一种斜拉悬索协作体系桥的制作方法

1.本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种斜拉悬索协作体系桥。


背景技术：

2.缆索承重体系结构是目前超大跨度桥梁的主要形式。在缆索承重体系桥中，又细分为悬索桥、斜拉桥。
3.其中，悬索桥的跨度大，造价高，但整体刚度小，在车辆荷载、地震荷载作用下加劲梁和主缆将产生纵向、横向不同步位移，易引起吊索弯折，此外悬索桥空气动力稳定性较差，特别是在一些特殊地质地区或者海洋复杂环境，问题更为突出。
4.斜拉桥由于斜拉索倾角限制，斜拉桥的桥塔的高跨比(桥面以上部分)一般在 1/6～1/4，随着跨度的增大，桥塔将越来越高，这又带来桥塔的稳定性问题以及桥塔施工的困境。不仅如此，随着跨径增大，斜拉索的长度也越大，斜拉索的垂度效应会很明显，对斜拉索的强度要求也随之提高，提高了拉索生产的技术要求。
5.现有的缆索承重体系结构在纵向风荷载、温度荷载、活载、制动力等静、动力的作用下，大跨度的缆索结构桥梁的梁端纵向位移随着跨度的增加迅速增大，成为制约大跨度桥梁设计的主要因素。


技术实现要素：

6.针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种斜拉悬索协作体系桥，用以解决现有缆索结构桥梁的梁端纵向位移随着跨度增加而增大的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供一种斜拉悬索协作体系桥，其包括：
8.主梁，沿主梁延伸方向设置的至少两个桥塔；
9.所述主梁包括一个悬索区梁段和两斜拉区梁段，两所述斜拉区梁段分设于所述悬索区梁段两侧；
10.两所述桥塔之间还设有悬索，所述悬索与所述悬索区梁段之间设有多根吊杆，多根所述吊杆与所述主梁延伸方向均呈倾角布置。
11.作为本发明的进一步改进，所述吊杆成对布置，且每两个成对布置的吊杆的倾斜方向相反。
12.作为本发明的进一步改进，多根所述吊杆呈交叉网状布置在所述悬索与所述悬索区梁段之间。
13.作为本发明的进一步改进，成对设置的两所述吊杆连接在所述悬索的同一位置，成对设置的两所述吊杆连接在所述悬索区梁段的不同位置，且两所述吊杆呈“λ”形布置。
14.作为本发明的进一步改进，成对设置的两所述吊杆通过索夹连接在所述悬索上。
15.作为本发明的进一步改进，倾斜方向相反的两相邻所述吊杆通过耳板连接在所述悬索区梁段上。
16.作为本发明的进一步改进，成对设置的两所述吊杆连接所述悬索区梁段两端的距离为36m。
17.作为本发明的进一步改进，所述吊杆与所述悬索区梁段之间的夹角为24
°
～75
°
。
18.作为本发明的进一步改进，所述吊杆对称布置在所述悬索的最低点的两侧。
19.上述改进技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
20.总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有的有益效果包括：
21.(1)本发明的斜拉悬索协作体系桥，其综合了斜拉桥和悬索桥两者的优势，其相较于斜拉桥取消了跨中部分的长斜拉索，降低了索塔的高度；其相较于悬索桥取消了桥塔附近的长吊索，减小了锚钉体积，降低了造价，桥梁的跨越能力得到了进一步提升，并且，由于桥塔高度减小和斜拉部分主梁悬臂施工长度的大幅减小，提高了结构在悬臂施工过程中的抗风稳定性，降低了施工风险。同时，本技术在悬索与主梁的悬索区梁段之间设置多根吊杆，并将吊杆以倾斜方式设置，使得主梁在升降温荷载作用下向两侧发生伸长或缩短时，倾斜抵接在主梁面的吊杆可提供一个水平方向的抵接力，进而降低主梁的伸长或缩短距离。本发明中的斜拉悬索协作体系桥相较于传统斜拉悬索协作体系桥，其活载作用下主跨竖向位移减小约14％，风荷载作用下梁端纵向位移减小12％，吊杆索夹、梁吊耳销轴的使用减少50％。
22.(2)本发明的斜拉悬索协作体系桥，其通过将成对设置的吊杆结构设置为交叉形式或互成对角设置，成对设置的吊杆在悬索与主梁之间形成相互支撑的抵接结构，可有效减小该吊杆斜拉悬索协作体系在活载、温度荷载、风荷载和制动力作用下主梁的纵向位移，同时跨中悬索与主梁采用刚性吊杆锁定主梁温度零点，实现体系温度自适应，释放主梁温度变形，降低主梁向两侧的伸缩长度。
附图说明
23.图1是本发明实施例中斜拉悬索协作体系桥的整体结构示意图；
24.图2是本发明实施例中桥塔的整体结构示意图；
25.图3是本发明实施例中吊杆与悬索的连接示意图；
26.图4是本发明实施例中吊杆与主梁的连接示意图。
27.在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：
28.1、主梁；2、桥塔；3、悬索；4、吊杆；5、索夹；6、斜拉索；7、耳板；
29.101、悬索区梁段；102、斜拉区梁段；
30.201、上塔柱；202、中塔柱；203、下塔柱；204、第一横梁；205、第二横梁；206、支座。
具体实施方式
31.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
32.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
34.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.实施例：
37.请参阅图1～4，本发明优选实施例中的斜拉悬索协作体系桥包括有主梁1，沿主梁1 延伸方向设置的至少两个桥塔2，该主梁1架设在两桥塔2上。该主梁1包括一个悬索区梁段101和两个斜拉区梁段102，两斜拉区梁段102分别设置在悬索区梁段101的两侧。并且，两桥塔1之间设置有悬索3，该悬索3与悬索区梁段101之间设置有多根吊杆4，且多根吊杆4与主梁1延伸方向均呈倾角布置。
38.具体地，上述主梁1水平布置，两桥塔2竖向设置在主梁1的延伸方向上，以桥塔 2的布置位置将主梁1分隔为两个斜拉区梁段102和一个悬索区梁段101，其中位于两桥塔2之间的主梁1部分为悬索区梁段101，两桥塔2相互背离主梁1部分为斜拉区梁段102。
39.进一步地，上述桥塔2的主塔采用钻石型钢筋混凝土塔或钢桥塔，桥塔2的桥面以上部分塔高与主梁1的跨度比值约为1:6.5。桥塔2分为上塔柱201、中塔柱202、下塔柱203，其中上塔柱201与中塔柱202之间设置第一横梁204，中塔柱202与下塔柱203 之间设置第二横梁205，第一横梁204与第二横梁205用于支撑钻石型结构，起到稳定作用。下塔柱203下方设置支座206，支座206下方设置基础，基础视吊杆斜拉悬索协作体系处的地质条件而定，通常可采用桩基础、沉井基础或沉箱基础等预制基础。
40.进一步地，本技术中的主梁1采用整体式钢箱梁结构，主梁1全梁宽54.9m，梁高 5m。梁上斜拉索锚点的纵向标准间距为14m，主跨高宽比为1:12.18。钢箱梁结构采用正交异性板。钢箱梁每隔3.5m设一道横隔板，主梁1的耳板与悬索3端的吊杆4销接，耳板设置在箱梁的直腹板处。
41.进一步地，上述主梁1延伸方向两侧分别设置斜拉索6，两斜拉索6一端连接在两个桥塔2的顶部，其另一端连接在主梁1背离桥塔2的一端。具体地，斜拉索6采用热镀锌φ7高
强平行钢丝束斜拉索，fpk＝2000mpa。索梁锚固可采用锚拉板、钢锚箱等结构，索塔锚固可采用钢锚梁、钢锚箱、预应力齿块结构等。
42.进一步地，本技术中的悬索3中跨矢跨比为1:6.5，采用预制平行钢丝索股，钢丝强度等级为2000mpa，每股由127根直径为5.25mm镀锌高强钢丝组成，每根主缆由169 股索股组成。
43.进一步地，作为本发明的优选实施例，本技术中的吊杆4成对布置，并且每两个成对布置的吊杆4的倾斜方向相反。在利用吊杆4倾斜设置在悬索3与悬索区梁段101之间时，倾斜设置的吊杆4可提供一个水平方向的抵接力和一个竖向的拉力。为了应对主梁1向两侧的膨胀和收缩，即主梁1有向两侧发生位移的趋势，吊杆4提供给到主梁1 的力也应该向两侧延伸。基于此，吊杆4成对设置，并且每两个成对布置的吊杆4的倾斜方向相反，使得两成对设置的吊杆4能分别给到主梁1相反方向的力，以分别对应主梁1向两侧的膨胀和收缩。
44.进一步地，作为本发明的可选实施例，本技术中的多根吊杆4呈交叉网状布置在悬索3和悬索区梁段101之间。在利用吊杆4向主梁1提供横向和竖向的力时，吊杆4可设置为交叉网状布置形式，以在悬索3与悬索区梁段101之间形成相互交错的网状结构，以将斜拉悬索协作体系桥受到的活载、温度荷载、风荷载和制动力等进行分担。
45.进一步地，作为本发明的可选实施例，本技术中成对设置的两吊杆4连接在悬索3 的同一位置，成对设置的两吊杆4连接在悬索区梁段101的不同位置，且两吊杆4呈“λ”形布置。相较于上述吊杆4呈网状交错布置形式，呈“λ”形布置的两吊杆4与主梁1 形成稳定的三角形结构，进一步提高斜拉悬索协作体系桥的稳定性。
46.作为本发明的可选形式，本技术中成对设置的两吊杆4也可连接在悬索3的不同位置，以形成相对倾斜的“八”字形结构。
47.进一步地，上述成对设置的两吊杆4通过索夹5连接在悬索3上，而倾斜方向相反的两相邻吊杆4通过耳板连接在悬索区梁段101上。在将吊杆4固定在悬索3上时，呈“λ”形的两个吊杆4与悬索3的连接端通过索夹5进行连接，而相邻两个“λ”形结构的两个吊杆4通过耳板连接在主梁1上。优选地，耳板上预留有多个供吊杆4进行连接的备用销轴孔，以在吊杆4与耳板的连接部位损坏或松动时快速调整更换。。
48.具体地，上述成对设置的两吊杆4连接悬索区梁段101两端的距离为36m。当然，此处两吊杆4连接悬索区梁段101两端的距离也可以是12m、20m等其他距离，二者的距离可根据主梁的结构强度进行调整，当主梁的强度较高，二者的跨度可相应增加。即形成“λ”形结构的两个吊杆4相互背离的端部之间的距离为36m。由于吊设在两桥塔2 之间的悬索3在重力作用下呈弧形设置。悬索3靠近梁中的部分与主梁1的竖向距离最近，悬索3靠近桥塔2的部分与主梁1竖向距离最远。而吊杆4的两端分别连接在悬索 3和主梁1上，因此靠近梁中部位的吊杆4与主梁1之间的夹角较小，而背离梁中部位的吊杆4与主梁1之间的夹角较大，且吊杆4与主梁1之间的夹角呈渐变形成布置。优选地，上述吊杆4与悬索区梁段101之间的夹角分布区间为24
°
～75
°
。并且，悬索区梁段101布置有9对上述呈“λ”的吊杆4结构。
49.进一步地，上述吊杆4对称布置在主梁1的梁中两侧，并且位于梁中处的吊杆4分别与悬索3和主梁1固接。上述吊杆4分别与悬索3和主梁1固接时，其优选采用型钢进行连接。作为其中一种可选实施例，本技术中的悬索3在梁中处直接与主梁1进行固定。不管是悬索3与主梁1进行固接，还是通过吊杆4实现悬索3与主梁1的固定，使得主梁1的梁中处与悬索3
形成固定约束，再通过桥塔2与主梁1形成的固定约束，使得本技术中的斜拉悬索协作体系桥形成的温度自适应体系，即在主梁1受到升降温荷载时，该主梁1以跨中为原点向两侧对称伸长或缩短，而对称布置在梁中两侧的吊杆4能够对应降低主梁的伸缩幅度，进而降低主梁1的伸缩量。
50.本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。