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工程演化论——公路桥梁案例篇(II)  

2015-08-30 13:07:05|  分类: 工程演化论 |  标签: |举报 |字号 订阅

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[按语]

    研究会安排任务编写“工程演化论——公路桥梁案例篇”,写了几稿,不知是不是对路。在此公布二稿,征求有识者的意见。全文按篇幅大小,分期列出。



第二节 桥梁类型的演化谱

  桥梁类型的演化经历了从低级形式到高级形式,从单一形式到复合形式的演化过程。在演化过程中桥型不断的被固化下来,构成了桥梁类型的大家族——演化谱系,可称之为“桥梁演化谱”。 桥梁演化谱包含基本组合桥型谱、复合联接桥型谱、拓扑变换桥型谱。

1.基本桥组合型谱

  由基本结构元素梁、索、曲杆、(直)杆、弯板、平板、壳构成的桥型基本类型可以归纳为“基本组合桥型谱”,见表5

1)从“初级形式”桥梁演化到“高级形式”桥梁。

  5中主对角元素的单纯形桥梁,较早被人类使用的是其 “初级结构”——梁桥Q11、悬索桥Q22、拱桥Q33,随着认知水平的提升继而使用“高级结构”——桁架桥Q44、板桥Q55、薄壁桥Q66、壳桥Q77

  2)从单一构件的“单纯桥型”桥梁演化到两种以上构件的“合成桥型”桥梁。

  例如,拱桥Q33纵向演化为梁、曲杆合成的无腹拱桥Q13、曲杆和拉杆合成的系杆拱Q43,以及拱桥施工中常用的用拉索张紧提高稳定性的张索拱架Q31

  横向演化为刚梁柔拱的兰格尓梁Q31、桁拱合一的尼尔森体系Q34,以及21世纪初在中国从拱桥悬臂施工工法演化出来的斜拉拱桥Q32

  3)在特定条件下的演化。

  在廿世纪六十年代中国经济恢复时期,建筑钢材匮乏的特定条件下创造的壳系桥梁,壳拱——(连波)双曲拱桥Q73、(单波)双曲扁壳桥Q71和壳梁——微弯翼板T梁桥Q71

2. 复合联接桥型谱

  把两种以上的桥型联接在一起构成复合桥型,以适应河流水域宽度,是一种以桥型为元素的高级复合,而不是基于构件结构元素的组合,见表6

  1)串联式复合:两种形式的桥型各自支撑着一段桥梁行车道称为串联复合。两种支撑作用通常不是(或微弱)耦合的,他们分摊作用是明确的。

  2)并联式复合:两种形式的桥共同支撑着同一段桥梁行车道称为并联复合。两种支撑作用是耦合的,由变形协调条件决定着他们分摊的作用。

3. 拓扑变换桥型谱

  拓扑变幻有承式变换和形式变换两种方式,见表7和图5

1)承式变换

  为适应自然地形条件,桥梁结构建筑空间高度与运营层面高度的差异,桥梁有三种承式变换,桥梁的承式变换在拱桥和悬索桥中广为使用。

  上承式:运营层面标高以下有足够的建筑空间;

  下承式:运营层面标高以下没有建筑空间;

  中承式:运营层面标高以下没有足够的建筑空间;

  直承式:直接以承重结构作为运营层面;

  2)形式变换

  为适应工程文化理念的审美方式,采用的合并分蘖、弯折、倾斜变换。这种方法在斜拉桥和拱桥中广为应用,其中合并分蘖是物理变形和几何变形的结合,可称为‘物理——拓扑变换法’。这一类的变换模式广受城市桥梁的青睐,是景观多样化的首选方法。

5 基本组合桥型谱

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 6 复合联接桥型谱

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7 拓扑变换桥型谱

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 弯折塔柱斜拉桥

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 下承倾斜肋拱桥                      斜塔斜拉桥

5拓扑变换桥型图

 (第三节 工程演化论——公路桥梁案例篇(III)

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