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【刘效尧】桥梁百年进展与世纪展望之悬带桥
2012-01-11 来源:中国桥梁网
悬带桥(Stressed ribbon bridge)或称为直承式悬索桥,通行荷载直接行驶在索(悬带)上;类似直承式拱桥,通行荷载直接行驶在拱圈上,见图1。据记录[1]早在1808年美国就修建了一座跨径58m全长280m的道路悬带桥,Mohawk桥,使用了65年,到1873年才倒塌。

    1.悬带桥功能

    近代的的悬带桥大多是人行桥,很少有道路桥。最具有代表性的道路桥是乌拉圭修建的

    la Barra桥是一座预应力混凝土悬带桥,跨径30+90+30m,上下行分离,由Leonel Viera (1913-1975)设计,见图6。由于对凹形竖曲线的心理不适应性、通航河流上通航净高的限制,悬带桥道路桥很少修建,有记录的不过四五座,见表1(略)。表1中把湖南淘金桥(见图1左3)列为悬带桥,其实该桥应该是上承式悬索桥,汽车荷载通行在索上建筑上;类似于上承式拱桥,汽车荷载通行在拱上建筑上。


    2.悬带桥结构

    近代悬带桥大多用(1)预应力混凝土作为悬带承重结构,也有用(2)预应力钢索承重并在索上铺筑混凝土预制块、石板或木板,见图9。在观赏休闲区域,也有用(3)叠合木材(胶合材)修建人行悬带桥,见图4和图5。

    3.悬带桥特征尺度

    (1)悬带桥的长度和跨径比较离散,与材料结构的使用之间没有明显的规律,小到十余米,大到二、三百米都有,可见其适应性较强,见图12和图13。

    (2)预应力混凝土悬带桥的垂度大约在1/35~1/55之间;全钢悬带桥要大些,有1/25的实例,见图10;

    (3)预应力混凝土悬带桥的悬带绝大部分是等厚的,厚度在20cm~30cm之间;变厚悬带桥最大厚度有67cm的实例,见图11;

    4.工程实例

    日本Ibaraki的 Birdie桥(1990年),用掺入短viynalon纤维的CFCC(Carbon Fiber Composite Cable)作为永久性底模。芳纶预应力棒Arapree (ARAmid PREstressingElement)张拉、锚固、设计荷载下,索张力为极限强度的80%、70%、60%。


 

    5.广义悬带桥

    早在20世纪50~60年代有过T构+预应力砼悬带的408m跨径串联式混合型桥梁设计(图2)[3],终因斜拉桥的异军突起而胎死腹中。


     2008年建成的圣地亚哥Hodges人行悬带桥,3×100.56m,中垂度1.41m,用两根索支承预制桥面板,见图3a)。由此广义上上来说,刚拱柔梁的上、中、下承系杆拱,也可以采用悬索作为行(走)车系,借以平衡拱的水平推力,例如:捷克Olomouc桥行走系下有两根悬索 [2]、美波特兰市麦克劳林桥行走系两侧吊杆下各有一根悬索 [2]。2011年01月19日广东省惠来县葵潭镇有一座小桥在2010年汛期被大水冲走了几个桥墩,仅靠桥面内部钢筋牵引而没完全倒塌,导致中间20多米长的桥面下陷倒垂,形成普通钢筋混凝土悬带桥,见图3d)。


图4 (3#)Erlebnisbrücke(叠合木)(2006年德国)(长225m宽2.5~3.8m)
 

图5(4#)Essing Bridge(木)(1986年德国)(厚65cm长190m跨径73m宽3.2m)
 

图6  Glacis Bridge(钢)(1999年德国) 图7  Mori-no-wakuwaku Hashi(体外钢索混凝土)
(日本)(跨径42+76+46m宽19.65m垂度3m)   (长165.5m跨径128.5m)
 
 

图8(25#)Puente de la Barra de Maldonado(预应力混凝土)
(乌拉圭)(跨径30+90+30m)(道路桥)
 

图9(29#)Rogue River Pedestrian Bridge(索+预应力混凝土)
(2000年美国)(跨径73.15+84.73+42.67m宽4.27m垂度1.54m)
 


图10悬带桥垂度图


 
     图11悬带桥厚度图

 

图12悬带桥跨径图   

(图中加*号者确认为预应力混凝土悬带)
   图13悬带桥长度图 

    
    参考文献

[1] http://en.structurae.de/structures/stype/index.cfm

[2]Jiri Strasky.悬带拱人行桥.桥梁总第37期.2010年.第5期.

[3]周念先.预应力混凝土桥梁.上海科学技术编译馆.1962.

[4] http://en.wikipedia.org/wiki/Stressed_ribbon_bridge

[5] www.wtec.org/loyola/compce/03_03.htm[CARBON FIBER BASED LINEAR REINFORCING ELEMENTS]


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