懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，涉及橋梁結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】。針對現(xiàn)有的提高懸索橋鞍纜防滑性能的結(jié)構(gòu)改造，對材料性能、塔頂構(gòu)造和尺寸等均要求較為嚴格，難以廣泛應用，經(jīng)濟性差的問題。本實用新型中塔頂部索鞍兩側(cè)的主纜上設(shè)置有一對鋼拉索，鋼拉索緊密貼合在主纜上，鋼拉索的一端錨固在索鞍上，鋼拉索的另一端錨固在主纜上。通過在中塔索鞍兩側(cè)主纜上對稱設(shè)置鋼拉索，能夠減小主纜在活載作用下的不平衡拉力，從而提高主纜與索鞍的抗滑安全系數(shù)。
【專利說明】懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及橋梁結(jié)構(gòu)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種用于懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋是以主纜為主要承重結(jié)構(gòu)的大跨度橋梁結(jié)構(gòu)，其因卓著的跨越能力而成為大跨度橋梁中備受青睞的橋型，隨著跨度的增大，雙塔懸索橋需要建造龐大的錨碇，從而降低了其經(jīng)濟性能。尤其在我國長江中下游地帶，土質(zhì)松軟、覆蓋層厚且基巖埋深大，錨碇費用過高已成為限制雙塔懸索橋發(fā)展的瓶頸，相比之下，三塔懸索橋可顯著減小主纜拉力和錨碇規(guī)模，經(jīng)濟上的優(yōu)越性不言而喻。
[0003]三塔懸索橋的中塔結(jié)構(gòu)形式是設(shè)計的關(guān)鍵之一，中塔結(jié)構(gòu)可分為柔性和剛性兩類，當車輛活載在懸索橋的一跨滿布而在另一跨空載時，采用柔性中塔會使塔頂位移過大，從而導致懸索橋整體剛度不足，因此，中塔往往設(shè)計成剛性塔。然而，剛性中塔在上述偏載工況下，主纜將承受極大的不平衡水平力，中塔頂部主纜和索鞍之間的防滑性能就成為結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)鍵問題之一。為了提高鞍纜防滑性能，現(xiàn)有的方法有增加主纜和索鞍材料的摩阻系數(shù)、增大索鞍切向尺寸、豎向加壓、增設(shè)輔助受力鋼結(jié)構(gòu)等措施，上述方法及結(jié)構(gòu)改造對材料性能、塔頂構(gòu)造和尺寸等均要求較為嚴格，難以廣泛應用。
[0004]因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需一種能夠廣泛應用的懸索橋中塔的輔助受力結(jié)構(gòu)，以提高鞍纜防滑性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有的提高懸索橋鞍纜防滑性能的結(jié)構(gòu)改造，對材料性能、塔頂構(gòu)造和尺寸等均要求較為嚴格，難以廣泛應用，經(jīng)濟性差的問題，本實用新型的目的是提供一種懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，通過在中塔索鞍兩側(cè)主纜上對稱設(shè)置鋼拉索，能夠減小主纜在活載作用下的不平衡拉力，從而提高主纜與索鞍的抗滑安全系數(shù)。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:所述中塔頂部索鞍兩側(cè)的主纜上設(shè)置有一對鋼拉索，所述鋼拉索緊密貼合在所述主纜上，所述鋼拉索的一端錨固在所述索鞍上，所述鋼拉索的另一端錨固在所述主纜上。
[0007]優(yōu)選的，所述鋼拉索沿所述中塔的軸線對稱設(shè)置于所述索鞍的兩側(cè)。
[0008]所述鋼拉索的靠近所述索鞍的一端通過錨具與所述索鞍錨固連接。
[0009]所述主纜上設(shè)有抱箍式索夾，所述鋼拉索的遠離所述索鞍的一端錨固在所述抱箍式索夾上。
[0010]更佳的，所述鋼拉索的最小橫截面積Λ A應滿足如下計算公式:
[0011](I + Λ X ^^)[；f] < βμθ
Λ+Δ^ T1
[0012]其中，Atl為所述主纜的橫截面積；
[0013]T1和T2分別為所述索鞍兩側(cè)一跨滿布活載，而在另一跨空載時所述主纜的拉力；
[0014][k]為規(guī)范要求的鞍纜抗滑安全系數(shù)最小值；
[0015]μ為所述主纜與所述索鞍材料的摩阻系數(shù)；
[0016]Θ為所述索鞍兩側(cè)所述主纜切點間的圓心角。
[0017]優(yōu)選的，每根所述鋼拉索的長度為4m?8m。
[0018]本實用新型的效果在于:本實用新型的懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有懸索橋鞍纜防滑措施中對材料性能、塔頂構(gòu)造和尺寸要求過于嚴格的弊端，本實用新型鋼拉索的一端直接錨固在索鞍上，另一端通過抱箍式索夾固定在主纜上，此時主纜和鋼拉索的拉力直接按照軸向分配，受力明確，鋼拉索具有較大的軸向剛度，可以“主動”地協(xié)助主纜受力，分擔和減小主纜在索鞍兩側(cè)不對稱荷載作用下產(chǎn)生的不平衡水平力，從而提高主纜與索鞍的抗滑安全系數(shù)；而且，上述輔助拉索結(jié)構(gòu)的設(shè)置不需要更換主纜和索鞍的材料，不需要增加中塔塔頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，且構(gòu)造簡單，易于施工，具有安全、經(jīng)濟、實用性強的有益效果O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)作進一步詳細說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，
[0021]僅用以方便、明晰地輔助說明本實用新型實施例的目的。為敘述方便，下文中所述的“上”、“下”與附圖的上、下的方向一致，但這不能成為本實用新型技術(shù)方案的限制。
[0022]結(jié)合圖1說明本實施例的懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，本實施例以三塔兩跨懸索橋為例，懸索橋的中塔I為剛性中塔，在中塔I的頂部設(shè)置有索鞍2，主纜3是通過索鞍2實現(xiàn)轉(zhuǎn)向的柔性承重構(gòu)件，主纜3由若干根索股組成，每股索股均由多根鍍鋅高強鋼絲組成。本實用新型索鞍2兩側(cè)的主纜3上設(shè)置有一對鋼拉索(5、5’)，鋼拉索(5、5’)緊密貼合在主纜3上，鋼拉索(5、5’)的一端錨固在索鞍2上，鋼拉索(5、5’)的另一端錨固在主纜3上。
[0023]本實用新型的懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，克服了現(xiàn)有懸索橋鞍纜防滑措施中對材料性能、塔頂構(gòu)造和尺寸要求過于嚴格的弊端，本實用新型鋼拉索(5、5’)的一端直接錨固在索鞍2上，另一端固定在主纜3上，此時主纜3和鋼拉索(5、5’)的拉力直接按照軸向分配，受力明確，鋼拉索(5、5’)具有較大的軸向剛度，可以“主動”地協(xié)助主纜3受力，分擔和減小主纜3在索鞍2兩側(cè)不對稱荷載作用下產(chǎn)生的不平衡水平力，從而提高主纜3與索鞍2的抗滑安全系數(shù)；而且，上述輔助拉索結(jié)構(gòu)的設(shè)置不需要更換主纜3和索鞍2的材料，不需要增加中塔I塔頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)尺寸，且構(gòu)造簡單，易于施工，具有安全、經(jīng)濟、實用性強的有益效果。
[0024]更佳的，鋼拉索(5、5’)沿中塔I的軸線ax對稱設(shè)置于索鞍2的兩側(cè)，能夠更好地分擔和減小主纜3在索鞍2兩側(cè)不對稱荷載作用下產(chǎn)生的不平衡水平力。
[0025]進一步的，鋼拉索(5、5’)的靠近索鞍2的一端與索鞍2錨固連接，具體來講，鋼拉索(5、5’)的一端穿過索鞍2的錨板通過錨具固定(圖中未示出)，上述錨具的具體結(jié)構(gòu)為現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)容，此處不再贅述，由于錨具本身具有足夠的強度及剛度，能夠保證索鞍2和鋼拉索(5、5’)安全可靠的連接。
[0026]如圖1所示，主纜3上沿中塔I的軸線ax對稱設(shè)置套設(shè)有抱箍式索夾(4、4’)，抱箍式索夾(4、4’)為兩個同軸半圓形鑄鋼機加工構(gòu)件，其可以夾緊在緊纜后的主纜3上，利用抱箍式索夾(4、4’)的內(nèi)壁對主纜3之間的摩擦力來確保兩者之間不會滑動。與鋼拉索(5、5’)和索鞍2的錨固方式類似，鋼拉索(5、5’)的另一端穿過抱箍式索夾(4、4’)上方的錨板并通過錨具固定(圖中未示出)。
[0027]作為最佳實施例，下面繼續(xù)結(jié)合圖1說明上述鋼拉索的橫截面積△ A需滿足的條件，設(shè)懸索橋索鞍2兩側(cè)一跨滿布活載，而在另一跨空載時主纜3的拉力分別為T1和T2,主纜3與索鞍2材料的摩阻系數(shù)為μ，索鞍2兩側(cè)主纜3切點間的圓心角為θ，Θ可按成橋線形計算，而忽略活載對主纜3線形的影響，則鞍纜抗滑安全系數(shù)K為:
[0028]K = μ Θ /In (T2ZT1)公式 I
[0029]設(shè)主纜3的橫截面積為Atl,《公路懸索橋設(shè)計規(guī)范》要求的鞍纜抗滑安全系數(shù)最小值為[k]，為提高抗滑性能，設(shè)需采用的鋼拉索(5、5’)的最小橫截面積為ΛΑ，此時主纜3拉力減小為T2’，則由上述公式I得出:
[0030][k] = μ θ/In (T2VT1)公式 2
[0031]活載作用下主纜3和鋼拉索(5、5’)之間的拉力按照軸向剛度分配，得出:
[0032]Γ2’-1]=(Γ2-Τ；)公式 3
A0+AA
[0033]為使鞍纜抗滑安全系數(shù)K小于等于規(guī)范要求的最小值[k]，則根據(jù)上述公式2及公式3得出鋼拉索(5、5’)的最小橫截面積△ A應滿足如下計算公式:
[0034](I + —~^―- X 2 I)⑷ < βμθ 公式 4
A0+AA T1
[0035]本實施例中三塔兩跨懸索橋的主跨為2 X 1080m，鋼拉索(5、5’)的最小橫截面積Λ A滿足上述計算公式4時，其橫截面積僅為0.12m2。當不對稱荷載在中塔I兩側(cè)產(chǎn)生不平衡水平力后，鋼拉索(5、5’)可以通過自身的抗拉能力，分擔并減小主纜3在索鞍2兩側(cè)的不平衡水平力，以減小滑動的風險；而且，鋼拉索(5、5’)沿中塔I軸線對稱連接于索鞍2的兩側(cè)，且鋼拉索(5、5’)自身尺寸較小，不需要占用中塔I頂部空間，顯然比現(xiàn)有技術(shù)更具有安全、經(jīng)濟的優(yōu)點。
[0036]優(yōu)選的，每根鋼拉索(5、5’)的長度為4m?Sm，此時，鋼拉索(5、5’)既便于施工，又能夠更為有效地分擔主纜3所受的不平衡力。
[0037]上述描述僅是對本實用新型較佳實施例的描述，并非對本實用新型范圍的任何限定，本實用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.懸索橋中塔的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述中塔頂部索鞍兩側(cè)的主纜上設(shè)置有一對鋼拉索，所述鋼拉索緊密貼合在所述主纜上，所述鋼拉索的一端錨固在所述索鞍上，所述鋼拉索的另一端錨固在所述主纜上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼拉索沿所述中塔的軸線對稱設(shè)置于所述索鞍的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼拉索的靠近所述索鞍的一端通過錨具與所述索鞍錨固連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述主纜上設(shè)有抱箍式索夾，所述鋼拉索的遠離所述索鞍的一端錨固在所述抱箍式索夾上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述鋼拉索的最小橫截面積△ A應滿足如下計算公式: (1+ 為 χΖιζΖι^]<^
A0+ AA T1 其中，Atl為所述主纜的橫截面積； T1和T2分別為所述索鞍兩側(cè)一跨滿布活載，而在另一跨空載時所述主纜的拉力； [k]為規(guī)范要求的鞍纜抗滑安全系數(shù)最小值； μ為所述主纜與所述索鞍材料的摩阻系數(shù)； Θ為所述索鞍兩側(cè)所述主纜切點間的圓心角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輔助拉索結(jié)構(gòu)，其特征在于:每根所述鋼拉索的長度為4m?8m ο
【文檔編號】E01D19/16GK203947416SQ201420291671
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】李揚 申請人:上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司