一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，該三塔斜拉橋具有主梁、中塔以及位于中塔兩側(cè)的第一邊塔和第二邊塔，該結(jié)構(gòu)體系包括：在中塔與主梁之間縱向設(shè)置的中塔彈性支撐與中塔動力阻尼裝置；在第一邊塔與主梁之間縱向設(shè)置的第一動力阻尼裝置；以及在第二邊塔與主梁之間縱向設(shè)置的第二動力阻尼裝置。在所述中塔彈性支撐被設(shè)置有一個(gè)閥值，該閥值保障中塔彈性支撐在靜力、汽車制動、風(fēng)和7級以下中小地震等作用時(shí)正常工作，但在7級及7級以上大地震作用時(shí)退出工作，此時(shí)中塔動力阻尼裝置啟動工作，控制主梁和中塔的縱向地震響應(yīng)。本發(fā)明能夠有效控制三塔斜拉橋主梁和橋塔在靜力及動力作用下的縱向響應(yīng)。
【專利說明】一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系。
【背景技術(shù)】
[0002]斜拉橋是一種現(xiàn)代橋型，經(jīng)濟(jì)性好，適應(yīng)性廣，現(xiàn)在已發(fā)展成為大跨橋梁的主流橋型。面對深水、軟基、多航道通航等復(fù)雜的建設(shè)條件，多塔斜拉橋具有很強(qiáng)的競爭力。目前，三塔斜拉橋在工程中得到了廣泛應(yīng)用，如香港汀九大橋、岳陽洞庭湖大橋、湖北夷陵長江大橋、武漢二七長江大橋等。
[0003]三塔斜拉橋的結(jié)構(gòu)體系直接關(guān)系橋梁的總體設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)安全及功能的實(shí)現(xiàn)。與雙塔斜拉橋相比，三塔斜拉橋的中塔兩側(cè)缺乏有效的縱向約束，使結(jié)構(gòu)柔性更大、阻尼更低，對汽車、溫度、風(fēng)和地震等靜力和動力作用更為敏感，主梁縱向位移、主梁豎向撓度、斜拉索疲勞應(yīng)力幅和塔底內(nèi)力等比雙塔斜拉橋要大得多。
[0004]三塔斜拉橋在縱向的結(jié)構(gòu)體系有:(I)主梁與橋塔全固結(jié)體系；(2)主梁與橋塔全飄浮體系；(3)主梁與中塔固結(jié)、主梁與邊塔飄浮體系；(4)主梁與橋塔之間設(shè)置阻尼器的阻尼體系；(5)中塔塔頂與邊塔塔頂之間，或中塔塔頂與邊塔下塔柱之間設(shè)置加勁索體系
坐寸ο
[0005]主梁與橋塔之間采用全固結(jié)體系，結(jié)構(gòu)剛度大，有利于橋塔區(qū)主梁的安裝。但是，在溫度及地震作用下橋塔及主梁產(chǎn)生很大的彎矩。
[0006]主梁和橋塔之間采用全飄浮體系，可以釋放溫度作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力。但是在縱向大風(fēng)作用下，主梁梁端將產(chǎn)生過大位移而導(dǎo)致梁段伸縮裝置大型化，同時(shí)橋塔頂部位移也會很大。此外，由于橋梁縱向阻尼很小，在地震作用下主梁和橋塔的內(nèi)力響應(yīng)較大。
[0007]主梁與中塔固結(jié)、主梁與邊塔飄浮體系能夠控制溫度作用下結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力響應(yīng)，但在地震作用下主梁和橋塔的位移和內(nèi)力響應(yīng)較大。
[0008]主梁與橋塔之間設(shè)置阻尼器的阻尼體系能夠釋放溫度作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力，而且可以有效地控制地震作用下結(jié)構(gòu)的位移和內(nèi)力響應(yīng)。但是，在縱向大風(fēng)作用下會在主梁梁端產(chǎn)生過大位移而導(dǎo)致梁段伸縮裝置大型化，同時(shí)也會引起橋塔頂部位移和塔底彎矩過大。
[0009]中塔塔頂與邊塔塔頂之間，或中塔塔頂與邊塔下塔柱之間設(shè)置加勁索體系能夠有效控制橋梁的縱向靜動力響應(yīng)，但是這類體系導(dǎo)致橋梁的景觀性能較差，而且加勁拉索本身的振動問題、疲勞耐久性問題等比較突出，需要深入研究。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0010](一)要解決的技術(shù)問題
[0011]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是針對三塔斜拉橋在溫度、汽車制動、風(fēng)和地震等作用下主梁和橋塔的縱向響應(yīng)問題，提供一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系。[0012](二)技術(shù)方案
[0013]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，該三塔斜拉橋具有主梁1、中塔2以及位于中塔I兩側(cè)的第一邊塔3和第二邊塔4，該結(jié)構(gòu)體系包括:
[0014]在主梁I與中塔2之間縱向設(shè)置的多個(gè)中塔彈性支撐5與多個(gè)中塔動力阻尼裝置6 ；
[0015]在主梁I與第一邊塔3之間縱向設(shè)置的多個(gè)第一動力阻尼裝置7 ;以及
[0016]在主梁I與第二邊塔4之間縱向設(shè)置的多個(gè)第二動力阻尼裝置8。
[0017]上述方案中，所述多個(gè)中塔彈性支撐5與所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6是控制主梁I和中塔2的縱向靜力和動力響應(yīng)。
[0018]上述方案中，所述多個(gè)中塔彈性支撐5為鋼材、形狀記憶合金、橡膠、高分子復(fù)合材料或這四種材料組合制成的彈性裝置。
[0019]上述方案中，所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7和多個(gè)第一動力阻尼裝置8均為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。上述方案中，所述多個(gè)中塔彈性支撐5均被設(shè)置有一個(gè)抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，K為自然數(shù)；在靜力、汽車制動力、風(fēng)和7級以下中小地震的作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐5的受力強(qiáng)度小于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐5正常工作；在7級及7級以上大地震作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐5的受力強(qiáng)度大于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐5退出工作，此時(shí)，所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6啟動工作，控制主梁I和中塔2的縱向動力響應(yīng)。
[0020]上述方案中，所述多個(gè)第一動力阻尼裝置7是控制主梁I和第一邊塔3的縱向動力響應(yīng)。
[0021]上述方案中，所述多個(gè)第二動力阻尼裝置8是控制主梁I和第二邊塔4的縱向動力響應(yīng)。
[0022](三)有益效果
[0023]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0024]1、本發(fā)明提供的這種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，通過合理設(shè)置多個(gè)中塔彈性支撐5、多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7、多個(gè)第二動力阻尼裝置8，所以能夠有效增加三塔斜拉橋的縱向結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)阻尼，從而能夠有效控制三塔斜拉橋主梁和橋塔在靜力及動力作用下的位移和內(nèi)力響應(yīng)，保障橋梁的結(jié)構(gòu)安全及功能要求，降低了橋梁的建設(shè)成本。
[0025]2、本發(fā)明提供的這種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，由于多個(gè)中塔彈性支撐5、多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7和多個(gè)第二動力阻尼裝置8的安裝、檢查、維護(hù)、更換方便，經(jīng)濟(jì)性好，可以推廣應(yīng)用到三塔懸索橋等其它橋型。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明提供的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]附圖標(biāo)記:
[0028]主梁I ;中塔2 ;第一邊塔3 ;第二邊塔4 ;中塔彈性支撐5 ;中塔動力阻尼裝置6 ;第一動力阻尼裝置7 ;第二動力阻尼裝置8。
【具體實(shí)施方式】
[0029]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)示意圖。圖1所示的三塔斜拉橋具有主梁1、中塔2以及位于中塔I兩側(cè)的第一邊塔3和第二邊塔4，該用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系包括:
[0031]在主梁I與中塔2之間縱向設(shè)置的多個(gè)中塔彈性支撐5與多個(gè)中塔動力阻尼裝置6 ;在第一邊塔3與主梁I之間縱向設(shè)置的多個(gè)第一動力阻尼裝置7 ;以及在第二邊塔4與主梁I之間縱向設(shè)置的多個(gè)第二動力阻尼裝置8。所述多個(gè)中塔彈性支撐5為鋼材、形狀記憶合金、橡膠、高分子復(fù)合材料或這四種材料組合制成的彈性裝置；所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7和多個(gè)第一動力阻尼裝置8均為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。
[0032]其中，所述多個(gè)中塔彈性支撐5與所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6是控制主梁I和中塔2的縱向靜力和動力響應(yīng)。所述多個(gè)中塔彈性支撐5均被設(shè)置有一個(gè)抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，K為自然數(shù)。在靜力、汽車制動力、風(fēng)和7級以下中小地震等的作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐5的受力強(qiáng)度小于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐5正常工作；在7級及7級以上大地震作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐5的受力強(qiáng)度大于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐5退出工作，此時(shí)，所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置6啟動工作，控制主梁I和中塔2的縱向動力響應(yīng)。
[0033]所述多個(gè)第一動力阻尼裝置7是控制主梁I和第一邊塔3的縱向動力響應(yīng)，所述多個(gè)第二動力阻尼裝置8是控制主梁I和第二邊塔4的縱向動力響應(yīng)。
[0034]本發(fā)明提供的這種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，通過合理設(shè)置多個(gè)中塔彈性支撐5、多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7、多個(gè)第二動力阻尼裝置8，能夠有效增加三塔斜拉橋的縱向結(jié)構(gòu)剛度和結(jié)構(gòu)阻尼，從而能夠有效控制三塔斜拉橋主梁和橋塔在靜力和動力作用下的位移和內(nèi)力響應(yīng)，保障橋梁的結(jié)構(gòu)安全及功能要求，降低了橋梁的建設(shè)成本。
[0035]本發(fā)明提供的這種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，由于多個(gè)中塔彈性支撐5、多個(gè)中塔動力阻尼裝置6、多個(gè)第一動力阻尼裝置7和多個(gè)第二動力阻尼裝置8的安裝、檢查、維護(hù)、更換方便，經(jīng)濟(jì)性好，可以推廣應(yīng)用到三塔懸索橋等其它橋型。
[0036]另外，本發(fā)明提供的這種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，也可以被稱為一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的系統(tǒng)、設(shè)備或裝置，這里“結(jié)構(gòu)體系”等同于“系統(tǒng)、設(shè)備或裝置”。
[0037]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，該三塔斜拉橋具有主梁⑴、中塔(2)以及位于中塔⑴兩側(cè)的第一邊塔(3)和第二邊塔(4)，其特征在于，該結(jié)構(gòu)體系包括: 在主梁(I)與中塔(2)之間縱向設(shè)置的多個(gè)中塔彈性支撐(5)與多個(gè)中塔動力阻尼裝置⑶; 在主梁(I)與第一邊塔(3)之間縱向設(shè)置的多個(gè)第一動力阻尼裝置(7);以及 在主梁(I)與第二邊塔(4)之間縱向設(shè)置的多個(gè)第二動力阻尼裝置(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)為鋼材、形狀記憶合金、橡膠、高分子復(fù)合材料或這四種材料組合制成的彈性裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置(6)、多個(gè)第一動力阻尼裝置(7)和多個(gè)第一動力阻尼裝置(8)均為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)與所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置(6)是控制主梁(I)和中塔(2)的縱向靜力和動力響應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)均被設(shè)置有一個(gè)抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，K為自然數(shù)；在靜力、汽車制動力、風(fēng)和7級以下中小地震的作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)的受力強(qiáng)度小于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)正常工作；在7級及7級以上大地震作用下，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)的受力強(qiáng)度大于該抗拉或抗壓強(qiáng)度閥值K帕斯卡(Pa)，所述多個(gè)中塔彈性支撐(5)退出工作，此時(shí)，所述多個(gè)中塔動力阻尼裝置(6)啟動工作，控制主梁(I)和中塔(2)的縱向動力響應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)第一動力阻尼裝置(7)是控制主梁(I)和第一邊塔(3)的縱向動力響應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制三塔斜拉橋主梁和橋塔縱向響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述多個(gè)第二動力阻尼裝置(8)是控制主梁(I)和第二邊塔(4)的縱向動力響應(yīng)。
【文檔編號】E01D19/00GK103966942SQ201310027571
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月24日
【發(fā)明者】張喜剛, 劉高 申請人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 中交公路長大橋建設(shè)國家工程研究中心有限公司