土木工程畢業(yè)設(shè)計外文(編輯修改稿)
2024-09-02 08:23 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 以上這三種針對輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法已經(jīng)引領(lǐng)我們進入了千頭萬緒的橋梁工程之中。我們承認(rèn)（圖片2，從上部開始）解散梁到桁架然后到主要靠壓縮來承受荷載的拱結(jié)構(gòu)（左）再到拱結(jié)構(gòu)的倒置即有效的利用有利拉力的懸索結(jié)構(gòu)。在底部是最邊緣的結(jié)構(gòu)，純拱結(jié)構(gòu)和位于兩個巖石面上的懸索結(jié)構(gòu)。后面這幾個是沒有用的，因為他們在荷載下面變形過大。但是在上面的和下面的結(jié)構(gòu)之間的結(jié)構(gòu)有很多不同的解決方法：拱和懸索被次梁和各種加固的綁扎所加強，板加強拱，支柱框架（左）和鐵索橋和懸索橋等等（右）。在圖2中越向下的結(jié)構(gòu)越輕同時風(fēng)震對其的影響也越大，同時這也代表著橋梁工程的挑戰(zhàn)與吸引力。圖2：橋梁的發(fā)展當(dāng)今橋梁工程的熱心關(guān)注者會發(fā)現(xiàn)一個普遍存在的相當(dāng)務(wù)實的態(tài)度，那就是結(jié)構(gòu)越重越合理。一個堅實的梁的跨度大約能夠達到100m，拱的跨度大約能夠達到250m。結(jié)構(gòu)能夠承受的恒荷載大約是活荷載的5倍。當(dāng)跨越大約達到300m時，恒荷載就變得至關(guān)重要，因此可以選擇的只能夠保留“輕質(zhì)結(jié)構(gòu)”:跨度達到1000m的自錨式懸索橋和斜拉橋和跨度更大的回錨式懸索橋。位于法國的跨度達到856m的諾曼底大橋和位于日本的跨度達到890m的多多羅橋是世界上最大的斜拉橋。世界上最大的跨度達到1990m的懸索橋是位于日本的明石海峽大橋。這些繩索要花費一半的承載能力去承擔(dān)他們自身然后用剩下的一半去承載實體橋梁和與橋與索繩的恒荷載相比微不足道的活荷載。根據(jù)定義，這些決不能算是輕重量結(jié)構(gòu)，但是在這樣大的跨度下，今天我們難以找到可以被允許的更輕的材料，我們已經(jīng)達到了極限，除非能夠用更能體現(xiàn)價值的β/γ塑料纖維去代替鋼索。一個有獨創(chuàng)性的達到輕便的手法應(yīng)該被簡要的說明一下，也就是說第四種預(yù)應(yīng)力的方法和那種把不利的壓縮應(yīng)力轉(zhuǎn)化為有利的拉應(yīng)力的方法（圖3）。例子是一個交叉的板條組成的四邊形。對角線的繩索因為欲加了拉應(yīng)力所以受到壓力不會松弛但是會分擔(dān)荷載。最初在繩索受到外部荷載之前繩索受到預(yù)拉力，因此當(dāng)它受壓的時候其實它是受到了一個相應(yīng)的拉力的減小而并沒有受到壓力。這用方法可以創(chuàng)造出非常輕的索梁就像帶有拉力和壓力互相抵抗的索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和膜殼結(jié)構(gòu)所表現(xiàn)的完美的結(jié)構(gòu)。圖片3：預(yù)應(yīng)力的原理左上：未加力運動系統(tǒng)右上：對角線上的壓力是松弛的，只有對角線上的拉力是起作用的左下：預(yù)應(yīng)力：在荷載施加之前對角線是縮短的，也就是加了預(yù)拉力右下：在一個預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)里兩個對角線都承擔(dān)荷載輕質(zhì)橋梁的基本原理也可以應(yīng)用于建筑，例如大型屋頂?shù)捏w育場館和大型的工業(yè)廠房等。因為這些索梁結(jié)構(gòu)之間的空隙需要跨越的橫向曲梁作為補充，因此導(dǎo)致產(chǎn)生半重型和半輕型的屋面，因此最后一步也是不可避免的。第五點，輕重量空間結(jié)構(gòu)，純軸向力雙曲面空間結(jié)構(gòu)，也叫膜結(jié)構(gòu)（圖片4）。這些建筑不僅極輕，而且他們在建筑領(lǐng)域打開了一個全新的世界，一個無法超越的各種形式的而且是絕對不可能用盡的世界！就像橋梁，這些結(jié)構(gòu)把它們的荷載主要轉(zhuǎn)移到壓縮殼或穹頂（圖片4，左），或張力索網(wǎng)和膜上（右）。在他們之間是平面空間結(jié)構(gòu)，平板和空間網(wǎng)架。圖片4：輕質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展盡管極其薄的殼體墻壁和空間穹頂形狀穩(wěn)定并且會阻止它們發(fā)生可怕的屈曲。運用預(yù)應(yīng)力可以保護異常的輕網(wǎng)和膜結(jié)構(gòu)受到風(fēng)震的影響。網(wǎng)和膜的兩個主要方向機械的互相壓迫對方而產(chǎn)生經(jīng)典的有反向曲率的馬鞍形狀，或者是由內(nèi)部空氣壓力和真空
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