白浪河?145m?無軸式摩天輪設計
添加日期:[2017-8-18 9:14:17]
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濰坊白浪河大橋工程為濱海新區核心景觀帶上的關鍵節點,定位為地標性節點建設項目。在天津慈海橋摩天輪設計成功經驗的基礎上,大橋主設計單位天津市市政工程設計研究院和摩天輪主設計單位中國建筑科學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合的建筑型式。


白浪河大橋河面寬 500m,設計階段周圍比較空曠,但以后新區會逐步建設,因此方案要考慮與將來周邊環境和建筑的協調。建研院創新提出了一種固定輪盤形式的設計方案,輪盤不再設傳統摩天輪的旋轉軸,也不再有剛性或柔性輪輻。在輪盤外緣設置固定軌道,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、輔助功能區和商業空間等。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通過。經過多方案比較,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面。頂部截面為直徑 15m 的正圓,底部截面圓直徑為5m。從頂到底的截面直徑隨所在大圓的圓心角線性變化。


網格紋理采用菱形構圖做為基本元素,體現建筑最強的表現力。由菱形單元在三維空間延伸交匯,形成編織網格的空間結構。網格生成遵循一定的數學算法: 

(a)在平面上構造長 80 格、寬 4 格的斜放網格。

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

(c)將半圓筒按對稱關系拼成整圓筒。然后以長度方向的中間為基點,保持上側脊線不動,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個網格的總長映射成 360 度的圓弧,得到環狀網格。此時圓環各截面都是正圓,這種關系很便于制造和安裝分塊。

對上述網格生成過程寫出數學解析公式,通過編寫程序實現。






摩天輪的網格狀圓環具有很大的剛度,在局部受力較大的部位采用加勁環等增強。摩天輪的支承位置設計在圓環的下半部。輪盤兩側各設置斜墩臺,與橋梁共用基礎。摩天輪結構其他部分與橋梁結構互相獨立。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定性,由輪盤中部向上、下游河中設穩定索,共 4 組拉索,形成垂直輪盤方向的水平支撐體系。穩定索下端設置減振阻尼器。



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




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



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