曲線斜拉橋應(yīng)用的展望

曲線斜拉橋應(yīng)用的展望當(dāng)今世界上，斜拉橋已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用，有鋼的，預(yù)應(yīng)力的，結(jié)合梁的；跨度最大已接近1000m。但作為斜拉橋式的一個(gè)分支曲線斜拉橋應(yīng)用就不很廣泛。一則因?yàn)閷⑶€形主梁與斜拉橋式相結(jié)合，還有許多值得深入研究的課題，二則此種橋形只是在一些特殊的場合應(yīng)用，如兩岸接線的要求橋梁必須布置在曲線上且跨度相對(duì)較大，或者與周圍環(huán)境相溶合必須修建曲線型斜拉橋等等。隨著對(duì)曲線斜拉橋的深入研究，道路建設(shè)的需要，對(duì)橋梁功能更高地要求，橋梁美學(xué)的要求，與周圍環(huán)境相溶合的更高要求，曲線斜拉橋的應(yīng)用前途是廣闊的。一、世界上已建成的曲線斜拉橋及其特點(diǎn)世界上已建成的曲線斜拉橋，數(shù)量不多，見表1。但每座橋梁都有它自身的特點(diǎn)。筆者根據(jù)收集的資料選擇幾座有特色的曲線斜拉橋簡介如下：1．新上平井大橋該橋在日本首都高速葛飾江戶川線上，因該橋與兩岸接線正好成S形曲線相接，故采用了S形曲線斜拉橋的橋型。橋梁立面及平面布置圖見圖1。図面?zhèn)萐fr錮音幷習(xí)図面?zhèn)萐fr錮音幷習(xí)加00001OOC-”=89邛.“=24工45500003013400022000060500'I1平面図平面図道路規(guī)格：第2種第2級(jí)設(shè)計(jì)時(shí)速：60km/h橋?qū)挘?3.5m（4車道）平面線形：S形反向回旋曲線最小曲線半徑231m坡度：縱斷面-0.3?1.1%，橫斷面-8.0?8.0%橋長：455m活荷重：TL-20風(fēng)荷重：V10=43m/sec地震荷重：水平震度=0.33構(gòu)造形式：主梁4跨連續(xù)曲線3室箱梁主塔、獨(dú)塔、單索面、輻射型索設(shè)計(jì)中研究了如下特殊問題：（1）非線性分析（2）抗震分析及對(duì)策（3）橋塔基礎(chǔ)根部模型試驗(yàn)，承載力試驗(yàn)（4）風(fēng)洞試驗(yàn)、抗風(fēng)穩(wěn)定性分析及對(duì)策，施工期主梁及主梁架設(shè)時(shí)抗風(fēng)穩(wěn)定性及防振對(duì)策。2.Sunniberg橋因計(jì)劃在瑞士的Klosters城附近修建一個(gè)輔助道路與周圍的旅游環(huán)境有許多沖突，最終考慮到大量的環(huán)境因素，將計(jì)劃改成大部份修建隧道而被通過。在高速公路直接進(jìn)入Gotschna隧道前，在河上修建一座長526m的橋，該橋橫穿山谷，因此，需要有很高的美學(xué)要求，與周圍的風(fēng)景相匹配，因而選擇了一個(gè)高墩曲線多跨斜拉橋。該橋的立面、平面、主梁斷面及橋塔布置見圖2。橋梁建成后，與周圍環(huán)境的溶合見彩圖，確實(shí)具有很高的美學(xué)品味，橋梁的修建給本來就很美麗的景點(diǎn)增加了更絢麗的色彩和構(gòu)圖。ElevationElevationPierP2526PC65nooiylA()tDrostobeC'Doves仃.25，斜面見圖7S0支間74100班萬l&jr■艮285000（過踣中心上）225tM69100675所長28462?526PC65nooiylA()tDrostobeC'Doves仃.25，斜面見圖7S0支間74100班萬l&jr■艮285000（過踣中心上）225tM69100675所長28462?支間140000樽長：280000（道路中心上J桁長284625支間1400003．唐柜新橋該橋建于日本唐柜地區(qū)北神戶線陡峭的山坡處，山坡最大斜度40°有滑坡現(xiàn)象，治理與加固困難，故而選擇環(huán)繞山坡修建三跨曲線斜拉橋3）。1998.3橋梁道路規(guī)格：第2種第2級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)速60km/h構(gòu)造形式：3跨連續(xù)拱背PC箱梁曲線斜拉橋橋長：東線260m，西線285m道路線形：縱向坡度4.0%,橫向坡度-2.0%?5.0%橋梁設(shè)計(jì)采用與一般斜拉橋同樣的程序進(jìn)行設(shè)計(jì)。進(jìn)行空間三維立體分析,計(jì)算模型采用三維魚刺型。抗震分析采用時(shí)程分析法；考慮非線性影響。該橋建成后,具有新穎的特色,與周圍環(huán)境溶合一體,被稱之為綠色通道,采用部分斜拉橋結(jié)構(gòu),具有創(chuàng)新特色。二、推廣、應(yīng)用曲線斜拉橋應(yīng)研究解決的問題1．應(yīng)建立三維空間計(jì)算模型,進(jìn)行分析計(jì)算,并有完整的活荷載加載程序。2．應(yīng)考慮施加的軸向力,或者預(yù)應(yīng)力對(duì)主梁結(jié)構(gòu)的影響。筆者認(rèn)為對(duì)于曲線斜拉橋應(yīng)細(xì)致考慮主梁軸向力的影響,稱之為“張弓力”,軸向力的大小可隨豎向活荷載的變化、溫度、收縮、徐變和其它外來因素的變化而變化,因而對(duì)被稱之為“弓”的主梁內(nèi)力產(chǎn)生影響,此種影響有利無利,會(huì)不會(huì)危及結(jié)構(gòu)的安全都是應(yīng)深入研究的問題。3．曲線斜拉橋的非線性效應(yīng),與直線主梁的斜拉橋有何差別,應(yīng)如何在設(shè)計(jì)中考慮其影響。4．曲線斜拉橋的動(dòng)力分析,抗震分析及對(duì)策,抗風(fēng)分析及對(duì)策,都應(yīng)仔細(xì)研究。5．關(guān)鍵部位的局部應(yīng)力分析和對(duì)策,必要的模型試驗(yàn)。6．風(fēng)洞試驗(yàn)及成果應(yīng)用等。7．建立在三維空間模型基礎(chǔ)上的曲線斜拉橋靜、動(dòng)力及施工監(jiān)控完整的計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)。上述問題的研究成果,加上細(xì)節(jié)的處理必將推動(dòng)曲線斜拉橋廣泛地應(yīng)用。三、結(jié)語與致謝綜上所述,曲線斜拉橋在世界各地應(yīng)用已取得一些有效成果。進(jìn)一步研究和計(jì)算機(jī)軟件的開發(fā)成功,將推動(dòng)曲線斜拉橋,在線路布置有這樣的需求時(shí),在與周圍環(huán)境有特殊要求時(shí),在橋梁美學(xué)有這樣的要求時(shí),得到廣泛地應(yīng)用。本文撰寫時(shí)得到方秦漢院士、周璞教授級(jí)高工、裴若娟教授的指導(dǎo)與幫助。特此致謝！參考文獻(xiàn)1．S字形曲線斜張橋上部工的設(shè)計(jì)（上）（下），高橋敏等。日本，橋梁與基礎(chǔ)，84-4,P25?33,85-5,P31?402．S字形曲線斜張橋上部工的制作和施工計(jì)畫，森本男等。日本，橋梁與基礎(chǔ)，861,P21?263．S字形曲線斜張橋上部工的施工管理,森本男等。日本,橋梁與基礎(chǔ),86-12,P1?84?貓羅溪橋的設(shè)計(jì)與施工，日本，橋梁與基礎(chǔ)，2001年10月號(hào)P2?85．曲線斜拉橋的實(shí)橋?qū)嶒?yàn)、模型試驗(yàn)及結(jié)構(gòu)分析,孫傳洲編譯,國外橋梁,2001年第1期P15?236.StructuralEngineeringInternational,1999（1）P57?627?曲線斜拉橋的動(dòng)力反應(yīng)，喻遠(yuǎn)良等，國外橋梁2000年第4期P24?30EngineeringStructures，1999.21，P1015?1027邊流大橋的設(shè)計(jì)與施工，今井博志等，日本，橋梁與基礎(chǔ)2001-9，P2?9StructuralEngineeringInternational1/97，P6?8Band76,Juni2001,P295?301StucturalEngineeringInternational1/2001,P52?58日本《土木技術(shù)》2002年1月號(hào)P106?116橋梁與基礎(chǔ)，日本，1993年3月號(hào)P2?915?橋梁與基礎(chǔ)，日本，1998年3月號(hào)P13?20世界上已建成的曲線斜拉橋序號(hào)橋名國別跨度布置及橋長(m)曲率半徑(m)梁高(m)橋面寬(m)塔咼(m)1新上平井大橋S形斜拉橋日本40.5+134+220+60.5=4552313.223.565.02沙夫豪森來因河橋瑞士1522801.553SaftiLink橋新加坡1001802.01242.554貓羅溪橋中國臺(tái)北49+118=167.0（168.25）400017.260.05巴流大橋日本39+18.7+39=96.7751.03.829.16Sunniberg橋瑞士59+128+140+134+65=5265031.812.3715.07米蘭2000飛機(jī)場橋意大利70+70=1401001.3511.7536.878廣島西大橋日本40+88+4X78+35=