白浪河?145m?無軸式摩天輪設(shè)計
添加日期:[2017-8-18 9:14:17]
文章錄入:www.abc.com
瀏覽次數(shù):[3978]
字號

濰坊白浪河大橋工程為濱海新區(qū)核心景觀帶上的關(guān)鍵節(jié)點,定位為地標性節(jié)點建設(shè)項目。在天津慈海橋摩天輪設(shè)計成功經(jīng)驗的基礎(chǔ)上,大橋主設(shè)計單位天津市市政工程設(shè)計研究院和摩天輪主設(shè)計單位中國建筑科學(xué)研究院再次攜手合作,為該工程提出了一種新的橋梁與摩天輪結(jié)合的建筑型式。


白浪河大橋河面寬 500m,設(shè)計階段周圍比較空曠,但以后新區(qū)會逐步建設(shè),因此方案要考慮與將來周邊環(huán)境和建筑的協(xié)調(diào)。建研院創(chuàng)新提出了一種固定輪盤形式的設(shè)計方案,輪盤不再設(shè)傳統(tǒng)摩天輪的旋轉(zhuǎn)軸,也不再有剛性或柔性輪輻。在輪盤外緣設(shè)置固定軌道,乘人轎艙沿軌道運動。 


摩天輪坐落于橋梁上部,橋梁為雙層橋,上層為機動車道,下層為人行道和非機動車道。下層布置摩天輪站臺、機房、輔助功能區(qū)和商業(yè)空間等。上層橋面被摩天輪輪盤從中部分開,機動車道從摩天輪兩側(cè)通過。經(jīng)過多方案比較,確定外輪廓直徑為 125m,頂點高度為 145m。輪盤為截面變直徑的圓環(huán)面。頂部截面為直徑 15m 的正圓,底部截面圓直徑為5m。從頂?shù)降椎慕孛嬷睆诫S所在大圓的圓心角線性變化。


網(wǎng)格紋理采用菱形構(gòu)圖做為基本元素,體現(xiàn)建筑最強的表現(xiàn)力。由菱形單元在三維空間延伸交匯,形成編織網(wǎng)格的空間結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格生成遵循一定的數(shù)學(xué)算法: 

(a)在平面上構(gòu)造長 80 格、寬 4 格的斜放網(wǎng)格。

(b)以長向為軸,將短向直線變換成半圓,平面網(wǎng)格變換成半圓筒,保持網(wǎng)格拓撲關(guān)系不變。

(c)將半圓筒按對稱關(guān)系拼成整圓筒。然后以長度方向的中間為基點,保持上側(cè)脊線不動,將各個圓截面直徑沿長向線性變換,使中央直徑為15m、兩端直徑為 5m,形成上脊線水平的變截面圓筒。

(d)建立長度方向的直線到圓弧線的幾何變換,將上脊線 變換為直徑為 125m 的整圓,即將 80個網(wǎng)格的總長映射成 360 度的圓弧,得到環(huán)狀網(wǎng)格。此時圓環(huán)各截面都是正圓,這種關(guān)系很便于制造和安裝分塊。

對上述網(wǎng)格生成過程寫出數(shù)學(xué)解析公式,通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)。






摩天輪的網(wǎng)格狀圓環(huán)具有很大的剛度,在局部受力較大的部位采用加勁環(huán)等增強。摩天輪的支承位置設(shè)計在圓環(huán)的下半部。輪盤兩側(cè)各設(shè)置斜墩臺,與橋梁共用基礎(chǔ)。摩天輪結(jié)構(gòu)其他部分與橋梁結(jié)構(gòu)互相獨立。輪盤由每個墩臺上伸出的 6 根斜柱支承,共 12 根斜柱,形成豎向支承體系和順橋向的水平支撐體系。為了保持輪盤平面外的穩(wěn)定性,由輪盤中部向上、下游河中設(shè)穩(wěn)定索,共 4 組拉索,形成垂直輪盤方向的水平支撐體系。穩(wěn)定索下端設(shè)置減振阻尼器。



輪盤網(wǎng)格節(jié)點大部分僅有四桿相交,便于節(jié)點的標準化、參數(shù)化設(shè)計。四桿交叉節(jié)點均設(shè)計成兩橢圓板十字相交形式,圓管桿件端部與節(jié)點板按平面相貫線焊接,既能滿足結(jié)構(gòu)受力要求,又比較美觀。通過編程計算所有十字節(jié)點板的尺寸、位置、相貫線等參數(shù),并對十字節(jié)點在所有荷載組合下的極限承載力進行驗算。加強環(huán)節(jié)點、穩(wěn)定索節(jié)點采用鋼管直接相貫,斜柱頂節(jié)點采用鑄鋼節(jié)點。對這些異形節(jié)點極限承載力進行了詳細的有限元計算。




與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)式摩天輪不同,濰坊 145m摩天輪轎艙沿輪盤外緣的固定軌道運行,共設(shè) 36 個球形轎艙,每艙可承載 10 人。驅(qū)動系統(tǒng)采用分散動力的驅(qū)動方式,將所有轎艙沿圓周串聯(lián)在一起,多組驅(qū)動裝置均勻分散于周圈,進行同步驅(qū)動,并考慮必要的功率冗余。該方案安裝容易、驅(qū)動效率高,也利于設(shè)備檢修和維護。



分享到: