土木工程畢業(yè)設(shè)計(jì)外文(編輯修改稿)
2025-09-02 08:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 以上這三種針對(duì)輕質(zhì)結(jié)構(gòu)的方法已經(jīng)引領(lǐng)我們進(jìn)入了千頭萬(wàn)緒的橋梁工程之中。我們承認(rèn)（圖片2，從上部開(kāi)始）解散梁到桁架然后到主要靠壓縮來(lái)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(gè)巖石面上的懸索結(jié)構(gòu)。后面這幾個(gè)是沒(méi)有用的，因?yàn)樗麄冊(cè)诤奢d下面變形過(guò)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(qiáng)，板加強(qiáng)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(shí)風(fēng)震對(duì)其的影響也越大，同時(shí)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(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)普遍存在的相當(dāng)務(wù)實(shí)的態(tài)度，那就是結(jié)構(gòu)越重越合理。一個(gè)堅(jiān)實(shí)的梁的跨度大約能夠達(dá)到100m，拱的跨度大約能夠達(dá)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(dá)到300m時(shí)，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(dá)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(guó)的跨度達(dá)到856m的諾曼底大橋和位于日本的跨度達(dá)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(dá)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(fèi)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(shí)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(dá)到了極限，除非能夠用更能體現(xiàn)價(jià)值的β/γ塑料纖維去代替鋼索。一個(gè)有獨(dú)創(chuàng)性的達(dá)到輕便的手法應(yīng)該被簡(jiǎn)要的說(shuō)明一下，也就是說(shuō)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(gè)交叉的板條組成的四邊形。對(duì)角線的繩索因?yàn)橛恿死瓚?yīng)力所以受到壓力不會(huì)松弛但是會(huì)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(shí)候其實(shí)它是受到了一個(gè)相應(yīng)的拉力的減小而并沒(méi)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(yùn)動(dòng)系統(tǒng)右上：對(duì)角線上的壓力是松弛的，只有對(duì)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(duì)角線是縮短的，也就是加了預(yù)拉力右下：在一個(gè)預(yù)應(yīng)力系統(tǒng)里兩個(gè)對(duì)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(chǎng)館和大型的工業(yè)廠房等。因?yàn)檫@些索梁結(jié)構(gòu)之間的空隙需要跨越的橫向曲梁作為補(bǔ)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(diǎn)，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?cè)诮ㄖI(lǐng)域打開(kāi)了一個(gè)全新的世界，一個(gè)無(wú)法超越的各種形式的而且是絕對(duì)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(huì)阻止它們發(fā)生可怕的屈曲。運(yùn)用預(yù)應(yīng)力可以保護(hù)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(gè)主要方向機(jī)械的互相壓迫對(duì)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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