桥梁模型制作实训报告.docx

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桥梁模型制作实训报告

一、科技作品制作前的参考

Ø参考1、明石海峡大桥

Ø参考2、维拉扎诺桥

Ø参考3、润扬长江公路大桥

二、确定方案

三、悬索桥概论

四、科技作品的材料准备

五、制作过程

Ø桥面制作

Ø塔架制作

Ø缆索、吊杆、桥面的连接

六、总结

一、科技作品制作前的参考

参考1、明石海峡大桥

在1998年4月5日，世界上目前最长的吊桥——日本名石海峡大桥 正式通车。

大桥坐落在日本神户市与淡路岛之间（东经135度01分，北纬34度36分〕，全长3911米，主桥墩跨度1991米。

两座主桥墩海拔297米，根底直径80米，水中局部高60米。

两条主钢缆每条约4000米，直径1.12米，由290根细钢缆组成，重约5万吨。

大桥于1988年5月动工。

1998年3月竣工。

明石海峡大桥首次采用1800MPa级超高强钢丝，使主缆直径缩小并简化了连接构造，首创悬索桥主缆，这也是第一座用顶推法施工的跨谷悬索桥，由法国埃菲尔集团公司承建。

日本明石海峡大桥创造了本世纪世界建桥史的新纪录。

大桥按可以承受里氏8.5级强烈地震和抗150年一遇的80m/s的暴风设计。

1995年1月17日，日本坂神发生里氏7.2级震〔震中距桥址才4公里〕，大桥附近的神户市5000人丧生，10万幢房屋夷为平地，但该桥经受住了大自然的无情考验，只是南岸的岸墩和锚锭装置发生了轻微位移，使桥的长度增加了0.8m。

除地震以外，还必须保证大桥在台风季节能够经受住时速超过200公里狂风的袭击。

为此对桥梁进展了1%模型的风洞试验，在桥塔上安装了20个质量阻尼装置。

1988一1998年间，在日本大鸣门桥以北，建造了一座跨明石海峡的大型悬索桥。

该桥位于本州与四国之间的神户―鸣门线上，神户市西南。

明石海峡大桥是世界上第一座主跨超过1英里〔为1609m〕与1海里〔合1852m〕的桥梁。

两边跨也很大，每跨达960m，是目前世界上最长的边跨。

钢桥塔高为297m，是世界上最高的桥塔。

用钢桁式加劲梁，横截面尺寸为35.5m×14.0m。

其梁高比其它任何一座悬索桥都高。

明石海峡大桥本桥桥面设有6车道，通航净空高为65m。

原来曾计划在下层桥面上修建铁路，但并未采纳。

因铁路荷载要求有4条主缆，而公路交通只要2条主缆就足够了。

该桥2根主缆直径为1122mm，为世界上直径最大的主缆；主缆钢丝的极限强度为1800MPa，也是世界记录。

主缆由预制平行钢丝束组成，这项工艺也适用于同样规模的悬索桥。

牵引钢丝由直升飞机牵引跨越明石海峡，这是世界上首次应用的新工艺。

1995年1月，日本神户地区发生里氏7．2级地震。

造成5000多人死亡。

震中位于明石海峡大桥南端，距神户几公里。

明石海峡大桥经历了一次严竣的抗震检验，因为桥址处的震级也接近里氏8级，当时在距该桥50km远的桥梁与建筑都已经倒塌。

地震发生时，该桥刚刚完成桥塔与主缆施工工作，开场架设加劲梁。

日本明石海峡大桥，世界上最大跨度的桥梁，包含多项世界纪录。

根据初步研究，明石海峡大桥设计荷载可承受里氏8．5级地震，该桥在阪神地震中仅有微小损坏，由于地面运动。

两塔根底之间的距离增加了80cm，桥塔顶倾斜了10cm，使主跨增加了近80cm，从而接近于1991m，主缆垂度因此减少了130cm。

参考2、维拉扎诺桥

维拉扎诺纽约湾海峡桥是二十世纪60年代最著名的悬索桥，位于美国纽约港的入口处，1964年建成。

该桥主跨长1298米，超过保持长期记录的金门大桥，在1981年英国恒比尔桥竣工之前一直居悬索桥首位。

这座桥采用钢桥塔，高210米，设有4根主缆。

双层桥面，共12条车道，通航净空69米。

以发现纽约湾的意大利航海家乔瓦尼-维拉扎诺的名字命名。

1999年11月15日马绍尔群岛邮政发行《20世纪的事件（1970-1979）》邮票一套15枚〔版〕，其一为“美国庆祝二百周年〞，图为美国国旗、维拉扎诺纽约湾海峡大桥与帆船等。

美国纽约维拉扎诺桥，主跨1298米，1964年建成美国维拉扎诺桥，主跨1298.45米〔370.33+1298.45+370.33〕，双层桥面，桥宽31.4米，加劲桁架高8米，塔高210米，1964年建成。

维拉扎诺海峡桥的平而与立面n‘置图一般说明维拉扎诺海峡桥的上部结构包括缆索与其锚定钢结构,塔和悬吊桥面。

图1示出总平面与立面。

在两塔中心线之间的主跨为4260ft,两个,边跨各为1215ft。

对于20ooft宽的航道,最小桥下净空为216ft,而中心处最大净空为228ft乙桥面结构向主跨中心以4肠升坡,在主跨中心处用一300时t的抛物线连接两侧的直线坡。

缆索在中跨下垂385ft。

四根小36in的缆索每根都是邮搜般每股428根小o.lg6in的平行镀锌钢丝的丝股组成的。

每索对中心距为gft,而两索对中心线之间距为lo3ft。

悬吊结构是用钢绞线悬吊的,吊索间距沿每根主索为49ft6in。

吊索成对布置,在主索上形成环形,并锚于桥面结构的横向桥面框架上。

主缆索从锚定鞍座上面经过并在I00ft围同时以水平和竖直方向散开。

每根钢丝绳环套于一条眼杆链上,端的两个蹄铁上。

链的下端连接在埋设于混凝土锚定墩尾块的锚梁上。

每条链有三排用焰割切成眼杆形状的锰钒钢杆。

这些链埋入棍凝土95ft。

参考3、润扬长江公路大桥

润扬长江大桥位于省、两市西侧，为中国第一大跨径的组合型桥梁，其建立过程中攻克多项世界性技术难题。

该桥全长为35.66公里,桥面平均宽31.5米〔行车道宽30米〕,全线采用双向六车道高速公路标准设计。

[1] 

该桥是当时国工程规模最大、建立标准最高、投资最大、技术最复杂、技术含量最高的现代化特大型桥梁工程，是中国第一座刚柔相济的组合型桥梁。

位于扬溧高速上的润扬长江大桥连接京沪高速公路、宁沪高速公路、宁杭高速公路三条高速公路，并使这三条高速公路和312国道、同三国道主干线、至国道主干线互连互通，成为长江三角地区又一重要的路网枢纽。

润扬长江公路大桥景观工程是一个世界级的大桥文化旅游景点,总投资4.8亿元,其中主要局部在境。

这个得天独厚的优势与历史文化名城的著名景观相结合,使得旅游资源实现了质的飞跃,给旅游业带来大跨越的开展机遇。

润扬大桥不仅完毕了、两座历史文化名城隔江相望、舟楫以渡的历史,也为提升我国的桥梁建立水平,加速从“桥梁大国〞迈向“桥梁强国〞做出了积极的奉献。

[1] 

国家重点工程--润扬长江公路大桥是省“四纵四横四联〞公路主骨架和跨长江公

润扬长江大桥（4）

 路通道规划的重要组成局部，北联省同江至省、至国道主干线〔沂淮江高速公路〕，南接至国道主干线〔沪蓉高速公路〕。

润扬大桥的建成，对完善国家和省公路网络结构、改善、两市的交通运输条件，加强两市经济文化联系，促进沿江地区经济开展，加快实施以浦东为龙头的长江三角洲经济带的开发战略具有重大意义。

润扬长江大桥即-长江公路大桥。

润扬长江大桥于2000年10月20日开工建立，她横跨江连岛，北起，南接，全长35.66公里。

主线采用双向6车道高速公路标准，设计时速100公里，工程总投资约53亿元，工期5年。

于2005年10月1日建成通车。

润扬大桥连接京沪、宁沪、宁杭三条高速公路，并使这三条高速公路和312国道、同三国道主干线、至国道主干线互连互通，成为长江三角地区又一重要的路网枢纽。

该项目主要由南汊悬索桥和北汊斜拉桥组成，南汊桥主桥是钢箱梁悬索桥，索塔高209.9m，两根主缆直径为0.868m，跨径布置为470m＋1490m＋470m；北汊桥是主双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为175.4m+406m+175.4m，倒Y型索塔高146.9m，钢绞线斜拉索，钢箱梁桥面宽。

该桥主跨径1385m比江阴长江大桥长105m。

该项目主要由南汊悬索桥和北汊斜拉桥组成，南汊桥主桥是钢箱梁悬索桥，索塔高209.9m，两根主缆直径为0.868m，跨径布置为470m＋1490m＋470m；北汊桥是主双塔双索面钢箱梁斜拉桥，跨径布置为175.4m+406m+175.4m，倒Y型索塔高146.9m，钢绞线斜拉索，钢箱梁桥面宽。

该桥主跨径1385m比江阴长江大桥长105m。

大桥建立创造了多项国第一，综合表达了目前我国公路桥梁建立的最高水平。

润扬长江大桥的国第一：

大桥南汊悬索桥主跨1490米，为中国第一世界第三大跨径悬索桥；悬索桥主塔高215。

58米，为国第一高塔；悬索桥主缆长2600米，为国第一长缆；大桥钢箱梁总重34000吨，为国第一重；钢桥面铺装面积达71400平方米，为国第一大面积钢桥面铺装；悬索桥锚碇锚体浇铸混凝土近6万立方米，为国第一大锚碇。

三、确定方案

根据以上三种，我们设计悬索桥如下：

原理如下：

上部结构包括：

主梁、主缆、吊杆、主塔四局部。

传力路径为：

桥面重量、车辆荷载等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁。

由于悬索桥水平力的大小与主缆的矢跨比有关，所以可以通过矢跨比的调整来调节主梁水平力的大小，一般来讲，跨度较大时，可以适当增加其矢跨比，以减小主梁的压力，跨度较小时，可以适当减小其矢跨比，使混凝土主梁的预压力适当提高。

由于主缆在塔顶锚固，为了尽量减少主塔承受的水平力，必须保证边跨主缆的水平力与中跨主缆产生的水平力根本相等，这可以通过合理的跨径比来调节，也可以通过改变主缆的线形来调节。

另外，自锚式悬索桥中的恒载由主缆来承受，而活载还需要由主梁来承受，所以主梁必须有一定的抗弯刚度，主梁的形式以采用具有一定抗弯刚度的箱形断面较为适宜。

四、悬索桥概论

悬索桥，又名吊桥〔suspensionbridge〕指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸〔或桥两端〕的缆索〔或钢链〕作为上部结构主要承重构件的桥梁。

其缆索几何形状由力的平衡条件决定，一般接近抛物线。

从缆索垂下许多吊杆，把桥面吊住，在桥面和吊杆之间常设置加劲梁，同缆索形成组合体系，以减小荷载所引起的挠度变形。

悬索桥中最大的力是悬索中的力和塔架中的压力。

由于塔架根本上不受侧向的力，它的结构可以做得相当纤细，此外悬索对塔架还有一定的稳定作用。

假设在计算时无视悬索的重量的话，那么悬索形成一个抛物线。

这样计算悬索桥的过程就变得非常简单了。

老的悬索桥的悬索一般是铁链或联在一起的铁棍。

现代的悬索一般是多股的高强钢丝。

悬索桥的构造方式是19世纪初被创造的，许多桥梁使用这种结构方式。

现代悬索桥，是由索桥演变而来。

适用围以大跨度与特大跨度公路桥为主，当今大跨度桥梁全采用此结构。

是大跨径桥梁的主要形式。

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、桥面系等局部组成。

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，跨径可以到达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。

对于其它桥梁结构悬索桥可以使用比拟少的物质来跨越比拟长的距离。

悬索桥可以造得比拟高，容许船在下面通过，在造桥时没有必要在桥中心建立暂时的桥墩，因此悬索桥可以在比拟深的或比拟急的水流上建造。

悬索桥比拟灵活，因此它适合大风和地震区的需要，比拟稳定的桥在这些地区必须更加巩固和沉重。

悬索桥的巩固性不强，在大风情况下交通必须暂时被中断悬索桥不宜作为重型铁路桥梁悬索桥的塔架对地面施加非常大的力，因此假设地面本身比拟软的话，塔架的地基必须非常大和相当昂贵。

悬索桥的悬索锈蚀后不容易更换。

悬索桥是特大跨径桥梁的主要形式之一，除通大桥、昂船洲大桥这两座斜拉桥以外，其它的跨径超过1000m以上的都是悬索桥。

如用自重轻、强度很大的碳纤维作主缆理论上其极限跨径可超过8000m。

悬索桥的历史是古老的。

早期热带原始人利用森林中的藤、竹、