无背索斜拉桥在安全性、适用性、桥型美观性和经济指标等多方面进行了综合分析，得出结论如下： 1安全性 通过对无背索斜拉桥的力学分析，无背索斜拉桥的受力特性与常规斜拉桥有较大的不同，其最大的受力特点是利用倾斜索塔的自重来平衡主跨主梁上的恒载和活载，而省去了背索及其索力。利用有限元分析法我们得到:梁体结构无拉应力，压应力均小于容许值，完全满足规范对预应力混凝土构件的应力要求。钢塔河侧最大压应力与岸侧最大拉应力均在Q345qC钢材强度容许范围之内。由此可知，在前述荷载作用下，神舟友谊大桥成桥时结构安全，满足相关规范安全要求。 2适用型 通过对无背索斜拉桥的施工分析和成桥后预计带来的产值分析，酒泉神舟友谊大桥横跨黑河之上，其主桥跨度为80米，根据当地水文条件影响，每年六月末常发洪水，水势奔腾，河堤冲刷严重，桥梁建成通车后，独塔无背索的桥型设计不仅削弱了水流对于阻碍河道的影响，还减轻了河流对于周围环境的冲刷破坏，增强了通航能力。在结合当地文化底蕴和桥梁的实际使用后，又在审美角度给人以桥梁与环境的完美融合。 3桥型美观 通过对无背索斜拉桥的美学分析:在对酒泉神舟友谊大桥的桥型审美、桥梁与环境的完美融合、桥梁的色彩审美等方面的研究后，我们发现该桥在满足工程技术规范的基础上，符合现代人的审美倾向。桥身轻盈、优美、线形流畅、亦静亦动，给了人们力量感与柔度感的完美结合的“第一印象”。 4经济指标的考虑 经济上的指标主要考虑的是材料的用量，包括斜拉索的用量和桥塔的用量。对于众多的钢筋混凝土桥来说，材料费用一般要占造价的百分之三十至百分之四十，酒泉神舟友谊大桥为独塔式无背索斜拉桥，它完全是凭借主塔自重来平衡动力及静力荷载作用，相对斜拉桥，节省了钢筋混凝土以及斜拉索的工程材料费以及塔索施工费用。但是，由于主塔倾斜，施工难度相对增加，相应的增加了施工设备及工序的费用。 预制装配程度的高低，工期的长短也是影响工程造价的一个重要因素。本桥所有钢构件均采用预制，现场拼装，施工比较简便，装配程度高，加快施工进度，能够降低造价。
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撰写目的和基本思路
- 斜拉桥以其跨越能力大，结构性能好，施工简便，易于维修，外型轻巧，造价便宜，且能限制噪音等优点，已成为大跨度桥梁的一个发展方向。现今，矮塔斜拉、无背索斜拉等新颖的桥梁结构型式，在中等跨度的桥型中已占有较大竞争优势，成为许多业主欣赏的新桥型。此课题旨在无背索斜塔斜拉桥在美学，力学及施工过程方面的研究及分析，突出其优越性能特点，希望有利于无背索斜塔斜拉桥的进一步发展。
科学性、先进性及独特之处
- 无背索斜塔斜拉桥结构体系新颖，其最大的受力特点是利用倾斜索塔的自重来平衡主跨主梁上的恒载和活载，而省去了背索及其索力。 本文最大特点是通过美学、力学及施工过程以及简单的经济分析,对酒泉神舟友谊大桥进行分析研究，凸显出此类桥梁的受力特点，施工特点及经济效应，凸显出在实际应用中的可行性。
应用价值和现实意义
- 无背索斜拉桥目前修建还很少，一方面是由于这种桥型受力较为复杂，塔墩梁固结节点部位承受来自主梁的轴力、剪力、弯矩及扭矩作用，研究工作做得很有限；另一方面是由于无背索斜塔的存在，施工和设计难度均较大，故而建造较少。但是，斜拉桥本身具有良好的力学性能，建造相对经济，景观优美，正逐渐成为中小跨径桥梁建设中最有竞争力的桥型之一。通过此次研究，我们希望能有利于将此种桥型更加广泛的应用于现实生活中去。
学术论文摘要
- 无背索斜拉桥以其跨越能力大，结构性能好，施工简便，易于维修，外型轻巧，造价便宜，且能限制噪音等优点，已成为大跨度桥梁的发展方向之一。但是目前，该桥型在实际工程中修建较少。无背索后倾的塔身形状表现出对相对纤细的桥面强大稳固支撑的力量感，给人醒目深刻的感受。无背索斜拉桥的受力特性与常规斜拉桥有较大的不同，因此造成其设计和施工的特殊性。其最大的受力特点是利用倾斜索塔的自重来平衡主跨主梁上的恒载和活载，而省去了背索及其索力。本文在以酒泉神舟友谊大桥为工程背景的基础上，对其进行力学、施工及美学方面的简要分析。文中所作的工作希望有利于无背索斜拉桥的进一步发展。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- [1]严国敏.现代斜拉桥.西南交通大学出版社.1996. [2]中交公路规划设计院主编.公路桥涵设计通用规范.JTG D60-2004 [3]林元培编.斜拉桥.人民交通出版社.1988. [4]范立础.桥梁工程（上册）.人民交通出版社.2001. [5]顾安邦.桥梁工程（下册）.人民交通出版社.2004. [6]李乔.斜拉桥受力特征分析.工程力学（增刊）.1999. [8]项海帆.高等桥梁结构理论.北京:人民交通出版社，2001.4 [9]朱伯芳.有限元法原理与应用.北京:中国水利水电出版社，1998.10 [10]李国豪.桥梁结构稳定与振动（修订版）.北京:中国铁道出版社，2002.3
同类课题研究水平概述
- 自1992年西班牙塞维利亚建成世界上第一座无背索斜拉桥Alamillo桥以来，无背索斜拉桥这种造型优美独特的桥梁结构形式立即引起了世界桥梁界的关注，并在后续短短的十几年里，世界各国相继建成无背索斜拉桥10余座，其中中国已建成的有长沙洪山大桥、合肥铜陵路桥、哈尔滨太阳桥等。 无背索斜拉桥的兴起，吸引了越来越多人的视线，目前，国内有同济、清华等高校也在对无背索斜拉桥的进行研究。但是，现有的国内学术论文大多是对无背索斜拉桥的某一项或某几项技术方面性能进行探究，尚缺少对该种桥体结构美学方面的关注。
