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  • 跨海大桥为何用悬索?有何科学依据?

    发布时间: 2021-08-04 10:07首页:主页 > 新手入门 > 阅读()

    一、大跨径跨海、跨江桥梁为何要用悬索桥我们看到的,跨越长江和跨海的大桥,一般都是斜拉和悬锁桥,主要是他们能用于大跨径的桥梁上。其中悬索桥能达到最大跨境,超过1000米的跨径,世界上最大跨径的跨海大桥是,建造于1998年的日本明石海跨大桥,跨径达1991米,接近2公里。

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    美丽的悬索桥

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    雄伟的金门大桥

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    比较有名气的悬索桥,全球范围内,比如中国的润扬长江大桥,江阴长江大桥,美国的金门大桥等。

    跨海大桥为何用悬索?有何科学依据?

    跨海大桥使用悬索结构,悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁,由悬索、索塔、锚碇、吊杆、桥面系等部分组成。

    跨海大桥为何用悬索?有何科学依据?

    悬索桥的组成部分

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    实际悬索桥结构

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    悬索桥的主要承重构件是悬索,它主要承受拉力,一般用抗拉强度高的钢材(钢丝、钢缆等)制作。由于悬索桥可以充分利用材料的强度,并具有用料省、自重轻的特点,因此悬索桥在各种体系桥梁中的跨越能力最大,跨径可以达到1000米以上。1998年建成的日本明石海峡桥的跨径为1991米,是目前世界上跨径最大的桥梁。

    悬索桥的主要缺点是刚度小,在荷载作用下容易产生较大的挠度和振动,需注意采取相应的措施。特别是在风荷载作用下,产生共振,导致桥梁整体垮塌。

    比如塔科马海峡大桥垮塌事件,塔科马海峡大桥是位于美国华盛顿州塔科马的两条悬索桥。第一条桥于1940年首度通车,但不到五个月便坍塌。第一条桥坍塌的原因,是因为其桥面厚度不足,在受到强风的吹袭下引起卡门涡街,使桥身摆动;当卡门涡街的振动频率和吊桥自身摆动的频率相同时,引起吊桥剧烈共振而崩塌。

    塔科马大桥共振

    二、使用悬索桥的科学依据是利用不同材料的特性主要是根据力学原理,通过缆绳的受拉,索塔受压,桥面受弯,达到桥梁跨度最大。我们来看看原理图

    缆索绳采用高强度钢丝束,承载能力极高。由于钢索只能受拉,且承载力很高,无法受压和受弯,所以悬索结构,有效利用了材料的特点;索塔主要是受压和受弯,有效利用混凝土受压承载力高的特点;桥面采用钢桁架,有效利用桁架的受弯性能高。

    主索

    关于无锡高架桥坍塌事件,你有什么看法?

    首先感谢邀请。

    跨海大桥为何用悬索?有何科学依据?

    做为一名几十年的高铁桥梁行业从业者,我来回答这个问题。一家之言,欢迎各位斧正。 当时第一时间听到这个消息,第一反应就是:怎么桥梁又塌了?几年前,我生活的城市株洲,也因为爆破的原因,造成红旗路高架桥垮塌,给人民生命财产带来了极大的损失,所以这一次,心情和大家一样沉重,也想搞清楚事故发生的原因。

    跨海大桥为何用悬索?有何科学依据?

    大家知道,桥梁在公路铁路线上运用很多,已经司空见惯了。从外形上一般分为箱型梁和T型梁。这两种桥梁都需要支座和承台桥墩连接,桥梁支座按结构可分为三大类,一是板式橡胶支座,二是盆式支座,三是球形支座。按固定与否分类又可以分为固定支座和活动支座两类。桥梁支座有足够的竖向刚度,能将上部构造的反力可靠的传递给承台,同时又有较大的剪切变形能力,以满足上部构造的水平位移。

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    这是是需要预埋在桥梁梁身的支座板

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    这是箱形桥梁,支座板位于桥端江边位置,铺架的时候需要将桥梁可靠的固定在承台上。大家注意,这里的支座是四块,分别位于桥梁两端的顶边,受力宽度已经足够。箱形梁上部翼缘板足够宽,但是翼缘板位置基本是只承受电缆槽里面电缆的重量,所以受力不是很大。据报到,这次无锡的桥是采用的独柱桥墩,也就是下图这个样子的:

    从这个图可以清楚的看出来,由于独柱墩受力面积小,如果桥面承受极限重量,极易产生受力不均匀现象,如果极限重量大于桥梁本身重量,那么桥梁发生侧翻就是很正常的事了。而我们现在的高铁箱梁采取的铺架方式是这样的:

    由于采取了双支座板,使得桥梁受力年纪加大,加上超过墩台位置的翼缘板不受重力,所以,高铁桥梁产生不平衡力的现象几乎不存在,显然,这种设计比单柱式墩台设计要合理的多。很难想象,这种非单柱式设计会产生侧翻,就像下图这样:

    这得要多大的力啊!说到这里,大家会提出来,那铁路T型梁铺架也基本是单柱啊。是的,

    梯形梁长得是这样子的:

    基本单片也和单柱式差不多,但是,梯形梁在铺架好之后,两片梁之间会用精轧螺纹钢连接,并且采用横向张拉技术,连接角之间最后也会用混凝土浇筑连接,使两片梁形成整体,这样无疑增添了桥梁的安全系数。

    这是梯形梁中间的情况,最后两片梯梁之间会连接成一个整体。

    我们再来看看无锡这车侧翻桥梁的实际情况,这是侧翻桥梁单柱墩。大家可以看出来,尽管桥梁宽度足够,但是因为支座位于桥梁中间,两边受力面积宽大,一旦遇上极限重量,桥梁受力不均匀,发生侧翻的概率还是有的。所以,本次桥梁侧翻事故,我个人觉得设计可能不尽合理,管理也有疏漏的地方,对于严重极限超载车辆的管理不到位,多重原因叠加,造成了这次惨痛事故。

    我是高铁从业者一包白沙,感谢各位阅读!

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