改善橫向動(dòng)力受力性能的外邊跨無斜拉索的斜拉橋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其主梁由橋塔、輔助墩、過渡墩共同支承，輔助墩位于橋塔的兩側(cè)，過渡墩位于輔助墩的兩側(cè)。輔助墩和過渡墩之間的主梁部分不通過斜拉索與橋塔的塔柱連接；過渡墩通過第一豎向支座支承主梁，第一豎向支座具備橫向解鎖功能；輔助墩通過第二豎向支座支承主梁，且通過橫向阻尼裝置與主梁連接，該橫向阻尼裝置的阻尼方向?yàn)橹髁旱臋M向；橋塔的下橫梁通過第三豎向支座支承主梁，且主梁與橋塔的塔柱之間通過橫向支座連接，該橫向支座沿主梁的橫向布置。本發(fā)明可大幅降低輔助墩、過渡墩及基礎(chǔ)在橫向地震作用下的受力，且輔助墩與過渡墩受力趨于協(xié)調(diào)，可有效控制輔助墩處地震作用下主梁的橫向位移。
【專利說明】改善橫向動(dòng)力受力性能的外邊跨無斜拉索的斜拉橋

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及斜拉橋，特別是一種改善橫向動(dòng)力受力性能的外邊跨無斜拉索的斜拉橋。

【背景技術(shù)】
[0002]我國自1975年建成第一座試驗(yàn)性斜拉橋以來，經(jīng)過近40年的發(fā)展，已成為世界上擁有斜拉橋數(shù)量最多的國家。作為一種柔性結(jié)構(gòu)，斜拉橋?qū)︼L(fēng)、地震等動(dòng)力荷載較為敏感。而隨著全球范圍內(nèi)氣候的變化，臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)震頻發(fā)，斜拉橋的動(dòng)力性能日益引起各方面的重視。
[0003]斜拉橋的上部與下部的連接類型，總體上可分3類:剛性、自由、阻尼?？傮w而言，剛性連接具有最大的剛度、最小的位移、最大的內(nèi)力；自由連接具有最小的剛度、最大的位移、最小的內(nèi)力；阻尼連接則介乎前兩者之間。風(fēng)荷載作用下，靜力分量的總的數(shù)值是確定的、獨(dú)立于約束體系的，必須沿著一定的傳力途徑傳遞至基礎(chǔ)；地震荷載作用下，結(jié)構(gòu)內(nèi)力的大小是與約束體系密切相關(guān)的。合理的約束體系，應(yīng)在構(gòu)造可行的前提下，實(shí)現(xiàn)靜力、動(dòng)力的協(xié)調(diào)，以及位移、內(nèi)力的平衡。
[0004]相比于常規(guī)的斜拉橋，外邊跨無斜拉索的斜拉橋增設(shè)了不設(shè)斜拉索的邊跨。由于部分邊跨的自重傳遞至輔助墩處豎向支座，故可不再設(shè)置額外的壓重。但是，增設(shè)的邊跨會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)周期的加長，對結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性、抗震性能有一定影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問題
[0006]本發(fā)明所要解決的問題是現(xiàn)有的外邊跨無斜拉索的斜拉橋無法有效地減小橋墩及基礎(chǔ)在橫向地震等動(dòng)力荷載下的內(nèi)力及位移的問題。
[0007]( 二)技術(shù)方案
[0008]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種外邊跨無斜拉索的斜拉橋，包括主梁、橋塔、輔助墩、過渡墩和斜拉索，所述橋塔包括塔柱和下橫梁，所述主梁由橋塔、輔助墩、過渡墩共同支承，在該主梁的縱向方向上，所述輔助墩位于橋塔的兩側(cè)，所述過渡墩位于輔助墩的兩側(cè)，所述斜拉索用于連接橋塔的塔柱與主梁，所述輔助墩和所述過渡墩之間的主梁部分不通過所述斜拉索與所述橋塔的塔柱連接；所述過渡墩通過第一豎向支座支承所述主梁，所述第一豎向支座具備橫向解鎖功能；所述輔助墩通過第二豎向支座支承所述主梁，且通過橫向阻尼裝置與所述主梁連接，該橫向阻尼裝置的阻尼方向?yàn)樗鲋髁旱臋M向；所述橋塔的下橫梁通過第三豎向支座支承所述主梁，且所述主梁與所述橋塔的塔柱之間通過橫向支座連接，該橫向支座沿所述主梁的橫向布置。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述橫向阻尼裝置為液體粘滯阻尼裝置、軟鋼阻尼裝置、液壓緩沖阻尼裝置或粘彈性阻尼裝置中的一種。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述橫向阻尼裝置的接頭為球鉸。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述第一豎向支座的橫向承載力具有解鎖功能，即所述第一豎向支座橫向承載力在該支座受到的橫向剪切力達(dá)到其承載力后迅速卸載，不再繼續(xù)承擔(dān)橫向剪力。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述第三豎向支座橫向的承載力?變形具有剛塑性特征，即所述第三豎向支座橫向承載力在該支座受到的橫向剪切力達(dá)到其承載力后隨著變形的增大保持不卸載。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述過渡墩通過兩個(gè)第一豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第一豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述輔助墩通過兩個(gè)第二豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第二豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述每個(gè)橋塔的下橫梁通過兩個(gè)第三豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第三豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所所述主梁的一側(cè)通過至少一個(gè)所述橫向支座連接與所述橋塔的塔柱連接。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一種【具體實(shí)施方式】，所述輔助墩的墩頂設(shè)置阻尼裝置下連接座，所述主梁的底部的相應(yīng)位置設(shè)置阻尼裝置上連接座，所述下連接座和上連接座分別用于連接所述橫向阻尼裝置的兩端。
[0018](三)有益效果
[0019]與現(xiàn)有約束體系的斜拉橋相比，本發(fā)明可大幅降低輔助墩、過渡墩及基礎(chǔ)在橫向地震作用下的內(nèi)力，降低幅值可達(dá)50%以上，從而可采用更小的結(jié)構(gòu)尺寸及基礎(chǔ)規(guī)模，節(jié)約更多的工程材料，且輔助墩與過渡墩受力趨于協(xié)調(diào)，還可有效控制輔助墩處地震作用下主梁的橫向位移，尤其適用于高地震烈度地區(qū)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是本發(fā)明的外邊跨無斜拉索的斜拉橋的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明的外邊跨無斜拉索的斜拉橋的一個(gè)實(shí)施例的過渡墩橫向連接剖面示意圖；
[0022]圖3是本發(fā)明的外邊跨無斜拉索的斜拉橋的一個(gè)實(shí)施例的輔助墩的橫向連接剖面示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明的外邊跨無斜拉索的斜拉橋的一個(gè)實(shí)施例的橋塔的的橫向連接剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0024]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，對于外邊跨無斜拉索的斜拉橋，提出一種橫向約束體系方案。該體系在橋塔處設(shè)置橫向剛性約束，在輔助墩處設(shè)置橫向阻尼約束，在過渡墩處設(shè)置橫向被動(dòng)式可變狀態(tài)約束。
[0025]所謂“被動(dòng)式可變狀態(tài)”是指在靜力及非強(qiáng)震工況下為剛性約束，在強(qiáng)震工況下解除約束、成為自由端。與常規(guī)的橫向體系相比，本發(fā)明能夠更有效地控制橋墩下部結(jié)構(gòu)受力及結(jié)構(gòu)位移，更好地協(xié)調(diào)輔助墩、過渡墩的受力，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)環(huán)保的設(shè)計(jì)理念。
[0026]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)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0027]圖1是本發(fā)明的外邊跨無斜拉索的斜拉橋一個(gè)實(shí)施例的正視示意圖。如圖1所示，該斜拉橋包括主梁1、橋塔2、輔助墩4、過渡墩5和斜拉索3，所述主梁I由橋塔2、輔助墩4和過渡墩5共同支承。通常，橋塔包括塔柱、上橫梁和下橫梁(圖1中未示出)，每個(gè)橋塔通常具有兩個(gè)塔柱，其分別位各于主梁I的橫向的兩側(cè)，兩個(gè)塔柱之間通過上橫梁和下橫梁連接，上橫梁位于主梁I的上方，下橫梁位于主梁I的下方。橋塔2通過下橫粱支承主粱
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[0028]如圖1所示，該實(shí)施例的斜拉橋具有兩個(gè)橋塔2，在該主梁I的縱向方向上，兩個(gè)輔助墩4分別位于兩個(gè)橋塔2的兩側(cè)，兩個(gè)過渡墩5位于兩個(gè)輔助墩4的兩側(cè)。斜拉索3連接橋塔2的塔柱與主梁I。由于本發(fā)明的約束體系是針對外跨無斜拉索的橋梁，因此所述輔助墩4和所述過渡墩5之間的主梁I部分不通過斜拉索3與橋塔2的塔柱連接。
[0029]雖然該實(shí)施例實(shí)施的是具有兩個(gè)橋塔的斜拉橋，但是，本發(fā)明提出的約束體系同樣適用于一個(gè)橋塔或兩個(gè)以上的橋塔的斜拉橋。
[0030]圖2是上述實(shí)施例的過渡墩的橫向連接剖面示意圖。如圖2所示，過渡墩5頂平面上布置有第一豎向支座8，在該實(shí)施例中布置有兩個(gè)，且它們關(guān)于橋梁中心線對稱。在別的實(shí)施方式中，第一豎向支座8的數(shù)目也可以是一個(gè)或多于兩個(gè)。
[0031]所述第一豎向支座8具備橫向解鎖功能。也即，所述第一豎向支座8橫向承載力在該支座受到的橫向剪切力達(dá)到其承載力后迅速卸載，不再繼續(xù)承擔(dān)橫向剪力。
[0032]圖3是上述實(shí)施例的輔助墩的橫向連接剖面示意圖。如圖3所示，輔助墩4的頂平面上布置有第二豎向支座7和橫向阻尼裝置10。所述輔助墩的墩頂設(shè)置阻尼裝置下連接座，所述主梁的底部的相應(yīng)位置設(shè)置阻尼裝置上連接座，所述下連接座和上連接座分別用于連接所述橫向阻尼裝置10的兩端。橫向阻尼裝置10的阻尼方向?yàn)樗鲋髁旱臋M向，其兩端各有一耳板，一端耳板與主梁的底部的上連接座連接、另一端的耳板與墩頂?shù)南逻B接座連接?？稍诙枕?例如中部位置)設(shè)置凹槽，可容納施工、檢修人員進(jìn)入，作為橫向阻尼裝置10的安裝、檢修、維護(hù)平臺(tái)。第二豎向支座7在該實(shí)施例中也布置有兩個(gè)，且它們橫向關(guān)于橋梁中心線對稱。在別的實(shí)施方式中，第二豎向支座7的數(shù)目也可以是一個(gè)或多于兩個(gè)。
[0033]所述橫向阻尼裝置10可以是現(xiàn)有的各種阻尼裝置，例如是液體粘滯阻尼裝置、軟鋼阻尼裝置、液壓緩沖阻尼裝置或粘彈性阻尼裝置之一。橫向阻尼裝置10的接頭采用諸如球鉸等能適應(yīng)縱向位移的形式。
[0034]圖4是上述實(shí)施例的橋塔的橫向連接剖面示意圖。如圖4所示，在主梁I與橋塔2的塔柱之間布置有橫向支座9，其沿主梁I的橫向布置，設(shè)置于主梁兩外側(cè)面與橋塔塔柱21的內(nèi)側(cè)面之間，在每個(gè)橋塔處，主梁每側(cè)至少有一個(gè)。
[0035]在主梁I與橋塔2的下橫梁22之間布置的第三豎向支座位6，第三豎向支座位6具備橫向剛塑性承載力。即當(dāng)其受到的橫向剪力達(dá)到其承載力后保持承載力不卸載。第三豎向支座6在該實(shí)施例中也布置有兩個(gè)，且它們關(guān)于橋梁中心線對稱。在別的實(shí)施方式中，第三豎向支座6的數(shù)目也可以是一個(gè)或多于兩個(gè)。
[0036]以上實(shí)施例的斜拉橋的其他結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有技術(shù)相同，例如其可以包括多個(gè)縱向阻尼裝置，以改善縱向動(dòng)力性能，本發(fā)明在此不對縱向動(dòng)力性能相關(guān)的內(nèi)容進(jìn)行贅述。
[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，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】
1.一種外邊跨無斜拉索的斜拉橋，包括主梁、橋塔、輔助墩、過渡墩和斜拉索，所述橋塔包括塔柱和下橫梁，所述主梁由橋塔、輔助墩、過渡墩共同支承，在該主梁的縱向方向上，所述輔助墩位于橋塔的兩側(cè)，所述過渡墩位于輔助墩的兩側(cè)，所述斜拉索用于連接橋塔的塔柱與主梁，其特征在于: 所述輔助墩和所述過渡墩之間的主梁部分不通過所述斜拉索與所述橋塔的塔柱連接; 所述過渡墩通過第一豎向支座支承所述主梁，所述第一豎向支座具備橫向解鎖功能； 所述輔助墩通過第二豎向支座支承所述主梁，且通過橫向阻尼裝置與所述主梁連接，該橫向阻尼裝置的阻尼方向?yàn)樗鲋髁旱臋M向； 所述橋塔的下橫梁通過第三豎向支座支承所述主梁，且所述主梁與所述橋塔的塔柱之間通過橫向支座連接，該橫向支座沿所述主梁的橫向布置。
2.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述橫向阻尼裝置為液體粘滯阻尼裝置、軟鋼阻尼裝置、液壓緩沖阻尼裝置或粘彈性阻尼裝置中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述橫向阻尼裝置的接頭為球鉸。
4.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述第一豎向支座的橫向承載力具有解鎖功能，即所述第一豎向支座橫向承載力在該支座受到的橫向剪切力達(dá)到其承載力后迅速卸載，不再繼續(xù)承擔(dān)橫向剪力。
5.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述第三豎向支座橫向的承載力?變形具有剛塑性特征，即所述第三豎向支座橫向承載力在該支座受到的橫向剪切力達(dá)到其承載力后隨著變形的增大保持不卸載。
6.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述過渡墩通過兩個(gè)第一豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第一豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
7.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述輔助墩通過兩個(gè)第二豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第二豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
8.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述每個(gè)橋塔的下橫梁通過兩個(gè)第三豎向支座支承所述主梁，該兩個(gè)第三豎向支座橫向關(guān)于所述主梁的中心軸對稱。
9.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述主梁的一側(cè)通過至少一個(gè)所述橫向支座連接與所述橋塔的塔柱連接。
10.如權(quán)利要求1所述的外邊跨無斜拉索的斜拉橋，其特征在于，所述輔助墩的墩頂設(shè)置阻尼裝置下連接座，所述主梁的底部的相應(yīng)位置設(shè)置阻尼裝置上連接座，所述下連接座和上連接座分別用于連接所述橫向阻尼裝置的兩端。
【文檔編號(hào)】E01D19/00GK104452572SQ201410749441
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】劉明虎, 孟凡超, 李國亮, 吳偉勝, 張革軍, 張梁, 于高志 申請人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司