一种三塔自锚式悬索桥约束体系的制作方法

1.本实用新型属于桥梁工程技术领域，涉及一种三塔自锚式悬索桥约束体系。


背景技术：

2.三塔自锚式悬索桥以其优美的线形和错落有致的外观为大多数人所欣赏，以其跨越能力特别是在跨江跨河桥梁中，越来越受到人们的青睐。国内外三塔自锚式悬索桥跨径均较小，当增大其跨径时，中塔塔底不平衡弯矩明显增大；当增大中塔尺寸刚度时，中塔鞍座主缆抗滑移系数明显降低。两者的冲突限制了三塔自锚式悬索桥跨径的发展。
3.三塔自锚式悬索桥在活载作用下具有连续梁的特征，跨径越大，主梁分担的活载比重就越大，主梁在活载作用下变形随着跨径的增大快速增大。结构刚度的降低严重影响了行车舒适性，这同样限制了三塔自锚式悬索桥跨径的发展。
4.三塔自锚式悬索桥桥梁长度较长，地震作用下结构自重较大，引起主梁纵横向位移及桥塔的塔底弯矩很难同时满足，这同样限制了三塔自锚式悬索桥跨径的发展。


技术实现要素：

5.本实用新型目的在于提供一种新型的三塔自锚式悬索桥约束体系，可以增大三塔自锚式悬索桥的经济跨径，提高其跨越能力，提高结构的抗震性能。
6.为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种三塔自锚式悬索桥约束体系，悬索桥包括主梁、主缆，主梁两侧下方对称设有若干支座，其特征在于在中跨跨中位置，通过刚性中央扣连接主缆与主梁，支座与主梁之间设置有纵向阻尼器和横向阻尼器。
7.进一步地，所述纵向阻尼器为粘滞阻尼器，横向阻尼器为型钢阻尼器。
8.进一步地，所述支座为边墩、辅助墩和中塔，所述支座和主梁之间设有横向位移约束支座和双向滑动约束支座，横向位移约束支座设置于主梁的一侧，双向滑动约束支座设置于主梁的另一侧，纵向阻尼器和横向阻尼器设置于支座的外侧。
9.进一步地，当桥梁跨径在300m以下时，中塔支座和与主梁的两侧均设置两个纵向约束支座，其他支座与主梁之间设横向位移约束支座和双向滑动约束支座。
10.进一步地，当桥梁跨径在300~500m之间时，所有支座与主梁之间均为横向位移约束支座和双向滑动约束支座。
11.当桥梁跨径较大时（300~500m），支座和主梁之间不设置纵向约束支座，仅靠纵向粘滞阻尼器限制动力下主梁位移，当桥梁跨径较小时（300m以下），仅在中塔与主梁之间设纵向约束，固定主梁纵向位移，其余支座和主梁之间不设置纵向约束，仅靠纵向粘滞阻尼器限制动力下主梁位移。
12.进一步地，中央扣上部设有索夹，中央扣通过索夹与主缆连接，中央扣下部与主梁焊接或通过螺栓连接。
13.进一步地，中央扣采用刚性中央扣，自身刚度较大，受力后变形较小。
14.进一步地，中央扣与主梁铰接或刚接，在连接位置两者无相对位移。
15.本实用新型的积极进步效果在于：通过跨中主缆与主梁的约束连接，主梁纵向与横向的约束方式，形成一种新型的三塔自锚式悬索桥约束体系，发展了三塔自锚式悬索桥的结构体系。通过静力与动力下约束方式的转变，使结构同时满足静力与动力下结构的位移与承载能力的要求。与传统结构体系相比，中塔的塔底不平衡弯矩明显降低，中塔结构尺寸得到优化，中塔鞍座主缆抗滑移系数明显增大，活载作用下结构竖向刚度大幅增加，结构经济跨径得以增大，地震作用下结构位移及内力均得到限制，技术、经济和社会效益显著。
附图说明
16.图1为本实用新型的立面图。
17.图2为本实用新型的断面图。
18.图3为本实用新型的支座及阻尼器约束图。
19.图4为本实用新型的支座及阻尼器约束的平面布置图。
20.图5为本实用新型跨中缆梁连接中央扣构造示意图。
具体实施方式
21.约束跨中主缆与主梁间的相对位移，形成一种新型的三塔自锚式悬索桥约束体系。如图一、四所示，在主缆1与主梁2的跨中位置，设置中央扣3将两者连接起来，中央扣在竖向可取代吊索，相当于刚性吊索，在纵桥向限制缆梁间相对位移。在中央扣的边缘，允许主缆的局部微量转动从而适应主缆的变形。
22.中央扣的安装需放在吊索张拉后进行，其尺寸应预留一定的余量根据施工实际尺寸最后加工，以适应施工中主缆与主梁的相对误差。中央扣全桥共设置4组，其上部通过索夹与主缆连接，索夹的预压力需满足其纵向抗滑的能力，其下部与主梁焊接或通过螺栓连接，其尺寸需满足受力需要。
23.全桥共设置14个竖向支座，除约束主梁竖向位移外，当跨径较大时，14个支座均不设置纵向约束，当跨径较小时，仅在中塔处2支座设置纵向约束，其余12个支座不设置纵向约束；横向一侧的7个支座设置横向抗风约束，横向另一侧7个支座不设置横向约束；纵向还设置纵向粘滞阻尼器6，横向则设置横向型钢阻尼器7，支座约束及阻尼器布置如图3所示。地震下可剪断横向抗风约束由阻尼器限制主梁横向位移。
24.如图所示，在竖向支座设置在桥墩和主梁之间，所述竖向支座分为横向位移约束支座5和双向滑动约束支座6，其中横向位移约束支座5提供横向和竖向约束，纵向则是可以滑动的，而双向滑动约束支座6可提供竖向约束，横向和纵向均可滑动。横向位移约束支座5和双向滑动约束支座6沿桥梁沿横向的外侧还依次设置有纵向粘滞阻尼器6和横向型钢阻尼器7。
25.塔自锚式悬索桥约束体系的原理为：通过中央扣限制住中跨位置主缆与主梁的纵向位移，当活载一跨满载另一跨空载时，空载跨主缆通过中央扣与主梁、桥塔形成三角形稳定结构，相比于无中央扣约束的主缆，对中塔纵桥向的水平约束明显提高。因此满载跨一侧主缆传递到中塔塔顶的水平力很大一部分被空载侧主缆承担，剩余一部分由中塔承担，由于塔顶水平力的降低，其塔底弯矩也相应减小。本新型三塔自锚式悬索桥静力与动力下约束体系发生变化，能同时适应静力与动力下结构刚度与强度的要求。
26.本实用新型适用于三塔自锚式悬索桥，通过这种新型的约束体系，增大了三塔自锚式悬索桥的经济跨径，扩大了其适用范围，与传统的三塔自锚式悬索桥约束体系相比，可以改善结构性能，减小中塔的结构尺寸，提高桥梁美观效果，技术、经济和社会效益显著。


技术特征：
1.一种三塔自锚式悬索桥约束体系，悬索桥包括主梁、主缆，主梁两侧下方对称设有若干支座，其特征在于在中跨跨中位置，通过刚性中央扣连接主缆与主梁，支座与主梁之间设置有纵向阻尼器和横向阻尼器。2.按权利要求1所述的约束体系，其特征在于所述纵向阻尼器为粘滞阻尼器，横向阻尼器为型钢阻尼器。3.按权利要求1所述的约束体系，其特征在于所述支座位于边墩、辅助墩和中塔上，所述支座和主梁之间设有横向位移约束支座和双向滑动约束支座，横向位移约束支座设置于主梁的一侧，双向滑动约束支座设置于主梁的另一侧，纵向阻尼器和横向阻尼器设置于支座的外侧。4.按权利要求3所述的约束体系，其特征在于当桥梁跨径在300m以下时，中塔支座和与主梁的两侧均设置两个纵向约束支座，其他支座与主梁之间设横向位移约束支座和双向滑动约束支座。5.按权利要求1所述的约束体系，其特征在于中央扣上部设有索夹，中央扣通过索夹与主缆连接，中央扣下部与主梁焊接或通过螺栓连接。6.按权利要求1所述的约束体系，其特征在于中央扣采用刚性中央扣。

技术总结
本实用新型公开了一种三塔自锚式悬索桥约束体系，悬索桥包括主梁、主缆，主梁两侧下方对称设有若干支座，其特征在于在中跨跨中位置，通过刚性中央扣连接主缆与主梁，主梁一侧与其下方支座之间设横向抗风约束，支座与主梁之间设置有纵向阻尼器和横向阻尼器。本实用新型适用于三塔自锚式悬索桥，与传统体系相比，提高了其结构刚度，降低了中塔在偏载作用下的塔底弯矩，有效减小了桥塔尺寸，显著增大了三塔自锚式悬索桥的经济跨径，地震作用下结构位移及内力均得到限制，技术、经济和社会效益显著。著。著。


技术研发人员：逯东洋 常付平 陈亮 邵长宇
受保护的技术使用者：上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
技术研发日：2020.10.14
技术公布日：2021/10/8