Modulares Stahlkabel Brücken festgehalten Permanente starre Rahmen Große Spannweite

Beschreibung:

Schrägseilbrücke, auch Diagonalbrücke genannt, ist eine Art Brücke, bei der der Hauptträger mit vielen Seilen direkt auf den Brückenturm gezogen wird.Es handelt sich um ein Struktursystem, das aus einem Druckturm, einem gespannten Kabel und einem gebogenen Balkenkörper besteht.

Eine kabellose Schrägseilbrücke ist eine Schrägseilbrücke, die durch Entfernen der Schrägseile vom Seitenfeld des Kabelturms und Kippen des Betonkabelturms auf diese Seite entsteht, um die Seilkraft des Hauptfelds mit der auszugleichen Eigengewicht des Turms.Kabellose Schrägseilbrücken werden üblicherweise für Brücken mit einer Spannweite von im Allgemeinen nicht mehr als 200 m und hohen Landschaftsanforderungen verwendet, und kabelfreie Schrägseilbrücken mit einem Turm werden im Allgemeinen verwendet.

Die Schrägseilbrückebesteht im Wesentlichen aus drei Teilen: Hauptträger, Kabelmast und Schrägseil.

Der Hauptträger hat im Allgemeinen eine Betonkonstruktion, eine Stahl-Beton-Kombinationskonstruktion.

Stahlkonstruktion oder Mischkonstruktion aus Stahl und Beton.

Kabelturm – er besteht aus Beton, einer Stahlbetonkombination oder einer Stahlkonstruktion.Bei den meisten davon handelt es sich um Betonkonstruktionen.

Schrägseil – besteht aus hochfestem Material (hochfester Stahldraht oder Stahllitze).

Der Hauptträger wird durch die verschiedenen Punkte des Kabels gestützt, und der durchgehende Träger mit mehrfeldriger elastischer Unterstützung wird beansprucht, das innere Biegemoment des Trägers wird stark reduziert und die Größe des Hauptträgers wird stark reduziert (der Träger). Die Höhe beträgt im Allgemeinen 1/50 bis 1/200 der Spannweite oder sogar weniger), was das Strukturgewicht reduziert und die Überquerungskapazität der Brücke erheblich erhöht.

Span-Layout

1. Zwillingsturm mit drei Spannweiten: Da seine Hauptspannweite größer ist, eignet er sich im Allgemeinen für die Überquerung größerer Flüsse.

2. Einzelturm mit doppelter Spannweite: Da seine Hauptlochspannweite im Allgemeinen kleiner ist als die Hauptlochspannweite der drei Spannweiten des Doppelturms, eignet er sich für die Überquerung kleiner und mittlerer Flüsse und städtischer Kanäle.

3.Drei-Turm-Vierfeld- und Multi-Turm-Mehrfeld-Brücke: Aufgrund der mittleren Turmspitze der Mehrfeld-Schrägseilbrücke und Hängebrücke mit mehreren Türmen gibt es kein Endankerkabel, um deren Verschiebung effektiv zu begrenzen. Schrägbrücken oder Hängebrücken mit flexibler Struktur verwenden mehrere Türme und mehrere Spannweiten, wodurch die Flexibilität der Struktur weiter erhöht wird, was zu übermäßiger Verformung führen kann.

Der Schlüssel zur Konstruktion von Schrägseilbrücken mit mehreren Türmen besteht darin, die horizontale Verschiebung der mittleren Turmspitze unter Nutzlast zu kontrollieren und das Biegemoment des Hauptträgers in der Mitte der Spannweite zu reduzieren.

4. Hilfspfeiler und Seitenvorsprung

Die Nutzlast erzeugt oft ein großes positives Biegemoment nahe dem Ende des Seitenspannbalkens und führt zur Drehung des Balkenkörpers, und die Dehnungsfuge kann leicht beschädigt werden.In diesem Fall kann das Problem gelöst werden, indem der Seitenträger verlängert wird, um die Vorspannweite zu bilden, oder indem ein Hilfspfeiler gesetzt wird.

Darüber hinaus ist die Installation von Hilfspfeilern auch für die freitragende Konstruktion einer Schrägseilbrücke praktisch, d. h. die doppelte freitragende Konstruktion des Hilfspfeilers entspricht der einzelnen freitragenden Konstruktion und ihr Schwenken ist klein und sicherer.

Kabelturmanordnung einer Schrägseilbrücke

Die Form des Kabelmastes

Der Kabelturm ist das Hauptbauwerk, das die Persönlichkeit und die visuelle Wirkung einer Schrägseilbrücke zum Ausdruck bringt. Daher sollte dem ästhetischen Design des Kabelturms genügend Aufmerksamkeit geschenkt werden.

Die Turmkonstruktion muss für die Anordnung des Kabels geeignet sein, die Kraftübertragung sollte einfach und übersichtlich sein und der Turm sollte unter Einwirkung der Eigenlast möglichst unter axialem Druck stehen.

(a) Es handelt sich um einen einsäuligen Hauptturm mit einfacher Struktur.

(b) Es ist A-förmig.

(c) Es handelt sich um einen umgekehrten Y-Typ, der entlang der Brücke eine hohe Steifigkeit aufweist und dazu beiträgt, der unausgeglichenen Spannung des Kabels auf beiden Seiten des Kabelmasts standzuhalten.Durch die A-Form kann an dieser Stelle auch das negative Biegemoment des Hauptträgers reduziert werden.

Der Aufbau der Kabelturm-Querbrückenrichtung kann in Einzelsäulentyp, Doppelsäulentyp, Türtyp oder H-Typ, A-Typ, Edelsteintyp oder umgekehrter Y-Typ unterteilt werden.

Die vertikale und horizontale Anordnung des Pylons ist einsäulig, was nur für einstufige Schrägseilbrücken geeignet ist.Wenn die Windsteifigkeit der Querbrücke erhöht werden muss, kann der Typ g oder h verwendet werden.b~d eignet sich grundsätzlich für biplanare Kabel.e, f und i eignen sich grundsätzlich für Schrägseilbrücken mit doppelt diagonalen Seilflächen.

Das Verhältnis von Höhe zu Spannweite des Turms

Die Höhe des Turms bestimmt die Steifigkeit und Wirtschaftlichkeit der gesamten Brücke.

Schleppleinenanordnung

Cable-Plane-Position

Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Kabeloberflächenpositionen, nämlich (a) Einzelkabelebene, (b) vertikale Doppelkabelebene, (c) schräge Doppelkabelebene und Mehrfachkabelebene.

Einzelkabelebene: Kastenprofil mit großer mechanischer Torsionssteifigkeit.Der Vorteil besteht darin, dass das Kabel perspektivisch nicht gegen Torsion arbeitet.Daher sollte der Hauptstrahl auf dem Brückenboden mit großem Sichtfeld eingesetzt werden.

Vertikale Doppelkabelebene: Das auf die Brücke wirkende Drehmoment kann durch die Axialkraft des Kabels aufgenommen werden, und der Hauptträger kann einen Abschnitt mit geringerer Torsionssteifigkeit verwenden.Sein Windwiderstand ist relativ gering.

Diagonale Doppelkabelebene, die besonders vorteilhaft für den Trägerkörper des Brückendecks ist, um Torsionsschwingungen durch Wind standzuhalten (diagonale Doppelkabelebene begrenzt die Querschwingung des Hauptträgers).Bei geneigten Doppelkabelflächen sollten Y-, A- oder Doppelmasten verwendet werden.Wenn die Spanne zu klein ist, sollte die Ansicht nicht übernommen werden.Im Allgemeinen wird es verwendet, wenn die Spannweite mehr als 600 m beträgt oder die Anforderungen an den Windwiderstand nicht erfüllt werden können.

Cable-Plane-Form

Wie gezeigt, gibt es drei grundlegende Arten von Kabeloberflächenformen, nämlich (a) radiale Form, (b) Harfenform und (c) Sektorform.Ihre jeweiligen Eigenschaften sind wie folgt:

Schrägseil-Höhenanordnung

a) Strahlungsform.b) Harfenform.c) Sektor.

(a) Die radiale Anordnung des Kabels ist gleichmäßig entlang des Hauptträgers verteilt, während sie beim Turm am oberen Punkt konzentriert ist.Da der durchschnittliche Schnittwinkel zwischen dem Kabel und der horizontalen Ebene groß ist, hat die vertikale Komponente des Kabels eine große Stützwirkung auf den Hauptträger, die Struktur des Verankerungspunkts auf der Turmspitze ist jedoch kompliziert.

b) Das Kabel in der harfenförmigen Anordnung ist parallel angeordnet, was bei geringer Kabelanzahl prägnanter ist und die Verbindungsstruktur von Kabel und Kabelturm vereinfachen kann.Die Verankerungspunkte am Turm sind verstreut, was sich positiv auf die Kraft des Kabelturms auswirkt.Der Nachteil besteht darin, dass der Neigungswinkel des Kabels klein ist, die Gesamtspannung des Kabels groß ist und das Kabel daher stärker genutzt wird.

(c) Die Sektoranordnung des Kabels ist nicht parallel zueinander, sie bietet die Vorteile der beiden oben genannten Anordnungen und wurde im Design häufig verwendet.

Anordnung der Kabelabstände

Die Anordnung der Kabelstrecken kann in „dünnes Kabel“ und „dichtes Kabel“ unterteilt werden.

Frühstadium – dünnes Kabel.Modern – dichtes Kabel (Computer Computing)

Die Vorteile des dichten Kabelsystems sind folgende:

1. Der Kabelabstand ist gering, das Biegemoment des Hauptträgers ist gering (der Kabelabstand am Hauptträger beträgt im Allgemeinen 4–10 m Betonträger, Stahlträger 12–20 m).

2. Die Kabelkraft ist gering, die Verankerungspunktstruktur ist einfach.

3. Die Änderung des Spannungsflusses in der Nähe des Verankerungspunkts ist gering und der Verstärkungsbereich ist gering.

4. Fördert die Armaufrichtung.

5. Einfacher Kabelwechsel.

6. Wenn die Schrägseilbrücke im Auslegerverfahren errichtet wird, sollte der Seilabstand 5 bis 15 m betragen.

Das Tragsystem von Schrägseilbrücken kann in folgende unterschiedliche Arten unterteilt werden:

Entsprechend der Kombination aus Turm, Balken und Pfeiler: schwimmendes System, halbschwimmendes System, Turmbalken-Konsolidierungssystem und starres Struktursystem.

Entsprechend dem kontinuierlichen Modus des Hauptträgers gibt es kontinuierliche Systeme und T-Struktur-Systeme.

Bei den meisten Schrägseilbrücken handelt es sich um selbstverankerte Systeme.Nur wenn die Hauptspannweite groß und die Seitenspannweite klein ist, verwenden einige Schrägseilbrücken ein Teilbodenankersystem.

Teilweise Schrägseilbrückensystem mit niedrigem Turm

Einteilung nach Turmhöhe: konventionelle Schrägseilbrücken und Teilschrägseilbrücken mit niedrigen Türmen.

Die mechanische Leistung der teilweisen Schrägseilbrücke mit niedrigem Pylon liegt zwischen der Balkenbrücke und der Schrägseilbrücke.

Die Struktur des Hauptträgers der Schrägseilbrücke

Die Funktion des Fernlichts hat drei Aspekte:

(1) Verteilen Sie die Eigenlast und Nutzlast auf das Kabel.Je kleiner die Steifigkeit des Balkens ist, desto kleiner ist das Biegemoment.

(2) Da der Hauptträger zusammen mit dem Kabel und dem Turm Teil der gesamten Brücke ist, besteht die vom Hauptträger getragene Kraft hauptsächlich aus dem axialen Druck, der durch die horizontale Komponente des Kabels erzeugt wird. Daher muss er über eine ausreichende Steifigkeit verfügen, um ein Knicken zu verhindern.

(3) Querwind- und seismischen Belastungen standhalten und diese Kräfte auf die Unterkonstruktion übertragen.

Wenn der Kabelabstand groß ist, wird der Hauptträger durch die Biegemomentsteuerung ausgelegt.Bei Einseil-Schrägseilbrücken werden die Hauptträger torsionskontrolliert konstruiert.

Darüber hinaus ist zu berücksichtigen, dass der Hauptträger über eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit verfügt, um das Kabel bei reduzierter Nutzlast zu ersetzen.Es ist auch zu berücksichtigen, dass die Konstruktion noch über genügend Sicherheitsreserven verfügt, wenn das einzelne Kabel reißt oder versehentlich aus dem Bauwerk austritt.

Geeignete Spannweiten von Hauptträgern aus unterschiedlichen Materialien

Die Hauptträger von Schrägseilbrücken sind auf vier verschiedene Arten zusammengesetzt:

1. Spannbetonträger, sogenannte Schrägseilbrücken aus Beton, wirtschaftliche Spannweite weniger als 400 m.

2. Stahl-Beton-Verbundträger, Verbundträger-Schrägkabelbrücke genannt, wirtschaftliche Spannweite 400 bis 600 m.

3. Hauptträger aus Stahl, bekannt als Schrägseilbrücke aus Stahl, wirtschaftliche Spannweite von mehr als 600 m.

4. Die Hauptspannweite ist ein Stahlhauptträger oder ein Stahlbeton-Verbundträger, und die Seitenspannweite ist ein Betonträger, der als hybride Schrägseilbrücke mit einer wirtschaftlichen Spannweite von mehr als 600 m bezeichnet wird.

Kabelturm der Schrägseilbrücke

Die Zusammensetzung der Kabelturmkomponenten: Der Turm spielt eine entscheidende Rolle für die Ästhetik: sorgfältige Auswahl der Formen, Zeichnung der Größenverhältnisse, Verwendung von Modellen und lokale Optimierung.

Der Hauptbestandteil des Kabelturms ist die Turmsäule, zwischen den Turmsäulen befinden sich auch Balken oder andere Verbindungselemente.

Im Allgemeinen können die Balken zwischen den Turmsäulen in tragende Balken und nicht tragende Balken unterteilt werden.Bei ersterem handelt es sich um einen Biegebalken zur Festlegung der Abstützung des Hauptbalkens und einen Druckstabbalken bzw. Zugankerbalken an der Biegung der Turmsäule.Letzterer ist der Oberbalken des Turms und der Mittelbalken der Turmsäule ohne Drehung.

Die Struktur des Betonturms

Im Allgemeinen eignet sich der Festkörper-Kabelturm für Schrägseilbrücken mit kleiner und mittlerer Spannweite, für kleine Spannweiten können gleiche Querschnitte verwendet werden, für Schrägseilbrückensäulen mit größerer Spannweite können Hohlquerschnitte verwendet werden.

Die Struktur des Kabelmastes mit rechteckigem Querschnitt ist einfach und seine vier Ecken sollten aus Fasen oder abgerundeten Ecken bestehen, um den Windwiderstand zu erleichtern.Der H-Profil-Pylon ist am ungünstigsten gegen den Wind.Der achteckige Querschnitt begünstigt die Konfiguration von vorgespannten Spanngliedern mit geschlossenem Umfang, die Struktur ist jedoch etwas kompliziert.

Der H-förmige Abschnitt an der Fassade kann den Ankerkopf nicht freilegen, was die Optik verbessert, gleichzeitig aber vier Seilebenen schafft.

Dieses Problem kann durch den Einsatz von H-Profiltürmen mit zwei Kabelebenen gelöst werden.Die Verwendung einer Form führt jedoch dazu, dass der Brückenturm verdreht wird, und die Verwendung von zwei Formen zum Überqueren der oberen und unteren Einstellungen kann verhindern, dass der Brückenturm zwar verdreht, aber nicht schön ist.

Schrägseil der Schrägseilbrücke

Der Aufbau von Schrägseilen

Der Aufbau einer Schleppleine lässt sich grundsätzlich in zwei Kategorien einteilen: integrierte Installationskabel und verteilte Installationskabel.Die Darstellung des ersteren besteht aus parallelen Drahtseilen mit Kaltgussankern, während die Darstellung des letzteren aus parallelen Drahtseilen mit Clipankern besteht.

1.Paralleldrahtkabel mit Kaltgussanker

2.Paralleles Stahlkabel mit Clipanker

Der Stahldraht im Paralleldrahtseil wird durch eine Stahllitze gleichen Querschnitts ersetzt, die zu einem Stahllitzenseil wird.

Das Gewicht des einzelnen Stahllitzenkabels ist gering, Transport und Installation sind bequem, aber der Ankerkopf muss vor Ort geschützt werden, was die Qualitätssicherung schwieriger macht.

Anwendung von Schrägseilbrücken:

Autobahn-Schrägseilbrücke, Eisenbahn-Schrägseilbrücke.

Schrägseilbrücken haben vielfältige Einsatzmöglichkeiten und werden häufig in unterschiedlichen Umgebungen eingesetzt.Hier sind einige bemerkenswerte Anwendungen von Schrägseilbrücken:

Straßen- und Autobahnbrücken: Schrägseilbrücken werden häufig für Straßen- und Autobahnüberquerungen verwendet.Sie bieten Vorteile wie Langspannfähigkeit, Kosteneffizienz und Ästhetik.Schrägseilbrücken können große Gewässer, tiefe Täler oder städtische Gebiete mit minimalen Stützstrukturen effizient überbrücken und so die Auswirkungen auf die umgebende Umwelt reduzieren.

Verankerung des Kabels

1. Verankerung des Kabels am Balken

Die vertikale Komponente wird durch den versteifenden Schrägstab ausgeglichen.

2. Verankerung des Kabels am Kabelmast

Dämpfung des Kabels

Die durch den Wind verursachten Vibrationen des Kabels sind bei allen Spannweiten und Arten von Schrägseilbrücken üblich, und die Vibration des Kabels kann leicht zu Ermüdung und Beschädigung führen.Derzeit sind die wichtigsten Maßnahmen zur Reduzierung der Schwingungen des Kabels der Schrägseilbrücke folgende:

(1) Pneumatische Steuermethode.

(2) Methode zur Dämpfung von Vibrationen.

(3) Ändern der dynamischen Eigenschaften des Kabels.

(1)Pneumatische Steuermethode

Die ursprünglich glatte Oberfläche des Kabels wird durch Spiralrippen, Stabrippen, V-förmige Rillen oder kreisförmige konkave Spitzen in eine nicht glatte Oberfläche umgewandelt.Die Erhebung auf der Kabeloberfläche kann die Bildung der Kabelwasserlinie bei Regen und damit das Auftreten von Regenvibrationen verhindern.

(2)Methode zur Dämpfung von Vibrationen

Der Mechanismus der Vibrationsdämpfungsreduzierungsmethode besteht darin, das Dämpfungsverhältnis des Kabels durch den Einbau einer Dämpfungsvorrichtung zu erhöhen, um die Vibration des Kabels einzudämmen.Entsprechend der Beziehung zwischen der Dämpfungsvorrichtung und dem Kabel kann die Dämpfungsvorrichtung in einen in der Hülse platzierten Innendämpfer und einen am Kabel befestigten Außendämpfer unterteilt werden.

(3)Verfahren zur Änderung der dynamischen Eigenschaften eines Kabels

Mehrere Kabel werden durch Kupplungen (Kabelklemmen) oder Hilfskabel miteinander verbunden, die einen deutlich kleineren Durchmesser als das Hauptkabel haben können.

Es ist sehr effektiv, niederfrequente Vibrationen zu verhindern und kann auch die Wahrscheinlichkeit von Regenvibrationen und Einzelkabelvibrationen verringern, aber die Unterdrückung von Vorticity-Vibrationen tritt normalerweise in Form hoher Ordnung auf und ist nicht offensichtlich.Darüber hinaus ist das Hilfskabel anfällig für Ermüdungsbrüche, was einen gewissen Einfluss auf die Brückenlandschaft hat.

Die Vorteile von Schrägseilbrücken:

Die Größe des Balkenkörpers ist klein und die Überquerungskapazität der Brücke groß.

Weniger eingeschränkt durch die Durchfahrtshöhe der Brücke und die Höhe des Decks.

Es besteht keine Notwendigkeit für eine zentrale Ankerkonstruktion wie eine Hängebrücke.

Einfache freitragende Konstruktion.

Die Bauweise einer Schrägseilbrücke lässt sich wie folgt zusammenfassen: Es gibt die Stützbauweise, die Stoßbauweise, die Rotationsbauweise und die Kragarmbauweise (Kragmontage und Kragarmgießen).

Überblick über Evercross-Stahlbrücken: