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3D打印仿古拱桥

更新时间: 2024-10-24 10:42:25  查看次数: 109    
这座仿古桥的整体样子要接近赵州桥的桥型、结构特征和构造特点等,要能体现出赵州桥的设计特点和桥梁设计的美学,同时还要结合仿古桥所在位置的地形地貌条件来综合确定整体设计。桥梁的总体布置要满足公路、市政相关设计规范里的构造等要求。总体布置的方式要满足装配施工的施工过程控制,不能和合理的构件划分以及构件连接相冲突。总体布置的方式还要满足构件的 3D 打印工艺实现,就是和总体布置相协调的构件要能够通过混凝土 3D 打印成型。
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仿古桥所在的渠道是东西走向的,功能是排洪,横断面是梯形,渠道两边是没有护砌的边坡,坡顶高程基本一样,顶部宽度是 28.2 米,高度是 3.3 米。根据往年的水文资料,洪水的时候偶尔会有渠道里的水满溢到边坡外侧。设计的常水位水深是 1.5 米,洪水位设计水深是 3.3 米,水位高度变化在 1 米到 3.3 米之间。整座桥的结构形式是双腹拱拱桥,南北走向,桥梁中心线和渠道是正交的,平面线形是直线,主拱采用 3D 打印成型。为了保证拱脚的耐久性,主拱的起拱线设计在常水位以上 0.50 米。因为洪水位会漫过渠顶,根据相关规范要求,主拱只能设计成无铰拱体系。为了方便装配,拱脚采用方形,方形拱座底部设计在常水位以上 0.30 米。根据渠道在这个高程的宽度,设计跨度是 17.4 米,方形拱脚的净跨度是 16.46 米,外侧跨度是 17.65 米。这个渠道宽度是 28.2 米,但是高度只有 3.3 米。为了尽量保证桥面和两侧地面道路的顺接,应该尽量采用小的失跨比设计。根据地勘资料,地表以下 10 米范围内的地层承载力都比较小,失跨比太小的话又会造成比较大的主拱水平反力,这样会加大桥台的设计难度。所以,经过几次方案的试算和比选,综合考虑桥位两侧的地形、桥台设计难度以及赵州桥的主拱失跨比是 1:5 这三个因素,把主拱的失跨比设计成 1:6。主拱上部靠近桥台的两侧设计成双腹拱结构。赵州桥主拱净跨是 37 米,边腹拱净跨是 3.81 米,内腹拱净跨是 2.85 米。为了让整座桥的外形和赵州桥一致,腹拱跨度可以设计成边跨 1.9 米,内腹拱跨度 1.45 米。但是考虑到主拱失跨比是 1:6,拱背比较平坦,腹拱跨度过大的话会导致路面高程需要相应抬高。所以综合考虑桥上道路纵断面要求和与赵州桥的腹拱设计相协调,把内外侧腹拱的设计跨径都设计成 1.6 米。以消除自重荷载下内外侧腹拱共用腹拱墩的水平推力为基准,同时考虑路面高程设计,把边腹拱的设计失跨比设计成 1:4,内侧腹拱的设计失跨比设计成 1:3。