从整桥看向构造内部

本图集与第2、4—10章及耐久配套专题配合阅读。整桥图先交代构件和传力路径,局部图再显露材料、连接与剖面;三维图、计算图式和交互实验共同回答同一个工程问题。

梁桥截面与钢筋 · 桥梁抗风与动力学 · 细部交互观察

先看对象 再建立模型

图中的材料色用于区分实体,不表示应力。实体几何优先沿用已有图纸重构模型;钢筋局部、橡胶支座与风箱为明确参数的教学模型。省略地形、剖去混凝土或裁取局部均是观察操作。

梁桥与基础 从桥面一直追到桩端

三跨30 m双幅T梁教学桥。每跨每幅五片主梁,桥面作用经支座、盖梁、墩柱、承台传入桩基。基础显露仅用于观察,原有下部结构尺寸是教学假设。
图 1: 三跨30 m双幅T梁教学桥。每跨每幅五片主梁,桥面作用经支座、盖梁、墩柱、承台传入桩基。基础显露仅用于观察,原有下部结构尺寸是教学假设。

读图 从桥面一直追到桩端。五片主梁沿桥向承重;横隔板联系相邻梁;支座处把上、下部结构接起来。

钢筋笼 纵筋、箍筋与弯钩怎样相接

图 2: 钢筋混凝土教学梁的局部钢筋笼:截面360×700 mm,展示长1.44 m;四角纵筋、箍筋弯钩、带肋形态和绑扎位置同时显露。两端是观察截断面,未展示完整梁端锚固。

读图 先追一根纵筋,再看箍筋怎样包住它。钢筋在接触位置相交与绑扎;相邻箍筋的钩口作交替展示。这个局部没有弯起筋,不能代替整梁正、斜截面设计图。

钢筋构造细部 把保护层和箍筋包围关系看清楚

图 3: 与上一图相同的局部构造。保留混凝土并开观察窗,区分成型面与剖面;保护层30 mm量到箍筋外缘,数值为本图教学取值。

读图 同一根钢筋在外观与剖窗中处于同一位置。把钢筋笼图中的角筋、箍筋弯钩与本图逐一对应。混凝土被剖去是观察操作,不代表施工缺口、开裂或计算压区。

拱桥 桥面怎样把重量送到主拱

依据既有图纸重构的New River Gorge上承式钢桁拱教学模型。主拱跨径518.16 m,拱肋、横向联系、拱上立柱与桥面系保留原模型关系;图面采样拱轴与节间离散仍属教学近似。
图 4: 依据既有图纸重构的New River Gorge上承式钢桁拱教学模型。主拱跨径518.16 m,拱肋、横向联系、拱上立柱与桥面系保留原模型关系;图面采样拱轴与节间离散仍属教学近似。

读图 桥面怎样把重量送到主拱。从桥面沿立柱下行至主拱,再顺拱肋走向两岸拱座。观察拱脚必须承接的水平推力。

拱桥局部 纵向承重还需要横向联系

从同一钢桁拱模型截取纵向x=230~355 m。可以区分拱弦杆、腹杆、横撑、立柱和上部桥面桁梁。局部裁切边界不是真实杆件端部。
图 5: 从同一钢桁拱模型截取纵向x=230~355 m。可以区分拱弦杆、腹杆、横撑、立柱和上部桥面桁梁。局部裁切边界不是真实杆件端部。

读图 纵向承重还需要横向联系。细部先找节点连接,再区分拱肋所在的竖向平面与两片拱肋之间的横向联系。

斜拉桥 索力汇向同一中央索面

Bago桥教学重构:112+224+112 m,桥宽22.9 m,中央单索面、两座独柱钢塔。塔、梁、索的几何沿用既有图纸模型;平桥面、基础与部分细部为教学近似。
图 6: Bago桥教学重构:112+224+112 m,桥宽22.9 m,中央单索面、两座独柱钢塔。塔、梁、索的几何沿用既有图纸模型;平桥面、基础与部分细部为教学近似。

读图 索力汇向同一中央索面。本例采用中央单索面。把它与双索面方案对照,思考主梁扭转刚度和索锚区传力为何不同。

斜拉桥塔梁局部 塔附近的几条传力路径

同一模型在x=96~130 m的局部裁切。观察中央钢塔、塔旁梁段与下部支承。被裁断的斜索只是取景边界,不是实际索端或锚固端。
图 7: 同一模型在x=96~130 m的局部裁切。观察中央钢塔、塔旁梁段与下部支承。被裁断的斜索只是取景边界,不是实际索端或锚固端。

读图 塔附近的几条传力路径。塔两侧索力的水平分量只有在对应状态下才能相抵;先分别画出两侧索力,再讨论塔柱弯曲。

悬索桥 主缆把力传到塔与两岸

Forth Road悬索桥教学重构:408+1006+408 m,两根主缆、吊索与加劲桁梁。主缆竖向分量经桥塔传下,水平分量沿地锚体系闭合;外露锚块是既有教学简化。
图 8: Forth Road悬索桥教学重构:408+1006+408 m,两根主缆、吊索与加劲桁梁。主缆竖向分量经桥塔传下,水平分量沿地锚体系闭合;外露锚块是既有教学简化。

读图 主缆把力传到塔与两岸。先找主缆与吊索,再看加劲桁梁;主缆水平分力H与斜向张力T是不同的量。

悬索桥局部 吊索怎样连接加劲梁

从同一悬索桥模型截取x=550~660 m。吊索、加劲桁架、横向构件与桥面系保持原模型关系;主缆与桥面在画面两端被裁切。
图 9: 从同一悬索桥模型截取x=550~660 m。吊索、加劲桁架、横向构件与桥面系保持原模型关系;主缆与桥面在画面两端被裁切。

读图 吊索怎样连接加劲梁。荷载经桥面系、加劲梁和吊索进入主缆。局部图解释连接,不单独代表这个截取段的平衡模型。

墩台与基础 承台把上面的两根柱与下面的六根桩连起来

同一T梁桥模型的一幅墩位。承台5.30×10.20×1.90 m,六桩按2×3排列;墩柱与桩径沿用既有教学参数。省略土体不表示实际基坑或地层。
图 10: 同一T梁桥模型的一幅墩位。承台5.30×10.20×1.90 m,六桩按2×3排列;墩柱与桩径沿用既有教学参数。省略土体不表示实际基坑或地层。

读图 承台把上面的两根柱与下面的六根桩连起来。构件接触关系给出传力起点;桩土刚度、冲刷深度和沉降仍须另由模型与资料确定。

支座与维护 反力从梁底经过哪些接触面

图 11: 全包胶增强叠层橡胶支座的正常组装外观。外侧为连续保护胶;上下分别为梁底局部与垫层、垫石。支座600×500×90 mm及其层数为教学选值,不对应具体产品型号。

读图 先在正常状态中确认接触,再进入剖面。梁底、橡胶支座、调平垫层和垫石沿竖向接触。正常外观不能看见全部内部钢层。

图 12: 同一支座、同一相机的观察剖窗。五层增强钢板只在切面显露,未切部分仍有保护胶;这不是运营中的缺口。

本模型参照mageba LASTO BLOCK原厂资料中的Type B包胶原则重建。材料纹理为程序材质,未进行承载、剪切和转角设计;没有使用球型支座替代橡胶支座。

抗风与动力学 先看清截面 再讨论风与运动

教学钢箱梁短节段:长10 m、宽20 m、高2.4 m,两室主体与两侧封闭风嘴;板厚和加劲肋尺寸为作图假设,横隔板及底板加劲肋省略。它不对应特定桥梁或已验证的风洞模型。
图 13: 教学钢箱梁短节段:长10 m、宽20 m、高2.4 m,两室主体与两侧封闭风嘴;板厚和加劲肋尺寸为作图假设,横隔板及底板加劲肋省略。它不对应特定桥梁或已验证的风洞模型。

读图 先看清截面 再讨论风与运动。外形图帮助辨认迎风边、背风边、桥面与箱室;气动力、气动系数和稳定结论须来自试验或计算。

图源与制作说明

三类桥梁沿用既有JICA Bago桥图纸、Transport Scotland Forth Road资料、New River Gorge档案形成的教学模型。T梁沿用已核对的三跨30 m双幅五梁模型;基础、局部连接和展示尺寸的假设继续保留。整桥沿用同一模型渲染;钢筋局部与橡胶支座依据后续构造复核另行重建,分别保留模型身份、可编辑场景与逐图记录。

图解表达参考用户提供的施工安全手册,并参考DK How Everything Works与How Technology Works强调的剖开对象、局部观察及原理解释方式。本图集为自行渲染,未复用这些出版物的图像。

具体桥型的来源与边界可查三维案例原说明和各章图注。