解放大桥完成作品——CE追梦.pdf

1 应用力学知识分析解放大桥拱结点的安全使用性能 Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message. 张炜 汤松青 邱春香 魏雪 一、摘要：桥是工程的实体，也是文化与科学的物质体现。它融生活实用性、观 赏艺术性、人文纪念性为一体。福州地区自古以来水网稠密，河道纵横，沟壑如 织，悬崖壁立，桥梁记载，不绝于书。清朝以前，福州地区有古桥797 座。由于 历史变迁，到1994 年底尚存398 座，其中名古桥39 座。 最近福州市将加大内河景观整治，古桥作为城市历史的见证者，有必要进行 修缮和保护，让行走的路人能够站在桥头驻足凝视，回望城市的历史和岁月的沧 桑，古桥兼具景观美学和历史人文意义，同时我校举行了第八届大学生科技节， 借此机会我们小组利用课余时间运用所学知识对该桥的安全性进行研究。 通过对解放大桥进行实地考察，运用相机对桥梁进行拍照，用卷尺量取所需 数据，回校后对其用力学知识进行分析论证。着重应用已学过的结构力学、理论 力学、材料力学等相关专业知识进行力学分析，对解放大桥拱结构的结点进行力 学计算，得出关于桥梁使用安全的结论，并对提高桥的使用寿命提出合理建议。 关键词：桥梁 钢管混凝土拱桥 拱结点分析 安全性能 前言：福州解放大桥，旧称万寿桥，是闽江最早的跨江大石桥。原名万寿桥， 位于福建省福州市区，跨越闽江，连接台江仓山两区，于 1996 年重建。福州解 放大桥总长426.92 米，桥宽12 米，由万寿桥、中洲岛和江南桥三部分组成。它 是闽江福州段最古老的一座石桥，其历史最早可以追溯到北宋元祐八年 （1093 年），当时的福州太守王祖道在万寿寺旁，用120 只木船，架设南北2 座浮桥， 以江中楞岩洲为中点，南桥用船100 只，共长2500 尺；北桥用船20 只，共长500 尺。每船皆用粗大藤缆分别紧固于江中所立的 18 根石柱上。船上铺厚木板，宽 一丈一尺，两边设扶栏，并在南、北、中建3 个亭子，供行人憩息。建桥工程历 2 Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message. 时一年，于绍圣六年 （1094 年）10 月完工，命名万寿桥。陆游过此桥，留下 《渡 浮桥望南台》－诗：九轨徐行怒涛上，千船横系大江心。1994 年，因闽江洪水 的冲击，解放大桥桥墩崩离原位，停止使用；1995 年开始重建；1996 年9 月29 日竣工。新桥为现代双曲预应力钢筋混凝土联拱桥，总长 565 米，宽 14 米，设 置四组桔红色钢管弧形空中吊桥，分承桥身的负荷。中洲岛以南部分长100 米， 中洲岛旱桥141 米，中洲岛以北长324 米。2009 年有重修解放大桥。 近期，由于吊杆生锈，福州市有关部门正对解放大桥的全部108 根吊杆进行 更换。这是福州首次对跨江大桥实施吊杆更换。 本次主要研究解放大桥中洲岛以北的钢管混凝土拱桥。 为了能够深入了解拱结点处能承受最大的荷载，我们分三步进行简化桥梁及 荷载，建立完整的动力学模型，鉴于桥的主要荷载为重力荷载和车辆荷载，在分 析的过程中忽略风荷载、温度变化、地震作用、爆炸等作用的影响。 本文针对解放大桥的一个拱的结点处能承受的最大荷载，以及多少辆汽车会 对路面产生破坏，以及汽车对拱桥的位移的影响。通过运用已学的力学知识建立 力学模型，画出轴力图、剪力图、弯矩图及影响线，通过力学方程解出挠度、最 大应力，并对所得结果结合桥梁对其安全性做出评判。 二、模型描述与推导 3 Created with