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Descripción:

Puente suspendido en cables, también conocido como puente diagonal, es una especie de puente donde la viga principal se tira directamente a la torre del puente con muchos cables.Es un sistema estructural compuesto por una torre presurizada, un cable tensado y un cuerpo de viga acodado.

Por lo tanto, la viga principal está soportada por los distintos puntos del cable, y la viga continua con soporte elástico de múltiples tramos está estresada, el momento flector interno de la viga se reduce considerablemente y el tamaño de la viga principal se reduce considerablemente ( la altura de la viga es generalmente 1/50 ~ 1/200 del tramo, o incluso menor), lo que reduce el peso estructural y aumenta en gran medida la capacidad de cruce del puente.

El puente atirantadoSe divide principalmente en tres partes: viga principal, torre de cable y cable atirantado.

La viga principal generalmente adopta una estructura de concreto, una estructura combinada de acero y concreto.

Estructura de acero o estructura mixta de acero y hormigón.

Torre de cable: adopta hormigón, combinación de acero y hormigón o estructura de acero.La mayoría de ellos son estructuras de hormigón.

Cable atirantado: está hecho de material de alta resistencia (alambre o hilo de acero de alta resistencia).

Diseño de tramo

1. Torres gemelas de tres vanos: debido a que su vano principal es más grande, generalmente son adecuadas para cruzar ríos más grandes.

2. Torre única de doble tramo: debido a que el tramo del orificio principal es generalmente más pequeño que el tramo del orificio principal de las torres gemelas de tres tramos, es adecuado para cruzar ríos y canales urbanos pequeños y medianos.

3.Tres torres, cuatro tramos y múltiples tramos: debido a que la parte superior de la torre central del puente atirantado de múltiples tramos y torres múltiples y el puente colgante no tiene un cable de anclaje final para limitar efectivamente su desplazamiento, el cable- Un puente atirantado o un puente colgante con estructura flexible adopta múltiples torres y múltiples tramos aumentará aún más la flexibilidad de la estructura, lo que puede provocar una deformación excesiva.

4. Pilar auxiliar y tramo de paso lateral

La carga viva a menudo produce un gran momento de flexión positivo cerca del extremo de la viga lateral, lo que provoca la rotación del cuerpo de la viga y es fácil que se dañe la junta de expansión.En este caso se puede solucionar alargando la viga lateral para formar el vano principal o fijando la pila auxiliar.

Además, la instalación de pilares auxiliares también es conveniente para la construcción en voladizo de puentes atirantados, es decir, la construcción en voladizo doble al muelle auxiliar es equivalente a la construcción en voladizo simple, y su oscilación es pequeña y más segura.

Se utilizan comúnmente para cruces de ríos, estuarios y otros lugares donde las capacidades de luces largas y las consideraciones estéticas son importantes.

El tablero del puente se puede construir con diversos materiales, incluidos hormigón, acero o materiales compuestos.

Disposición de la torre de cable del puente atirantado.

La forma de la torre de cable.

La torre de cable es la estructura principal para expresar la personalidad y el efecto visual del puente atirantado, por lo que se debe prestar suficiente atención al diseño estético de la torre de cable.

El diseño de la torre debe ser adecuado para la disposición del cable, la transmisión de fuerza debe ser simple y clara, y la torre debe estar bajo presión axial en la medida de lo posible bajo la acción de la carga muerta.

(a) Es una torre principal del tipo de una sola columna, que tiene una estructura simple.

(b) Tiene forma de A.

(c) Es del tipo Y invertida, que tiene una alta rigidez a lo largo del puente y es propicio para soportar la tensión desequilibrada del cable en ambos lados de la torre de cable.La forma de A también puede reducir el momento flector negativo de la viga principal en este punto.

El diseño de la dirección del puente transversal de la torre de cable se puede dividir en tipo de columna simple, tipo de columna doble, tipo de puerta o tipo H, tipo A, tipo gema o tipo Y invertida.

La disposición vertical y horizontal del pilón es del tipo de columna única, que solo es adecuada para puentes atirantados de un solo plano.Cuando sea necesario reforzar la rigidez al viento del puente transversal, se puede utilizar el tipo g o h.b~d es generalmente adecuado para el caso de cables biplanares.e, f, i son generalmente adecuados para puentes atirantados con superficies de cable de doble diagonal.

La relación entre altura y luz de la torre.

La altura de la torre determina la rigidez y economía de todo el puente.

Disposición de dragalina

Posición del plano del cable

Generalmente existen tres tipos de posiciones de superficie de cable, a saber (a) plano de cable único (b) plano de cable doble vertical (c) plano de cable doble oblicuo y plano de cable múltiple.

Plano de cable único: Sección en caja con gran rigidez mecánica a torsión.La ventaja es que, visto en perspectiva, el cable no actúa contra la torsión.Por lo tanto, la te principal debe usarse en el piso del puente con un amplio campo de visión.

Plano vertical de doble cable: el par que actúa sobre el puente puede ser resistido por la fuerza axial del cable, y la viga principal puede utilizar una sección con menor rigidez torsional.Su resistencia al viento es relativamente débil.

Plano de cable doble diagonal, que es particularmente beneficioso para que el cuerpo de la viga del tablero del puente resista la vibración torsional del viento (el plano de cable doble diagonal limita la oscilación transversal de la viga principal).Las caras de cable dobles inclinadas deben adoptar pilones en Y, A o gemelos.Si el lapso es demasiado pequeño, considere la vista, no debe adoptarse.Generalmente se utiliza cuando la luz es superior a 600 m, o cuando no puede cumplir con los requisitos de resistencia al viento.

Forma de plano de cable

Hay tres tipos básicos de formas de superficies de cables, como se muestra, a saber, (a) forma radial, (b) forma de arpa y (c) sector.Sus respectivas características son las siguientes:

Disposición de elevación del cable atirantado

a) forma radiativa.b) Forma de arpa.c) Sectorial.

(a) La disposición radial del cable se distribuye uniformemente a lo largo de la viga principal, mientras que en la torre se concentra en el punto superior.Debido a que el ángulo de intersección promedio entre el cable y el plano horizontal es grande, el componente vertical del cable tiene un gran efecto de soporte sobre la viga principal, pero la estructura del punto de anclaje en la parte superior de la torre es complicada.

b) El cable en la disposición en forma de arpa está dispuesto en paralelo, lo que es más conciso cuando el número de cables es pequeño y puede simplificar la estructura de conexión del cable y la torre de cable.Los puntos de anclaje de la torre están dispersos, lo que favorece la fuerza de la torre de cable.La desventaja es que el ángulo de inclinación del cable es pequeño, la tensión total del cable es grande, por lo que el cable se utiliza más.

(c) La disposición sectorial del cable no es paralela entre sí, tiene las ventajas de las dos disposiciones anteriores y se ha utilizado ampliamente en el diseño.

Disposición del espaciado de cables.

La disposición de la distancia del cable se puede dividir en "cable fino" y "cable denso".

Etapa temprana: cable delgado.Cable moderno – denso (Computación informática)

Las ventajas del sistema de cable denso son las siguientes:

1. La distancia del cable es pequeña, el momento de flexión de la viga principal es pequeño (la distancia del cable en la viga principal es generalmente de 4 a 10 m de viga de hormigón, la viga de acero es de 12 a 20 m).

2. La fuerza del cable es pequeña, la estructura del punto de anclaje es simple.

3. El cambio en el flujo de tensiones cerca del punto de anclaje es pequeño y el rango de refuerzo es pequeño.

4. Favorece la erección del brazo.

5. Cable fácil de cambiar.

6. Cuando el puente atirantado se construye mediante el método de voladizo, el espacio entre cables debe ser de 5 a 15 m.

El sistema estructural de los puentes atirantados se puede dividir en las siguientes formas diferentes:

Según la combinación de torre, viga y pila: sistema flotante, sistema semiflotante, sistema de consolidación de vigas de torre y sistema de estructura rígida.

Sistema de puente atirantado parcial de torre baja

Clasificación por altura de torre: puentes atirantados convencionales y puentes atirantados parciales de torres bajas.

El rendimiento mecánico del puente atirantado parcial de pilón bajo se encuentra entre el puente de vigas y el puente atirantado.

Según el modo continuo de la viga principal, existen sistemas continuos y sistemas de estructura en T.

Según el método de anclaje del cable, se clasifica en autoanclaje y anclaje al suelo.

La mayoría de los puentes atirantados son sistemas autoanclados.Solo cuando el tramo principal es grande y el tramo lateral es pequeño, algunos puentes atirantados utilizan un sistema de anclaje parcial al suelo.

Las ventajas de los puentes atirantados:

El tamaño del cuerpo de la viga es pequeño y la capacidad de cruce del puente es grande.

No hay necesidad de una estructura de anclaje centralizada como un puente colgante.

Fácil construcción en voladizo.

La estructura de la viga principal del puente atirantado.

La función de la viga principal tiene tres aspectos:

(1) Distribuya la carga muerta y la carga viva al cable.Cuanto menor sea la rigidez de la viga, menor será el momento flector.

(2) Como parte de todo el puente junto con el cable y la torre, la fuerza soportada por la viga principal es principalmente la presión axial formada por el componente horizontal del cable, por lo que debe tener suficiente rigidez para evitar el pandeo.

(3) Resistir cargas transversales de viento y sísmicas y transmitir estas fuerzas a la subestructura.

Además, se debe considerar que la viga principal tiene suficiente resistencia y rigidez para sustituir el cable con una carga viva reducida.También es necesario considerar que la estructura aún tenga suficiente reserva de seguridad cuando el cable individual se rompa o se salga de la obra accidentalmente.

Luz adecuada de vigas principales de diferentes materiales.

Las vigas principales de los puentes atirantados se componen de cuatro formas diferentes:

1. Vigas de hormigón pretensado, conocidas como puentes atirantados de hormigón, de luz económica inferior a 400 m.

2. Viga compuesta de acero y hormigón, llamada puente atirantado de viga compuesta, luz económica de 400 a 600 m.

3. Viga principal totalmente de acero, conocida como puente atirantado de acero, con una luz económica de más de 600 m.

4. El tramo principal es una viga principal de acero o una viga compuesta de acero y hormigón, y el tramo lateral es una viga de hormigón, que se denomina puente atirantado híbrido con un tramo económico de más de 600 m.

Características de los Puentes Atirantados:

Gran capacidad de cruce.La viga principal está soportada por el cable atirantado, y sus características de soporte son similares a las de la viga continua soportada elásticamente, y el momento flector de la viga principal bajo carga constante es mucho menor que el del puente de viga continua con el mismo lapso.

La altura de la viga es baja.En comparación con la viga continua, el soporte elástico multipunto del cable hace que el momento máximo de la viga principal disminuya drásticamente, por lo que la viga principal no necesita aumentar la altura de la viga para resistir la fuerza externa como la viga continua.

La componente horizontal del cable se equilibra con la presión axial de la viga principal.

Torre de cable del puente atirantado

La composición de los componentes de la torre de cable: la torre juega un papel decisivo en la estética: cuidadosa selección de las formas, dibujo de las proporciones dimensionales, uso de modelos y optimización local.

El componente principal de la torre de cable es la columna de la torre, y también hay vigas u otros miembros de conexión entre las columnas de la torre.

Generalmente, las vigas entre las columnas de la torre se pueden dividir en vigas portantes y vigas no portantes.

La estructura de la torre de hormigón.

Generalmente, la torre de cable de cuerpo sólido es adecuada para puentes atirantados de luz pequeña y mediana, para luces pequeñas se puede usar una sección igual, para columnas de puente atirantado de luz más grande se puede usar una sección hueca.

La estructura de la torre de cable de sección rectangular es simple, y sus cuatro esquinas deben ser chaflanes o redondeadas para facilitar la resistencia al viento.El pilón de sección en H es el más desfavorable al viento.La sección octogonal favorece la configuración de tendones pretensados ​​circunferenciales cerrados, pero la estructura es un poco complicada.

La sección en forma de H de la fachada no puede exponer la cabeza del anclaje, lo que mejora la apariencia, pero al mismo tiempo crea cuatro planos de cables.

Este problema se puede solucionar utilizando torres de sección H con dos planos de cables.Sin embargo, usar una forma hará que la torre del puente se tuerza, y usar dos formas para cruzar las configuraciones superior e inferior puede evitar que la torre del puente se tuerza pero no sea hermosa.

Cable atirantado del puente atirantado

La construcción del cable atirantado.

La estructura de la draga se divide básicamente en dos categorías: cable de instalación integral y cable de instalación dispersa.La representación del primero son cables paralelos con anclajes fundidos en frío, mientras que la representación del segundo son cables paralelos con anclajes de clip.

1.Cable paralelo con anclaje fundido en frío

2.Cable de acero paralelo con anclaje de clip.

El alambre de acero en el cable de alambre paralelo se reemplaza por un hilo de acero de igual sección, que se convierte en un cable de hilo de acero.

El peso del cable de un solo hilo de acero es liviano, el transporte y la instalación son convenientes, pero la cabeza del anclaje necesita protección en el sitio, lo que aumenta la dificultad para garantizar la calidad.

Anclaje del cable

1. Anclaje del cable a la viga

La componente vertical se equilibra con la barra oblicua de refuerzo.

2. Anclaje del cable en la torre del cable

Amortiguación del cable

La vibración del cable inducida por el viento es común en todo tipo de tramos y tipos de puentes atirantados, y la vibración del cable es fácil de causar fatiga y daños.En la actualidad, las principales medidas para reducir la vibración del cable del puente atirantado son las siguientes:

(1) Método de control neumático.

(2) Método de reducción de vibraciones por amortiguación.

(3) Cambiar las características dinámicas del cable.

(1)Método de control neumático

La superficie lisa original del cable se convierte en una superficie no lisa con crestas en espiral, crestas de barra, ranuras en forma de V o puntas cóncavas circulares.La protuberancia en la superficie del cable puede evitar la formación de la línea de flotación del cable cuando llueve, evitando así la aparición de vibraciones de lluvia.

(2)Método de reducción de vibraciones de amortiguación.

El mecanismo del método de reducción de la vibración de amortiguación consiste en aumentar la relación de amortiguación del cable mediante la instalación de un dispositivo de amortiguación para restringir la vibración del cable.Según la relación entre el dispositivo amortiguador y el cable, el dispositivo amortiguador se puede dividir en un amortiguador interno colocado en el manguito y un amortiguador externo unido al cable.

(3)Método para cambiar las características dinámicas del cable.

Varios cables están conectados entre sí mediante acoplamientos (abrazaderas de cables) o cables auxiliares, que pueden tener un diámetro mucho menor que el cable principal.

Aplicación de puentes atirantados:

Puente atirantado de carretera, puente atirantado de ferrocarril.

Puentes de carreteras y autopistas: Los puentes atirantados se utilizan con frecuencia para cruces de carreteras y autopistas.Ofrecen ventajas tales como capacidades de gran envergadura, rentabilidad y atractivo estético.

Puentes para peatones y bicicletas: Los puentes atirantados también se utilizan para cruces de peatones y bicicletas.Su diseño elegante y sus claros espacios permiten vistas sin obstáculos y una experiencia placentera para peatones y ciclistas.

Cruces de ríos: Los puentes atirantados son particularmente adecuados para cruzar ríos debido a sus capacidades de gran luz y su capacidad para adaptarse a los requisitos de navegación.

El método de construcción del puente atirantado se puede resumir de la siguiente manera: existen métodos de construcción de soporte, métodos de construcción de empuje, métodos de construcción rotativos y métodos de construcción en voladizo (ensamblaje en voladizo y vertido en voladizo).

Descripción general de los puentes de acero Evercross: