石拱桥
拱圈设计
- 确定拱圈形式:根据桥梁跨度、矢跨比、地质条件及建筑美观等因素选择,常见有圆弧拱、悬链线拱、抛物线拱等。小跨度石拱桥常用圆弧拱,大跨度则多采用悬链线拱或抛物线拱。
- 计算拱圈厚度:可通过经验公式初步估算,再经力学分析验证。如等截面圆弧拱,厚度与跨度、矢跨比、荷载等有关,一般跨度越大、荷载越大,拱圈越厚。
墩台设计
- 选择墩台形式:重力式墩台依靠自身重量平衡拱圈推力,适用于地基条件较好的情况;桩基础墩台则用于软弱地基。桥墩形式有实体墩、空心墩等,桥台有U形桥台、重力式桥台等。
- 确定墩台尺寸:根据拱圈推力、地基承载力等确定。重力式桥墩宽度一般为跨度的1/10至1/15,桥台的台身高度和基础宽度需满足稳定性和承载力要求。
基础设计
- 选择基础类型:常用有扩大基础、桩基础、沉井基础等。扩大基础适用于地基承载力较高的情况;桩基础用于软弱地基,可将荷载传递到深层土层;沉井基础适用于大型石拱桥或地质条件复杂处。
- 确定基础尺寸:扩大基础的底面尺寸根据地基承载力和墩台传递的荷载确定,一般需满足地基承载力和稳定性要求,基础埋深应在冰冻线以下,且不小于1.0米。
桥面及附属设施设计
- 桥面铺装设计:材料可选用混凝土、沥青混凝土、石板等。混凝土铺装厚度一般为10-20厘米,沥青混凝土铺装厚度为5-10厘米。
- 排水系统设计:在桥面设置纵横坡,坡度一般为1%-3%,在桥面板上设置泄水管,间距一般为5-10米。
- 栏杆设计:高度一般为1-1.2米,间距不宜大于1.5米,材料有石材、钢材等。
艾菲尔铁塔
以下是埃菲尔铁塔结构设计的相关介绍:
整体布局设计
- 塔体分层:埃菲尔铁塔分为三层,一楼高57米,占地4415平方米;二楼高115米,占地1430平方米;三楼高276米,占地250平方米。
- 平台设置:标高55米处设有第一平台,由底部的4个巨型角形倾斜柱墩支撑,第一平台和标高为115米的第二平台之间有4个微曲的角立柱相连。
力学结构设计
- 桁架结构:大量使用由直杆组成的具有三角形单元的桁架结构,利用三角形的稳定性,保证了塔体的坚固性。
- 仿生结构:借鉴人体骨骼和竹子的层次结构架构之美,桁架由更小的桁架构成,使铁塔既结实又节省材料。
- 风荷载设计:给铁塔四只脚设计了特别的斜坡曲线,使风产生的影响与铁塔自身的重量在基座处抵消;同时,立柱和方尖塔采用X形抗风斜撑组成的网络桁架,有效增强了抗风能力。
材料与连接设计
- 材料选择:主要采用铁作为建筑材料,共计使用约7300吨铁,既保证了结构强度,又考虑了当时的材料加工和施工技术水平。
- 连接方式:使用了个铆钉和18038个铁片,将众多的金属构件连接在一起架构之美,确保了结构的整体性和稳定性。
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