半米字型斜拉橋的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種半米字型斜拉橋，通過在主梁和索塔間設(shè)置斜桿，斜桿與主梁和索塔有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿上下表面均設(shè)置錨孔，斜桿上表面錨孔和索塔用上部斜拉索連接，斜桿下表面錨孔和主梁用下部斜拉索連接，下部斜拉索與其鄰近上部斜拉索形成的內(nèi)夾角小于180°。本實(shí)用新型公開的半米字型斜拉橋，有效降低塔高，降低主梁的軸力，斜桿斷開拉索有效抑制了索的自振幅度，降低了斜拉索的疲勞；增加了主梁的抗扭能力和抗風(fēng)穩(wěn)定性。
【專利說明】
半米字型斜拉橋
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型屬于一種斜拉橋，特別是一種半米字型斜拉橋。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著橋梁設(shè)計(jì)建造技術(shù)的發(fā)展，主跨超過千米的一般為斜拉橋和懸索橋兩種橋 型。從橋梁整體剛度來比較，同等跨度下斜拉橋優(yōu)于懸索橋，但是在跨越能力方面，懸索橋 要優(yōu)于斜拉橋，限制斜拉橋跨度進(jìn)一步增大的關(guān)鍵點(diǎn)在于:隨著跨度增大，加勁梁所承受的 最大軸向壓力過大，現(xiàn)有材料難W承受;隨著跨度增大，橋塔高度增大，拉索自由長度增大， 振幅較大。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，如中國專利CN104264579A設(shè)計(jì)了一種自錯(cuò)式懸索一斜拉協(xié)作體系鋼 結(jié)構(gòu)橋梁，其主梁為鋼結(jié)構(gòu)箱梁，通過減輕主梁的自重降低主梁軸力，但該結(jié)構(gòu)橋塔較高， 主梁承重能力較差；中國專利CN101215819B設(shè)計(jì)了一種分離式雙層橋面斜拉橋，該斜拉橋 包括上層主梁、下層主梁，上層橋面與下層橋面采用獨(dú)立的拉索布置形式，下層橋面所需的 斜拉索從上層預(yù)留鋼套管穿過，該斜拉橋所有拉索自由長度較長，在車輛通行和強(qiáng)風(fēng)作用 下拉索振幅較大，且大跨徑此結(jié)構(gòu)斜拉橋的軸力較大；中國專利CN104612032A設(shè)計(jì)了一種 大跨傾斜拱形橋塔斜拉橋，該斜拉橋通過設(shè)置曲面橋塔降低橋塔高度，該橋塔受力不均勻， 不能將垂直方向的力傳遞給主梁，長時(shí)間受力不均會(huì)導(dǎo)致橋塔斷裂，降低橋梁使用壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種半米字型斜拉橋，通過在主梁與索塔之間 增設(shè)斜桿，增大了下部斜拉索在主梁上的錯(cuò)固索梁角，減小斜拉索在主梁方向上的軸向分 力，從而降低主梁的軸力;減小了斜拉索的自由長度，減小了斜拉索的垂度，增加了斜拉索 的剛度，并解決了斜拉索的振動(dòng)問題;上部斜拉索的索梁角減小，可W有效降低塔高。
[0005] 本實(shí)用新型采取W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：
[0006] 半米字型斜拉橋包括索塔(1)、主梁(2)、斜拉索(3)、斜桿(7)，斜桿(7)設(shè)置在索塔 (1)兩側(cè)，與主梁（2)和索塔（1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索（3)分為下部斜拉索 (31)和上部斜拉索（32);斜桿(7)上表面、下表面設(shè)置錯(cuò)孔，主梁（2)上表面兩側(cè)和索塔（1) 左右兩側(cè)設(shè)置錯(cuò)孔，斜桿(7)下表面的錯(cuò)孔與同側(cè)主梁(2)錯(cuò)孔依次通過下部斜拉索(31)連 接，斜桿(7)上表面的錯(cuò)孔與同側(cè)索塔（1)錯(cuò)孔依次通過上部斜拉索(32)連接;下部斜拉索 (31)與其鄰近上部斜拉索(32)形成的內(nèi)夾角(8)小于180°。作用于主梁(2)上的荷載遵循W 下傳力路徑:主梁^下部斜拉索^斜桿^上部斜拉索^橋塔^基礎(chǔ);斜桿(7)作為傳力過渡 構(gòu)件，將常規(guī)斜拉橋的一根通長的斜拉索分為兩段索梁角不同的拉索，減小了斜拉索(3)的 自由長度，減小了斜拉索的垂度，增加了斜拉索的剛度，并減小了斜拉索的振動(dòng)問題;錯(cuò)固 于斜桿(7)上的斜拉索水平傾角增大，減小了主梁的壓應(yīng)力。
[0007] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:索塔（1)兩側(cè)設(shè)置兩根斜桿(7)，索塔與兩根斜 桿有一個(gè)共同的端點(diǎn)，兩根斜桿形成"V"字型，且關(guān)于索塔(1)對(duì)稱。
[0008] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:斜桿(7)上表面、下表面的錯(cuò)孔關(guān)于斜桿(7)對(duì) 稱。
[0009] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:還包括連系梁(6)，連系梁(6)水平設(shè)置在索塔 (1)與斜桿(7)之間，連系梁(6)-端與斜桿(7)固定連接，另一端與索塔（1)固定連接，連系 梁(6)上表面設(shè)置錯(cuò)孔;位于連系梁(6)上方的索塔錯(cuò)孔與同側(cè)連系梁上方的斜桿(7)上表 面錯(cuò)孔和所述連系梁上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索（32)依次連接;位于連系梁(6)下方的錯(cuò) 孔與同側(cè)所述連系梁下方的斜桿(7)上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索（32)依次連接;位于兩個(gè) 連系梁之間的錯(cuò)孔與同側(cè)兩個(gè)連系梁之間的錯(cuò)孔和底部連系梁上表面錯(cuò)孔依次連接;斜桿 (7)下表面的錯(cuò)孔與同側(cè)主梁(2)錯(cuò)孔依次通過下部斜拉索(31)連接;下部斜拉索(31)與其 鄰近上部斜拉索(32)形成的內(nèi)夾角(8)小于180°。
[0010] 本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:位于底端連系梁(6)上方的斜桿(7)下表面錯(cuò)孔 與另一側(cè)的主梁(2)錯(cuò)孔依次通過下部斜拉索(31)連接。
[0011] 本實(shí)用新型的有益效果是：
[0012] 1、通過斜桿的支撐作用，增大下部斜拉索在主梁上的錯(cuò)固索梁角，減小斜拉索在 主梁方向上的軸向分力，從而降低主梁的軸力；
[0013] 2、斜桿上部斜拉索的索梁角減小，可W有效降低塔高；
[0014] 3、斜桿將斜拉索分為兩段，減小了斜拉索的自由長度，減小了斜拉索的垂度，增加 了斜拉索的剛度，并減小了斜拉索的振動(dòng)問題。
[0015] 4、斜桿張拉斜拉索，省去了索塔上張拉所需的工作平臺(tái)或梁底張拉的所需的掛 籃，降低了施工措施費(fèi)，加快了施工進(jìn)度。
[0016] 5、部分斜拉索交叉斜向錯(cuò)固于斜桿上，增加了主梁的抗扭剛度和整橋的抗風(fēng)能 力。
[0017] 6、可W通過斜桿對(duì)拉索拉力進(jìn)行二次調(diào)整分配，縮短調(diào)索施工周期和實(shí)踐。
【附圖說明】
[0018] 圖1為半米字型斜拉橋的平面圖；
[0019] 圖2為帶有連系梁的半米字型斜拉橋平面圖；
[0020] 圖3為下部斜拉索與其鄰近上部斜拉索形成內(nèi)夾角示意圖；
[0021 ]圖4為半米字型斜拉橋的立體圖；
[0022] 圖5為半米字型斜拉橋主梁錯(cuò)點(diǎn)處受力分析圖；
[0023] 圖6為半米字型斜拉橋與現(xiàn)有技術(shù)角度對(duì)比圖。
[0024] 圖中：1，索塔;2,主梁；3,斜拉索；31，下部斜拉索；32,上部斜拉索;4,墳臺(tái)；5,支 座;6,連系梁;7,斜桿;8,下部斜拉索與其鄰近上部斜拉索形成內(nèi)夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖1-6和實(shí)施例1-4對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行說明。
[00%]結(jié)合圖1-6對(duì)本實(shí)用新型的受力原理進(jìn)行說明：
[0027] 受力原理：
[0028] 半米字型斜拉橋主梁的受力與常規(guī)斜拉橋的主梁受力性質(zhì)類似，其受力圖示如圖 5所示，m2g為主梁傳遞至拉索的豎向荷載，出為下部斜拉索的索力，Q2為下部斜拉索的索梁 角，其值大于常規(guī)斜拉橋?qū)?yīng)拉索的索梁角a，F(xiàn)棘為單根斜拉索傳遞給主梁的軸向力，而主 梁的控制軸力Fmax,2為主梁節(jié)段軸力的疊加。其中：
[0029]
[0030]
[0031]
[0032] 與常規(guī)斜拉橋相比，由于索梁角02的增大，拉索傳遞給主梁的軸向壓力F棘減小，進(jìn) 而主梁的控制軸力Fmax,2也會(huì)減小，能夠有效解決斜拉橋控制軸力過大的問題。
[0033] 實(shí)施例1:
[0034] 實(shí)施例1為一種半米字型斜拉橋，如圖1所示，包含2個(gè)索塔(1)、1個(gè)主梁(2)、320條 斜拉索(3)、4個(gè)斜桿(7)、1個(gè)墳臺(tái)（4)、2個(gè)支座巧），跨度800米。把斜桿(7)設(shè)置在索塔(1)兩 偵U，與主梁(2)和索塔(1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索(3)分為下部斜拉索(31)和 上部斜拉索（32);斜桿(7)為空屯、截面，空屯、部分滿足斜拉索對(duì)稱張拉操作所需的空間，斜 桿(7)上下表面非對(duì)稱分布了 80個(gè)錯(cuò)孔，同側(cè)的主梁(2)和索塔(1)兩側(cè)對(duì)應(yīng)分布了 160個(gè)錯(cuò) 孔，斜桿(7)上表面的錯(cuò)孔和索塔(1)通過上部斜拉索(32)依次連接，斜桿(7)下表面的錯(cuò)孔 和主梁(2)通過下部斜拉索(31)依次連接，下部斜拉索（31)與其鄰近上部斜拉索(32)形成 的內(nèi)夾角(8)小于180%下部斜拉索的索梁角增加11° W上，拉索(3)傳遞給主梁(2)的軸向 壓力減小，進(jìn)而主梁(2)的控制軸力也會(huì)減小，有效解決了斜拉橋控制軸力過大的問題。
[0035] 若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，增大下層斜拉索的索梁角會(huì)使塔高變大，如圖6所示，其中H為常 規(guī)斜拉橋的塔高，出為半米字型斜拉橋的塔高，半米字型斜拉橋?qū)?yīng)的上部斜拉索在輔助 梁上的索梁角會(huì)減小(ai<c〇從而使塔高減小，塔高降低為常規(guī)斜拉橋的73%。主梁抗扭能 力提高了 12%，抗風(fēng)穩(wěn)定性提高了 16%，拉索最大振幅由14cm降低為8cm，節(jié)約張拉施工平 臺(tái)和掛籃200余萬元，縮短工期2個(gè)月。
[0036] 實(shí)施例2:
[0037] 實(shí)施例2為一種半米字型斜拉橋，如圖1所示，包含2個(gè)索塔(1)、1個(gè)主梁(2)、320條 斜拉索(3)、4個(gè)斜桿(7)、1個(gè)墳臺(tái)（4)、2個(gè)支座巧），跨度800米。把斜桿(7)設(shè)置在索塔(1)兩 偵U，與主梁(2)和索塔（1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索(3)分為下部斜拉索(31)和 上部斜拉索（32)，斜桿(7)關(guān)于索塔對(duì)稱;斜桿(7)為空屯、截面，空屯、部分滿足斜拉索對(duì)稱 張拉操作所需的空間，斜桿(7)上下表面對(duì)稱分布了80個(gè)錯(cuò)孔，同側(cè)的主梁(2)和索塔(1)兩 側(cè)對(duì)應(yīng)分布了 160個(gè)錯(cuò)孔，斜桿(7)上表面的錯(cuò)孔和索塔(1)通過上部斜拉索(32)依次連接， 斜桿(7)下表面的錯(cuò)孔和主梁(2)通過下部斜拉索(31)依次連接，下部斜拉索(31)與其鄰近 上部斜拉索(32)形成的內(nèi)夾角(8)小于180%下部斜拉索的索梁角增加12° W上，拉索(3)傳 遞給主梁(2)的軸向壓力減小，進(jìn)而主梁(2)的控制軸力也會(huì)減小，有效解決了斜拉橋控制 軸力過大的問題。
[0038] 若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，增大下層斜拉索的索梁角會(huì)使塔高變大，如圖6所示，其中H為常 規(guī)斜拉橋的塔高，出為半米字型斜拉橋的塔高，半米字型斜拉橋?qū)?yīng)的上部斜拉索在輔助 梁上的索梁角會(huì)減小(〇1<〇)，從而使塔高減小，塔高降低為常規(guī)斜拉橋的73%。主梁抗扭 能力提高了 14%，抗風(fēng)穩(wěn)定性提高了 16%，拉索最大振幅由14cm降低為7cm，節(jié)約張拉施工 平臺(tái)和掛籃200余萬元，縮短工期2個(gè)月。
[0039] 實(shí)施例3:
[0040] 實(shí)施例3為一種半米字型斜拉橋，如圖2所示，包含2個(gè)索塔(1)、1個(gè)主梁(2)、600條 斜拉索(3)、4個(gè)斜桿(7)、8個(gè)連系梁(6)、1個(gè)墳臺(tái)（4)、兩個(gè)支座(5)，跨度1500米。把斜桿(7) 設(shè)置在索塔(1)兩側(cè)，與主梁(2)和索塔(1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索(3)分為下 部斜拉索（31)和上部斜拉索(32);索塔（1)與斜桿(7)之間設(shè)置2個(gè)連系梁(6)，連系梁(6) 一端與斜桿(7)固定連接，另一端與索塔(1)固定連接;連系梁(6)和斜桿(7)均為空屯、截面， 空屯、部分滿足斜拉索對(duì)稱張拉操作所需的空間，斜桿(7)上、下表面分布了 150個(gè)錯(cuò)孔，索塔 (1)與斜桿(7)之間的兩個(gè)連系梁(6)上表面分布了 30個(gè)錯(cuò)孔，同側(cè)的主梁(2)和索塔（1)兩 側(cè)對(duì)應(yīng)分布了 360個(gè)錯(cuò)孔，位于連系梁(6)上方的索塔錯(cuò)孔與同側(cè)連系梁上方的斜桿(7)上 表面錯(cuò)孔和所述連系梁上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索（32)依次連接;位于連系梁(6)下方的 錯(cuò)孔與同側(cè)連系梁(6)下方的斜桿(7)上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索(32)依次連接;位于兩個(gè) 連系梁(6)之間的錯(cuò)孔與同側(cè)兩個(gè)連系梁(6)之間的錯(cuò)孔和底部連系梁(6)上表面錯(cuò)孔依次 連接;斜桿(7)下表面的錯(cuò)孔與同側(cè)主梁(2)錯(cuò)孔依次通過下部斜拉索(31)連接，下部斜拉 索（31)與其鄰近上部斜拉索（32)形成的內(nèi)夾角（8)小于180%由于斜桿的作用可W進(jìn)一步 增大主梁(2)上的拉索錯(cuò)固索梁角，每根斜拉索的索梁角增加9° W上，拉索傳遞給主梁的軸 向壓力減小，進(jìn)而主梁(2)的控制軸力也會(huì)減小，有效解決了斜拉橋控制軸力過大的問題。
[0041] 若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，增大下層斜拉索的索梁角會(huì)使塔高變大，如圖6所示，其中H為常 規(guī)斜拉橋的塔高，出為半米字型斜拉橋的塔高，半米字型斜拉橋?qū)?yīng)的上部斜拉索在輔助 梁上的索梁角會(huì)減小(〇1<〇)，從而使塔高減小，塔高降低為常規(guī)斜拉橋的81 %。主梁抗扭 能力提高了 10%，抗風(fēng)穩(wěn)定性提高了 13%，拉索最大振幅由20cm降低為13cm，節(jié)約張拉施工 平臺(tái)和掛籃500余萬元，縮短工期4個(gè)月。
[0042] 實(shí)施例4:
[0043] 實(shí)施例4為一種半米字型斜拉橋，如圖4所示，包含2個(gè)索塔(1)、1個(gè)主梁(2)、600條 斜拉索(3)、4個(gè)斜桿(7)、8個(gè)連系梁(6)、1個(gè)墳臺(tái)（4)、兩個(gè)支座(5)，跨度1500米。把斜桿(7) 設(shè)置在索塔(1)兩側(cè)，與主梁(2)和索塔(1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索(3)分為下 部斜拉索(31)和上部斜拉索(32);索塔(1)與斜桿(7)之間設(shè)置2個(gè)連系梁(6)，連系梁(6) - 端與斜桿(7)固定連接，另一端與索塔(1)固定連接;連系梁(6)和斜桿(7)均為空屯、截面，空 屯、部分滿足斜拉索對(duì)稱張拉操作所需的空間，斜桿(7)上、下表面分布了 150個(gè)錯(cuò)孔，索塔 (1)與斜桿(7)之間的兩個(gè)連系梁(6)上表面分布了 30個(gè)錯(cuò)孔，同側(cè)的主梁(2)和索塔（1)兩 側(cè)對(duì)應(yīng)分布了 360個(gè)錯(cuò)孔，位于連系梁(6)上方的索塔錯(cuò)孔與同側(cè)連系梁上方的斜桿(7)上 表面錯(cuò)孔和所述連系梁上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索（32)依次連接;位于連系梁(6)下方的 錯(cuò)孔與同側(cè)連系梁(6)下方的斜桿(7)上表面錯(cuò)孔通過上部斜拉索(32)依次連接;位于兩個(gè) 連系梁(6)之間的錯(cuò)孔與同側(cè)兩個(gè)連系梁(6)之間的錯(cuò)孔和底部連系梁(6)上表面錯(cuò)孔依次 連接;位于底端連系梁(6)下方的斜桿(7)下表面錯(cuò)孔與同側(cè)主梁(2)錯(cuò)孔依次通過下部斜 拉索(31)連接;位于底端連系梁(6)上方的斜桿(7)下表面錯(cuò)孔與另一側(cè)的主梁(2)錯(cuò)孔依 次通過下部斜拉索(31)連接，下部斜拉索(31)與其鄰近上部斜拉索（32)形成的內(nèi)夾角(8) 小于180%由于斜桿的作用可W進(jìn)一步增大主梁(2)上的拉索錯(cuò)固索梁角，每根斜拉索的 索梁角增加8° W上，拉索傳遞給主梁的軸向壓力減小，進(jìn)而主梁(2)的控制軸力也會(huì)減小， 有效解決了斜拉橋控制軸力過大的問題。
[0044] 若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，增大下層斜拉索的索梁角會(huì)使塔高變大，如圖6所示，其中H為常 規(guī)斜拉橋的塔高，出為半米字型斜拉橋的塔高，半米字型斜拉橋?qū)?yīng)的上部斜拉索在輔助 梁上的索梁角會(huì)減小(〇1<〇)，從而使塔高減小，塔高降低為常規(guī)斜拉橋的81 %。主梁抗扭 能力提高了 10%，抗風(fēng)穩(wěn)定性提高了 15%，拉索最大振幅由20cm降低為14cm，節(jié)約張拉施工 平臺(tái)和掛籃500余萬元，縮短工期4個(gè)月。
[0045] 實(shí)施例1-4與現(xiàn)有技術(shù)的參數(shù)對(duì)比如下表：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 半米字型斜拉橋，包括索塔（1)、主梁(2)、斜拉索（3)，其特征在于，還包括斜桿(7); 斜桿(7)設(shè)置在索塔（1)兩側(cè)，與主梁（2)和索塔（1)有一個(gè)共同的端點(diǎn)，斜桿(7)把斜拉索 (3)分為下部斜拉索（31)和上部斜拉索（32);斜桿(7)上表面、下表面設(shè)置錨孔，主梁(2)上 表面兩側(cè)和索塔（1)左右兩側(cè)設(shè)置錨孔，斜桿(7)下表面的錨孔與同側(cè)主梁(2)錨孔依次通 過下部斜拉索（31)連接，斜桿(7)上表面的錨孔與同側(cè)索塔（1)錨孔依次通過上部斜拉索 (32)連接;下部斜拉索(31)與其鄰近上部斜拉索(32)形成的內(nèi)夾角(8)小于180°。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半米字型斜拉橋，其特征在于，索塔（1)兩側(cè)設(shè)置兩根斜桿 (7)，索塔與兩根斜桿有一個(gè)共同的端點(diǎn)，兩根斜桿形成"V"字型，且關(guān)于索塔(1)對(duì)稱。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半米字型斜拉橋，其特征在于，所述斜桿(7)上表面、下表面的 錨孔關(guān)于斜桿(7)對(duì)稱。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半米字型斜拉橋，其特征在于還包括連系梁(6)，連系梁(6)水 平設(shè)置在索塔(1)與斜桿(7)之間，連系梁(6)-端與斜桿(7)固定連接，另一端與索塔(1)固 定連接，連系梁(6)上表面設(shè)置錨孔;位于連系梁(6)上方的索塔錨孔與同側(cè)連系梁上方的 斜桿(7)上表面錨孔和所述連系梁上表面錨孔通過上部斜拉索（32)依次連接;位于連系梁 (6)下方的錨孔與同側(cè)所述連系梁下方的斜桿(7)上表面錨孔通過上部斜拉索(32)依次連 接;位于兩個(gè)連系梁之間的錨孔與同側(cè)兩個(gè)連系梁之間的錨孔和底部連系梁上表面錨孔依 次連接;斜桿（7)下表面的錨孔與同側(cè)主梁(2)錨孔依次通過下部斜拉索(31)連接;下部斜 拉索(31)與其鄰近上部斜拉索(32)形成的內(nèi)夾角(8)小于180°。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半米字型斜拉橋，其特征在于，位于底端連系梁(6)上方的斜 桿(7)下表面錨孔與另一側(cè)的主梁(2)錨孔依次通過下部斜拉索(31)連接。
【文檔編號(hào)】E01D19/14GK205443902SQ201620166977
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月4日
【發(fā)明人】謝肖禮, 歐陽平, 譚洪河, 邱辰, 向桂兵, 鄧小康, 唐冬云
【申請(qǐng)人】廣西大學(xué)