S形人行天桥结构汇报.pptx

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1、建筑设计与结构材料选型Footbridge over Gahlensche Strasse,Germany(2003)加仑索大街人行天桥,德国建筑师|ArchitectGMP事务所 建筑师冯格康，玛格及合伙人GMP Architekten von Gerkan,Marg und Partner结构师|Structure designerSBP事务所 施莱希，贝格曼及合伙人SBPSchlaich Bergermann und Partner业主|Client鲁尔区公众联合会Kommunalverband Ruhrgebiet KVR,Essen所在地|Location德国，波鸿，西园Stadtp

2、ark West,Bochum,GermanyPART I 项目基本概况基本规模|Scale桥长130m，宽3m，斜塔柱高32m主要材料|Material混凝土、钢、铸钢、索揽结构类型|structure type 曲线梁悬索桥竣工时间|Completed2003年荣获奖项|Awards2005年人行桥科技（大跨度）奖项Footbridge Awards 2005,Technology(long span)Winner;2004年结构工程奖 Ingenieurbau-Preis 2004,Auszeichnung PART I 项目基本概况GMP事务所麦哈德-冯-格康博士于1965年与福尔克温

3、-玛格教授创立GMP德国建筑师事务所，GMP的理想是，通过简洁的设计，使设计作品在内容和时间上经得起考验。出于这个理念，GMP的设计表现了形式的上的审慎和材料上的统一。因为简洁明了性对其来说是至高无上的准则。SBP事务所SBP Schlaich Bergmann&Partner（施莱希.贝格曼及合伙人工程设计事务所）是德国最著名的结构技术公司，总裁Schlaich是德国Otto以后知名的结构设计大师，德国斯图加特学派结构工程师。在桥梁、大跨结构和复杂结构方面有开创性工作。PART I 项目基本概况PART I 项目基本概况SBP事务所项目分类目录塔混凝土塔拉索桅杆，索网塔，钢网络塔大跨度屋顶混

4、凝土薄壳索网网壳纤维质薄膜充气屋顶环索屋顶悬索和拉锁屋顶拱及桁桥公路桥跨线桥铁路桥人行桥电站分散型太阳能设备中心型PART I 项目基本概况SBP事务所人行桥项目目录 “它们不应该仅仅被视为纯粹满足功能需要的结构，只考虑其经济性向那些许多粗糙的例子一样。不，它们必须与环境融合，并满足其使用者行人的需求。与公路和铁路桥相比，人行天桥与人直接联系，它们是人们伸手可及的桥，它们应当是美丽的，人们应该乐于观赏它们，乐于漫步其上。它们不想公路桥那般笔直，它们甚至可以有一些摇摆，让人们感觉到他的存在。”SchlaichPART I 项目基本概况设计理念精巧的结构 观赏性与存在感PART I 项目基本概况独

5、创性 冒险性设计的起源PART I 项目基本概况德国博物馆展厅人行桥本桥的结构原型来源于1998年施莱希为德国博物院桥梁建设展厅设计的人行桥，是亲身体验的全尺寸桥梁结构，使用弯曲的钢梁和玻璃桥面，尽在一侧进行支撑，3m宽的桥面，27m长的跨度，游客经过时产生的震动变形，能在屏幕上显示和分析。2004格林维尔步行桥2007萨斯尼兹步行桥设计的起源PART I 项目基本概况只对弯曲梁的一侧进行支撑的设计原则在工程师的设计过程中被一直沿用，十分符合事务所的设计体系，这种结构形式的作品是基于理性的结构思维和工作方式的成果，后来被多次引用。2003加仑索大街人行天桥19世纪，波鸿因为煤矿的露天采矿转变为

6、地下采矿而一度非常繁荣，是德国的重要产煤区，而在21世纪初，煤矿资源的日益衰竭。值得称道的是，德国和波鸿市政府成功的进行了产业的转型，波鸿依然是鲁尔区的工业重镇。PART II 建筑设计特点所在地|Location德国，波鸿，西园Stadtpark West,Bochum,Germany场地概况市中心地区西园 市中心向西部发展 建设连接市区与西园的区域绿色长廊 人行和自行车道PART II 建筑设计特点场地概况废弃的核心工业区废弃工厂区域现存工厂区域西部曾经是波鸿钢铁工业城市的核心区域，经过几十年的过度开发之后被遗弃，现在仍有一些工业设施的遗址东部地区仍由Krupp-Hoesch Stahl

7、AG在使用Gahlensche公路铁路在人行桥建造平面高度下沉10几米的平面上是公路与铁路的交叉口，人行桥要横过此处交叉口。人行桥要连接现有两处自行车道PART II 建筑设计特点场地概况PART II 建筑设计特点总平面44m66m主锁直径80mm桅杆直径660mmPART II 建筑设计特点基本尺寸132m32m3mPART II 建筑设计特点数字模型PART II 建筑设计特点数字模型PART II 建筑设计特点实景照片结合原本周边弯曲的自行车道动态地穿过街道，改善铁轨和管线桥冷漠混乱的状态，活泼有趣带活氛围。PART II 建筑设计特点建筑结构对环境的呼应两个支点，不干扰现有的交通结构

8、S型新颖轻巧的结构和废弃的轨道，旧厂房新旧对比把视觉焦点放在人行桥上，改善交界路口处的视觉环境，桥既是行人的风景，也成为下面行车驾驶员的风景。PART II 建筑设计特点建筑结构对环境的呼应结构从环境中凸显出来，在绿树掩映中格外显眼，体现明显的人在感，突出建筑的存在感PART II 建筑设计特点建筑结构对环境的呼应PART III 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁PART III 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁三角钢肋板PART III 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁三角钢肋板桥面板PART III 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁三角钢肋板桥面板栏杆PART II

9、I 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁三角钢肋板桥面板栏杆桅杆PART III 结构选型与构造设计分析结构分解弧形钢梁三角钢肋板桥面板栏杆桅杆拉索PART III 结构选型与构造设计分析结构分解结构分解 塔柱PART III 结构选型与构造设计分析波鸿人行天桥两个圆弧内侧是两根倾斜的塔柱。两个主塔柱没有稳定索，主要通过两条主索来起到稳定作用。PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 塔柱塔柱的底端比两边主索的锚结点要低，这和塔柱是直的还是倾斜的无关。塔柱与两边的主索形成3个方向额稳定支撑，并且在视觉上形成了一个非常吸引人的空间平衡几何形式。但是，这种平衡在每一种新的荷载下都会呈现新

10、的平衡点。越多行人同时在桥上，桥的动态越显著。PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 塔柱GGF拉索F拉索F支F支变形与稳定PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 塔柱塔柱与基础连接处为铰接，节点小，有效地消解了塔柱的弯矩，受力合理。塔柱从中间至上下两端逐渐减小，视觉上让人感觉塔柱脱离地面，使整体结构更为轻盈。桥的稳定与变形结合在一起，这意味着在支撑脚部必须通过铰接支座将弯矩应力转化为零。PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 塔柱整体受力支座承担弯矩各部分分别受力支座承担弯矩结构分解 钢索PART III 结构选型与构造设计分析PART III 结构选型与构造设

11、计分析结构分解 钢索F拉F拉F拉F拉结构分解 圆弧形梁PART III 结构选型与构造设计分析波鸿人行桥由两端圆弧拼接而成。每段圆弧都以46m为半径，长66m。同样拉索匹配的是，圆弧形梁的断面也随着桥的长度而变化。PART III 结构选型与构造设计分析FaFayFaxFbGGFb结构分解 圆弧形梁次梁次梁肋板受力分析力的分解及计算MaMbX轴：Fax=FbY轴：Fay=G力矩：G*a=Fb*babPART III 结构选型与构造设计分析结构分解 圆弧形梁次梁FN图M图+-FQ图+-变形模拟图PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 圆弧形梁次梁频繁交通状态下振动模拟结果PART II

12、I 结构选型与构造设计分析对比分析PART III 结构选型与构造设计分析对比分析PART III 结构选型与构造设计分析PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 圆弧形梁次梁配筋弧形梁的断面随着桥的长度而变化钢桁架压型钢板浇筑混凝土工字钢圆形钢管PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 圆弧形梁一个圆弧形梁只需要沿着一条线有一个铰接的支座，就不会向下转动。在圆弧形梁内圈的一个支座上，线性荷载P使得梁上端形成一个拉力圈，下端形成一个压力圈。预应力指向圆弧的圆心，弧形梁的下部压力圈同样有向外的应力。这样两个U型的力平衡了悬臂的弯矩。结构分解 圆弧形梁主梁PART III 结构选型

13、与构造设计分析红色的主梁贯穿连接所有的次梁，通过工字钢连接上部。呈现出圆弧形状。PART III 结构选型与构造设计分析弧形主梁整体受力分解示意图结构分解 圆弧形梁主梁PART III 结构选型与构造设计分析结构分解 圆弧形梁主梁 索两边都有索桥面以梁的形式承担弯矩 浪费材料只有一边有索桥面以格构式化弯矩为轴力 充分发挥材料性能侧基础节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析PART III 结构选型与构造设计分析节点分析主索头节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析主索与次索的连接节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析螺栓上夹具主索次索下夹具螺母PART

14、III 结构选型与构造设计分析节点分析次索与弧形梁连接节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析钢索 索套 垫片与轴PART III 结构选型与构造设计分析节点分析柱与基础交接节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析PART III 结构选型与构造设计分析节点分析柱与主索交接节点PART III 结构选型与构造设计分析节点分析柱头 铰接件 索套PART III 结构选型与构造设计分析节点分析建造过程 整个桥除了基础为现场浇灌外，均采用预制的钢材。第一步：工厂预制 由于设计的复杂性 弯曲的桥面结构只能先在生产过程相对精确的工厂里进行。第二步：模拟组装为了保证现场组装的顺利进行，施工队先在工厂对桥梁进行组装（模型图）PART III 结构选型与构造设计分析建造过程 第三步：打下桩基础 安装铰支座PART III 结构选型与构造设计分析建造过程PART III 结构选型与构造设计分析 第5步：安装拉索安装桅杆，连接钢索 第4步：整体吊装搭建脚手架，用吊车将整块的桥面吊装到脚手架上建造过程PART III 结构选型与构造设计分析 第6步：合龙将各块桥面焊接到一起，撤除脚手架 第7步：进行桥面板的铺设和栏杆的安装PART 模型制作PART 模型制作THE END