Modulaire stalen kabels geblokkeerde bruggen permanent stijf frame grote span

Beschrijving:

Tuibrug, ook wel diagonaalbrug genoemd, is een soort brug waarbij de hoofdbalk met veel kabels direct op de brugtoren wordt getrokken.Het is een structureel systeem dat bestaat uit een onder druk staande toren, een gespannen kabel en een gebogen balklichaam.

Een tuibrug zonder tuibrug is een tuibrug die wordt gevormd door de tuikabels uit de zijoverspanning van de kabeltoren te verwijderen en de betonnen kabeltoren naar die kant te kantelen om de kabelkracht van de hoofdoverspanning in evenwicht te brengen met de eigen gewicht van de toren.Kabelvrije tuibruggen worden vaak gebruikt voor bruggen met een overspanning van over het algemeen niet meer dan 200 meter en hoge eisen aan het landschap, en kabelvrije tuibruggen met één toren worden over het algemeen gebruikt.

De tuibrugis hoofdzakelijk verdeeld in drie delen: grootlicht, kabeltoren en verblijfkabel.

De hoofdbalk neemt over het algemeen een betonstructuur en een combinatiestructuur van staal en beton aan.

Staalconstructie of gemengde constructie van staal en beton.

Kabeltoren - het neemt een combinatie van beton, staal-beton of een staalconstructie aan.De meeste ervan zijn betonnen constructies.

Blijfkabel - is gemaakt van materiaal met hoge sterkte (staaldraad met hoge sterkte of stalen streng).

De hoofdbalk wordt ondersteund door de verschillende punten van de kabel en de doorlopende balk met elastische ondersteuning met meerdere overspanningen wordt belast, het interne buigmoment van de balk wordt sterk verminderd en de grootte van de hoofdbalk wordt aanzienlijk verkleind (de balk hoogte is over het algemeen 1/50 ~ 1/200 van de overspanning, of zelfs kleiner), waardoor het structurele gewicht wordt verminderd en de oversteekcapaciteit van de brug aanzienlijk wordt vergroot.

Span indeling

1. Tweelingtoren met drie overspanningen: vanwege de hoofdoverspanning is deze groter, over het algemeen geschikt voor het oversteken van grotere rivieren.

2. Dubbele overspanning met enkele toren: omdat de overspanning van het hoofdgat over het algemeen kleiner is dan de overspanning van het hoofdgat van de drie overspanningen van de tweelingtoren, is deze geschikt voor het oversteken van kleine en middelgrote rivieren en stedelijke kanalen.

3. Drie torens met vier overspanningen en meerdere torens met meerdere overspanningen: vanwege de middelste torentop van de tuibrug met meerdere torens en meerdere overspanningen heeft de hangbrug geen eindankerkabel om de verplaatsing ervan effectief te beperken, kabel- Een tuibrug of hangbrug met flexibele structuur neemt meerdere torens aan en meerdere overspanningen zullen de flexibiliteit van de constructie verder vergroten, wat tot overmatige vervorming kan leiden.

De sleutel tot het ontwerp van een tuibrug met meerdere torens is het beheersen van de horizontale verplaatsing van de middelste torentop onder spanning en het verminderen van het buigmoment in het midden van de hoofdligger.

4. Hulppijler en zijloodspanwijdte

Levende belasting produceert vaak een groot positief buigmoment nabij het uiteinde van de zijspanbalk, en leidt tot rotatie van het balklichaam, en de uitzettingsvoeg kan gemakkelijk worden beschadigd.In dit geval kan dit worden opgelost door de zijbalk te verlengen om de voorspanwijdte te vormen of door de hulppijler te plaatsen.

Bovendien is de installatie van hulppijlers ook handig voor de vrijdragende constructie van een tuibrug, dat wil zeggen dat de dubbele vrijdragende constructie naar de hulppijler gelijk is aan de enkele vrijdragende constructie, en dat de schommel klein en veiliger is.

Kabeltorenopstelling van tuibrug

De vorm van de kabeltoren

Kabeltoren is de hoofdstructuur die de persoonlijkheid en het visuele effect van de tuibrug tot uitdrukking brengt, dus aan het esthetische ontwerp van de kabeltoren moet voldoende aandacht worden besteed.

Het torenontwerp moet geschikt zijn voor de opstelling van de kabel, de krachtoverbrenging moet eenvoudig en duidelijk zijn en de toren moet zoveel mogelijk onder axiale druk staan ​​onder invloed van een dode belasting.

(a) Het is een hoofdtoren van het type met één kolom, die eenvoudig van structuur is.

(b) Het is een A-vorm.

(c) Het is een omgekeerd Y-type, dat een hoge stijfheid langs de brug heeft en bevorderlijk is voor het weerstaan ​​van de onevenwichtige spanning van de kabel aan beide zijden van de kabeltoren.De A-vorm kan op dit punt ook het negatieve buigmoment van de hoofdligger verminderen.

De lay-out van de dwarsbrugrichting van de kabeltoren kan worden onderverdeeld in het type met enkele kolom, type met dubbele kolom, deurtype of H-type, A-type, edelsteentype of omgekeerd Y-type.

De verticale en horizontale opstelling van de mast is van het type met één kolom, wat alleen geschikt is voor tuibruggen met één vlak.Wanneer het nodig is om de windstijfheid van de dwarsbrug te versterken, kan het g- of h-type worden gebruikt.b~d is over het algemeen geschikt voor biplanaire kabels.e, f en i zijn over het algemeen geschikt voor tuibruggen met dubbel diagonale kabelvlakken.

De verhouding tussen hoogte en overspanning van de toren

De hoogte van de toren bepaalt de stijfheid en zuinigheid van de gehele brug.

Dragline-opstelling

Kabelvlakpositie

Er zijn over het algemeen drie soorten kabeloppervlakposities, namelijk (a) enkel kabelvlak (b) verticaal dubbel kabelvlak (c) schuin dubbel kabelvlak en meervoudig kabelvlak.

Enkel kabelvlak: kokerprofiel met grote mechanische torsiestijfheid.Het voordeel is dat de kabel vanuit perspectief gezien niet tegen torsie werkt.Daarom moet het grootlicht op de brugvloer worden gebruikt met een breed gezichtsveld.

Verticaal dubbel kabelvlak: het koppel dat op de brug inwerkt, kan worden weerstaan ​​door de axiale kracht van de kabel, en de hoofdbalk kan een gedeelte gebruiken met een lagere torsiestijfheid.De windweerstand is relatief zwak.

Diagonaal dubbel kabelvlak, wat vooral gunstig is voor het lichaam van de brugdekbalk om weerstand te bieden aan torsietrillingen door de wind (het diagonale dubbele kabelvlak beperkt de transversale zwaai van de hoofdbalk).Voor hellende dubbele kabelvlakken moeten Y-, A- of dubbele pylonen worden gebruikt.Als de overspanning te klein is, overweeg dan het standpunt, dit mag niet worden overgenomen.Over het algemeen wordt het gebruikt als de overspanning groter is dan 600 meter, of als het niet aan de eisen van windweerstand kan voldoen.

Kabelvlakvorm

Er zijn drie basistypen kabeloppervlakvormen zoals weergegeven, namelijk (a) radiale vorm, (b) harpvorm en (c) sector.Hun respectieve kenmerken zijn als volgt:

Blijf kabelhoogte-indeling

a) stralende vorm.b) Harpvorm.c) Sector.

(a) De radiale plaatsing van de kabel is gelijkmatig verdeeld langs de hoofdbalk, terwijl deze op de toren geconcentreerd is op het bovenste punt.Omdat de gemiddelde snijhoek tussen de kabel en het horizontale vlak groot is, heeft de verticale component van de kabel een grote ondersteunende werking op de hoofdligger, maar is de constructie van het ankerpunt op de top van de toren ingewikkeld.

b) De kabel in de harpvormige opstelling is parallel gerangschikt, wat beknopter is als het aantal kabels klein is, en de verbindingsstructuur van de kabel en de kabeltoren kan vereenvoudigen.De ankerpunten op de toren liggen verspreid, wat de kracht van de kabelmast ten goede komt.Het nadeel is dat de hellingshoek van de kabel klein is, de totale spanning van de kabel is groot, waardoor de kabel meer gebruikt wordt.

(c) De sectoropstelling van de kabel is niet evenwijdig aan elkaar, heeft de voordelen van de twee bovengenoemde opstellingen en is op grote schaal gebruikt in het ontwerp.

Indeling van de kabelafstand

De indeling van de kabelafstand kan worden onderverdeeld in "dunne kabel" en "dichte kabel".

Vroeg stadium - dunne kabel.Modern – dichte kabel (computercomputers)

De voordelen van het dichte kabelsysteem zijn als volgt:

1. De kabelafstand is klein, het buigmoment van de hoofdbalk is klein (de kabelafstand op de hoofdbalk is over het algemeen 4-10 m betonnen balk, stalen balk is 12-20 m).

2. De kabelkracht is klein, de structuur van het verankeringspunt is eenvoudig.

3. De verandering van de spanningsstroom nabij het ankerpunt is klein en het versterkingsbereik is klein.

4. Bevorderlijk voor de erectie van de armen.

5. Gemakkelijk te verwisselen kabel.

6. Wanneer de tuibrug wordt gebouwd volgens de cantilevermethode, moet de kabelafstand 5 ~ 15 m zijn.

Het structurele systeem van tuibruggen kan op de volgende verschillende manieren worden verdeeld:

Volgens de combinatie van toren, balk en pier: drijvend systeem, semi-drijvend systeem, consolidatiesysteem van torenbalken en stijf structuursysteem.

Volgens de continue modus van het grootlicht zijn er een continu systeem en een T-structuursysteem.

De meeste tuibruggen zijn zelfverankerde systemen.Alleen wanneer de hoofdoverspanning groot is en de zijoverspanning klein, maken enkele tuibruggen gebruik van een gedeeltelijk grondankersysteem.

Gedeeltelijk tuibrugsysteem met lage toren

Indeling naar torenhoogte: conventionele tuibruggen en gedeeltelijke tuibruggen met lage torens.

De mechanische prestatie van de gedeeltelijke tuibrug met lage mast ligt tussen de balkbrug en de tuibrug.

De structuur van de hoofdligger van de tuibrug

De functie van het grootlicht kent drie aspecten:

(1) Verdeel de eigen belasting en de actieve belasting over de kabel.Hoe kleiner de stijfheid van de balk, hoe kleiner het buigmoment.

(2) Als onderdeel van de hele brug, samen met de kabel en de toren, is de kracht die door de hoofdligger wordt gedragen voornamelijk de axiale druk die wordt gevormd door de horizontale component van de kabel, dus deze moet voldoende stijfheid hebben om knikken te voorkomen.

(3) Weersta dwarswind- en seismische belastingen en breng deze krachten over op de onderconstructie.

Wanneer de kabelafstand groot is, wordt het grootlicht ontworpen door de buigmomentregeling.Voor vlakke tuibruggen met één kabel zijn de hoofdliggers ontworpen met torsiecontrole.

Bovendien moet er rekening mee worden gehouden dat de hoofdligger voldoende sterkte en stijfheid heeft om de kabel te vervangen met een verminderde belasting.Er moet ook rekening mee worden gehouden dat de constructie nog steeds voldoende veiligheidsreserve heeft wanneer de individuele kabel per ongeluk breekt of het werk verlaat.

Geschikte overspanning van hoofdliggers van verschillende materialen

De hoofdliggers van tuibruggen zijn op vier verschillende manieren samengesteld:

1. Balken van voorgespannen beton, ook wel betonnen tuibruggen genoemd, met een economische overspanning van minder dan 400 meter.

2. Samengestelde balk van staal-beton, tuibrug met samengestelde balk genoemd, economische overspanning 400 ~ 600 m.

3. Volledig stalen hoofdbalk, bekend als stalen tuibrug, economische overspanning meer dan 600 meter.

4. De hoofdoverspanning is een stalen hoofdligger of een staal-beton composietligger, en de zijoverspanning is een betonnen balk, een zogenaamde hybride tuibrug met een economische overspanning van meer dan 600 meter.

Kabeltoren van de tuibrug

De samenstelling van de componenten van de kabeltoren: de toren speelt een beslissende rol in de esthetiek: zorgvuldige selectie van vormen, tekengrootteverhoudingen, gebruik van modellen en lokale optimalisatie.

Het hoofdbestanddeel van de kabeltoren is de torenkolom, maar er zijn ook balken of andere verbindingselementen tussen de torenkolommen.

Over het algemeen kunnen de balken tussen de torenkolommen worden verdeeld in dragende balken en niet-dragende balken.De eerste is een buigbalk voor het instellen van de ondersteuning van de hoofdbalk, en een drukstangbalk of een trekstangbalk in de bocht van de torenkolom.Deze laatste is de bovenbalk van de toren en de middenbalk van de torenkolom zonder draaiing.

De structuur van de betonnen toren

Over het algemeen is een kabeltoren met massief lichaam geschikt voor tuibruggen met kleine en middelgrote overspanningen, voor kleine overspanningen kan een gelijke doorsnede worden gebruikt, voor meer dan middelmatige overspanningen kan een tuibrugkolom met holle doorsnede worden gebruikt.

De structuur van de kabeltoren met rechthoekige doorsnede is eenvoudig en de vier hoeken moeten zijn gemaakt van afgeschuinde of afgeronde hoeken om de windweerstand te vergemakkelijken.De H-sectie mast is het meest ongunstig tegen de wind.Achthoekige doorsnede is bevorderlijk voor de configuratie van gesloten omtreksvoorgespannen spankabels, maar de structuur is enigszins gecompliceerd.

Het H-vormige gedeelte aan de gevel kan de ankerkop niet blootleggen, wat de uitstraling verbetert, maar tegelijkertijd vier kabelvlakken creëert.

Dit probleem kan worden opgelost door gebruik te maken van H-sectie torens met twee kabelvlakken.Als u echter één vorm gebruikt, wordt de brugtoren verdraaid, en als u twee vormen gebruikt om de bovenste en onderste instellingen over te steken, kunt u voorkomen dat de brugtoren verdraaid maar niet mooi is.

Blijf kabel van de tuibrug

De constructie van een verblijfskabel

De structuur van dragline is in principe verdeeld in twee categorieën: integrale installatiekabel en verspreide installatiekabel.De weergave van de eerste is parallelle draadkabels met koudgegoten ankers, terwijl de weergave van de laatste parallelle draadkabels met clipankers is.

1. Parallelle draadkabel met koudgegoten anker

2.Parallelle staalkabel met clipanker

De staaldraad in de parallelle draadkabel wordt vervangen door een stalen streng van gelijke doorsnede, die een kabel met stalen strengen wordt.

Het gewicht van de enkelvoudige staalkabel is licht, transport en installatie zijn handig, maar de ankerkop heeft bescherming ter plaatse nodig, de moeilijkheidsgraad voor kwaliteitsborging neemt toe.

Toepassing van tuibruggen:

Snelweg-tuibrug, spoorweg-tuibrug.

Tuibruggen hebben verschillende toepassingen en worden vaak in verschillende omgevingen gebruikt.Hier zijn enkele opmerkelijke toepassingen van tuibruggen:

Weg- en snelwegbruggen: Tuibruggen worden vaak gebruikt voor weg- en snelwegovergangen.Ze bieden voordelen zoals mogelijkheden voor grote overspanningen, kosteneffectiviteit en esthetische aantrekkingskracht.Tuibruggen kunnen op efficiënte wijze grote watermassa's, diepe valleien of stedelijke gebieden overspannen met minimale steunconstructies, waardoor de impact op de omgeving wordt verminderd.

Verankering van de kabel

1. Verankering van de kabel aan de balk

De verticale component wordt in evenwicht gehouden door de verstijvende schuine staaf.

2. Verankering van de kabel aan de kabeltoren

Demping van de kabel

De door de wind veroorzaakte trillingen van de kabel komen vaak voor bij alle soorten overspanningen en typen tuibruggen, en de trillingen van de kabel veroorzaken gemakkelijk vermoeidheid en schade.Momenteel zijn de belangrijkste maatregelen om de trillingen van de kabel van de tuibrug te verminderen de volgende:

(1) Pneumatische besturingsmethode.

(2) Methode voor demping van trillingen.

(3) Veranderen van de dynamische eigenschappen van de kabel.

(1)Pneumatische controlemethode

Het oorspronkelijke gladde oppervlak van de kabel is veranderd in een niet-glad oppervlak met spiraalvormige randen, staafribbels, V-vormige groeven of cirkelvormige concave punten.De bult op het kabeloppervlak kan de vorming van de kabelwaterlijn voorkomen als het regent, waardoor het optreden van regentrillingen wordt voorkomen.

(2)Dempende trillingsreductiemethode

Het mechanisme van de dempingsvibratiereductiemethode is het vergroten van de dempingsverhouding van de kabel door een dempingsapparaat te installeren om de trillingen van de kabel te beperken.Afhankelijk van de relatie tussen het dempingsapparaat en de kabel, kan het dempingsapparaat worden verdeeld in een interne demper die in de huls is geplaatst en een externe demper die aan de kabel is bevestigd.

(3)Methode voor het wijzigen van de dynamische eigenschappen van kabels

Meerdere kabels zijn met elkaar verbonden door koppelingen (kabelklemmen) of hulpkabels, die een veel kleinere diameter kunnen hebben dan de hoofdkabel.

Het is zeer effectief om laagfrequente trillingen te voorkomen en kan ook de kans op regentrillingen en trillingen van enkele kabels verminderen, maar de onderdrukking van wervelende trillingen treedt meestal op in de vorm van hoge orde en is niet voor de hand liggend.Bovendien is de hulpkabel gevoelig voor vermoeidheidsbreuken, wat een zekere impact heeft op het bruglandschap.

De voordelen van tuibruggen:

De afmeting van het balklichaam is klein en de oversteekcapaciteit van de brug is groot.

Minder beperkt door de brugspeling en dekhoogte.

Er is geen behoefte aan een gecentraliseerde verankeringsstructuur zoals een hangbrug.

Gemakkelijk te vrijdragende constructie.

De constructiemethode van de tuibrug kan als volgt worden samengevat: er zijn ondersteunende constructiemethoden, duwconstructiemethoden, roterende constructiemethoden en cantileverconstructiemethoden (cantilevermontage en cantilevergieten).

Overzicht Evercross stalen bruggen: