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Eine 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.
Die Schrägseilbrücke ist im Wesentlichen in drei Teile gegliedert: Hauptträger, Seilturm und Schrägseil.
Der Hauptträger nimmt im Allgemeinen eine Betonkonstruktion, eine Stahlbeton-Kombinationskonstruktion, an.
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 Lastübertragungsweg der Schrägseilbrücke ist: Die beiden Enden des Schrägseilkabels werden jeweils am Hauptträger und am Kabelturm verankert, und die Eigenlast und die Fahrzeuglast des Hauptträgers werden auf den Kabelturm übertragen und dann über den Kabelturm auf das Fundament übertragen.
Daher wird der Hauptträger 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 (die Trägerhöhe beträgt im Allgemeinen 1/50 bis 1/200 der Spannweite oder sogar kleiner), was das Strukturgewicht reduziert und die Überquerungskapazität der Brücke erheblich erhöht.
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-Vierfeldbrücke und Mehrfeld-Mehrfeldbrücke: Da die mittlere Turmspitze der Mehrfeld-Schrägseilbrücke und Hängebrücke mit mehreren Türmen über kein Endankerkabel verfügt, um ihre Verschiebung effektiv zu begrenzen, werden Schrägseilbrücken oder Hängebrücken mit flexibler Struktur verwendet, die mehrere Türme und mehrere Felder umfassen und die Flexibilität der Struktur weiter erhöhen, was zu übermäßiger Verformung führen kann.
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. Gleichzeitig kann das Setzen des Hilfspfeilers die Spannungsamplitude des Kabels verringern, die Steifigkeit der Hauptspannweite verbessern und die negative Reaktion des Enddrehpunkts mildern, was bei Schrägseilbrücken mit großer Spannweite eine übliche Methode ist.
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.
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 die A-Form.
(c) Es handelt sich um einen umgekehrten Y-Typ, der entlang der Brücke eine hohe Steifigkeit aufweist und der unausgeglichenen Spannung des Kabels auf beiden Seiten des Kabelmasts standhält. 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.
Im Allgemeinen gibt es drei Arten von Kabeloberflächenpositionen, nämlich (a) Einzelkabelebene, (b) vertikale Doppelkabelebene und (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.
Wie gezeigt, gibt es drei grundlegende Arten von Kabeloberflächenformen, nämlich (a) radiale Form, (b) Harfenform und (c) Sektorform. Ihre jeweiligen Eigenschaften sind wie folgt:
a) Die radiale Anordnung des Kabels ist entlang des Hauptträgers gleichmäßig 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.
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.
Je nach Art der Verankerung des Kabels wird es in Selbstverankerung und Bodenverankerung eingeteilt
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.
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 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 durch Torsionskontrolle konstruiert. Für das Doppelkabelsystem sollte die Hauptträgerkonstruktion hauptsächlich den axialen Druckfaktor und die Längsbiegung der gesamten Brücke berücksichtigen.
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.
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.
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.
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 das Erscheinungsbild verbessert, gleichzeitig aber vier Kabelebenen 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.
Der Aufbau des Abspannseils
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.
1. Verankerung des Kabels am Balken
Die vertikale Komponente wird durch den versteifenden Schrägstab ausgeglichen.
2. Verankerung des Kabels am Kabelmast
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
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 Wasserlinie des Kabels bei Regen und damit das Auftreten von Regenvibrationen verhindern.
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.
Mehrere Kabel werden durch Kupplungen (Kabelklemmen) oder Hilfskabel miteinander verbunden, die einen deutlich kleineren Durchmesser als das Hauptkabel haben können.
Der Wirkungsmechanismus besteht darin, dass das lange Kabel durch die Verbindung in ein relativ kurzes Kabel umgewandelt wird, wodurch die Vibrationsgrundfrequenz des Kabels erhöht und die Vibration des Kabels unterdrückt wird.
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 Bauweise einer Schrägseilbrücke lässt sich wie folgt zusammenfassen: Es gibt die Stützbauweise, die Schubbauweise, die Rotationsbauweise und die Auslegerbauweise (Auslegermontage und Auslegergießen).
Anwendung von Schrägseilbrücken: Schrägseilbrücke für Autobahnen, Schrägseilbrücke für Eisenbahnen
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.
Die Windstabilität ist besser als bei einer Hängebrücke.
Es besteht keine Notwendigkeit für eine zentrale Ankerkonstruktion wie eine Hängebrücke.
Einfache freitragende Konstruktion.
| EVERCROSS STEEL BRIDGE SPEZIFIKATION | ||
| EVERCROSS STAHLBRÜCKE |
Bailey-Brücke (Compact-200, Compact-100, LSB, PB100, China-321, BSB) , modulare Brücke (GWD, Delta, 450-Typ usw.), Fachwerkbrücke, Warren-Brücke, Bogenbrücke, Plattenbrücke, Balkenbrücke, Hohlkastenbrücke, Hängebrücke, Schrägseilbrücke, schwimmende Brücke usw |
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| DESIGNSPANNUNGEN | 10 m bis 300 m, einzelne Spanne | |
| Kutschweg | EINSPUR, ZWEISPUR, MEHRSPUR, GEHWEG, ETC | |
| LADEKAPAZITÄT | AASHTO HL93.HS15-44,HS20-44,HS25-44, BS5400 HA+20HB,HA+30HB, AS5100 Truck-T44, IRC 70R Klasse A/B, NATO STANAG MLC80/MLC110. LKW-60T, Anhänger-80/100Tonnen usw |
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| STAHLSorte | EN10025 S355JR S355J0/EN10219 S460J0/EN10113 S460N/BS4360 Klasse 55C AS/NZS3678/3679/1163/Klasse 350, ASTM A572/A572M GR50/GR65 GB1591 GB355B/C/D/460C usw |
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| ZERTIFIKATE | ISO9001, ISO14001, ISO45001, EN1090, CIDB, COC, PVOC, SONCAP usw | |
| SCHWEISSEN | AWS D1.1/AWS D1.5 AS/NZS 1554 oder gleichwertig |
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| SCHRAUBEN | ISO898,AS/NZS1252,BS3692 oder gleichwertig | |
| VERZINKUNGSCODE | ISO1461 AS/NZS 4680 ASTM-A123, BS1706 oder gleichwertig |
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| Produktname | Schrägseilbrücke |
| Material | Stahl |
| Oberflächenbehandlung | Feuerverzinkt |
| Farbe | Kundenspezifische Farbe |
| Verwenden | Autobahnbrücke, Eisenbahnbrücke, Fußgängerbrücke |
| Transportpaket | Transport per Container/LKW in stabiler Verpackung |
| Stahlsorte | S355/Gr 55c/Gr350/Gr50/Gr65/GB355/460 |
| Ladekapazität | Hl93/Ha+20hb/T44/Klasse a/B/MLC110/dB24 |
| Zertifizierung | DIN, JIS, GB, BS, ASTM, AISI |
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