本發(fā)明屬于一種懸索橋，具體涉及了一種內(nèi)地錨懸索橋。
背景技術(shù)：
：懸索橋結(jié)構(gòu)具有受力性能好、跨越能力大、輕巧美觀、抗震能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)形式多樣及對(duì)地形適應(yīng)能力好等特點(diǎn)，在許多跨越大江大河、高山峽谷、海灣港口等交通障礙物時(shí)，往往作為首選的橋型。因此，人們也設(shè)計(jì)出了多種懸索橋結(jié)構(gòu)。如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01510012845.7公開了一種高扭轉(zhuǎn)剛度的懸索橋，包括主梁、索塔、主纜和吊桿，主纜為一條且位于主梁縱向中心立面，吊桿分布于主梁橫向兩側(cè)用于通過(guò)主纜懸吊主梁，使得主纜、吊桿和主梁形成橫截面為空間三角形的結(jié)構(gòu)；本發(fā)明利用三角形的穩(wěn)定性，形成一個(gè)類似于三角形箱梁結(jié)構(gòu)，從根本上提高懸索橋的整體扭轉(zhuǎn)剛度和扭轉(zhuǎn)震頻，直接提高靜風(fēng)下扭轉(zhuǎn)失穩(wěn)的臨界風(fēng)速，同時(shí)，也可以增大了扭轉(zhuǎn)震頻和垂直震頻的比例，從而提高了顫震的臨界風(fēng)速，也就保證了較大跨度的懸索橋的安全性；并且，并不增加現(xiàn)有懸索橋的材料和成本，而實(shí)際上，主纜為一根，可增加橫截面積，并增加吊桿數(shù)量和橫截面積，進(jìn)一步增加扭轉(zhuǎn)剛度。又如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?00920043292.1公開了一種自錨式懸索橋，包括索塔基礎(chǔ)、索塔、索鞍、加勁梁、主纜和吊桿，所述加勁梁中設(shè)有在空鋼管中灌注混凝土而形成的鋼管混凝土組合構(gòu)件。采用鋼管混凝土加勁梁，不僅可以降低造價(jià)，而且施工方便，可以明顯加快施工進(jìn)度。再如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01120102496.5公開了一種橋梁結(jié)構(gòu)，包括有行車道梁、橋塔、錨碇、承重纜索，其特征是，承重纜索由一根主索和多根次索組合而成，自索塔開始，間隔一定距離將數(shù)根次索從承重纜索上分離，與車道梁連接，在承重纜索上的次索分離處設(shè)有分纜器。承重纜索由次索與主索構(gòu)成，并用夾具組合在一起；分纜器具有次索從承重主纜分離形狀的內(nèi)腔，并且有緊固裝置，能固定在承重纜索上；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)化懸索橋承重纜索的應(yīng)力，節(jié)約材料。但是在一般常規(guī)式的地錨式懸索橋，需要建造體積龐大的錨碇來(lái)錨固主纜，這就造成在地質(zhì)情況差的地方，錨碇結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程量非常大，往往成為工程的難點(diǎn)；地錨式懸索橋錨碇和錨碇基礎(chǔ)占有工程造價(jià)的相當(dāng)可觀部分，成為影響懸索橋結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)性的重要方面；在城市地區(qū)或旅游區(qū)，修建體積龐大的錨碇，對(duì)環(huán)境美觀也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明了提供了一種內(nèi)地錨懸索橋，通過(guò)在索塔兩端增設(shè)水平桿以及斜柱，使主纜依次繞過(guò)索塔頂部索鞍、水平桿端部轉(zhuǎn)向塊、索塔底部轉(zhuǎn)向塊錨固至基礎(chǔ)。作用于主梁上的荷載遵循以下傳力路徑：主梁→吊索→主纜→橋塔→基礎(chǔ)。將纜索錨固在索塔基礎(chǔ)上，減小了索塔的軸力，同時(shí)由于增設(shè)斜柱從而增大了塔的側(cè)向剛度。與地錨懸索橋相比，省去了體積龐大的錨碇，減少了連接錨碇的主纜的計(jì)算長(zhǎng)度，使主纜在恒載作用下應(yīng)力和振幅減?。慌c自錨懸索橋相比，內(nèi)地錨懸索橋跨度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自錨懸索橋，可達(dá)到與地錨懸索橋相同的跨度。本發(fā)明采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種內(nèi)地錨懸索橋，主要由主纜、吊索、索塔、斜柱、水平桿和主梁組成；所述的吊索均勻布置在主纜和主梁之間；所述的索塔設(shè)在主梁的兩端；所述的斜柱和水平桿分別設(shè)置在索塔的兩側(cè)，并且有一個(gè)共同的端點(diǎn)，即斜柱的端部和水平桿處于同一水平線上，端點(diǎn)設(shè)在索塔的中點(diǎn)；在水平桿的端部設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅰ；在索塔的頂部設(shè)有索鞍，索塔的底部澆筑有基礎(chǔ)Ⅱ并且設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅱ；在斜柱的底部澆筑基礎(chǔ)Ⅰ；所述的主纜的端部依次繞過(guò)索塔頂部的索鞍、水平桿端部的轉(zhuǎn)向塊Ⅰ、索塔底部的轉(zhuǎn)向塊Ⅱ固定安裝在基礎(chǔ)Ⅰ上。進(jìn)一步說(shuō)明，所述的主纜的端部繞至基礎(chǔ)Ⅰ處設(shè)有散索鞍。進(jìn)一步說(shuō)明，所述的索塔頂部左右兩端主纜與索塔所成內(nèi)夾角α相等且小于180°。進(jìn)一步說(shuō)明，所述的水平桿上下兩端主纜與水平桿所形成的內(nèi)夾角β相等且小于180°。進(jìn)一步說(shuō)明，所述的斜柱和水平桿均采用鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱形式做成。采用鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱形式，可以有效的減小水平桿及斜柱自重。所述的斜柱和/或水平桿還可以采用鋼箱或者混凝土箱型做成。在本發(fā)明中，為了限制水平桿端部撓度，可以進(jìn)一步優(yōu)化本發(fā)明的技術(shù)方案：即在水平桿的端部設(shè)有輔助墩。在本發(fā)明中，地質(zhì)狀況較好時(shí)，可直接采用淺基礎(chǔ)；地質(zhì)狀況一般時(shí)，在斜柱底部打斜樁；地質(zhì)狀況較差時(shí)，需做成由許多根打入或沉入土中的樁和連接樁頂?shù)某信_(tái)所構(gòu)成的基礎(chǔ)。在本發(fā)明中，主纜是這個(gè)體系的主要承重構(gòu)件，主要承受拉力；吊索起連接主梁和主纜的作用，僅為傳遞荷載的構(gòu)件，主梁、橋面系及活載等荷載通過(guò)吊索傳給主纜；索塔起支撐主纜的作用，主要承受壓力。本發(fā)明公開的內(nèi)地錨懸索橋通過(guò)設(shè)置水平桿和斜柱，將纜索錨固在索塔基礎(chǔ)上，減小了索塔的軸力，同時(shí)由于增設(shè)斜柱從而增大了塔的側(cè)向剛度。與地錨懸索橋相比，省去了體積龐大的錨碇，減少了連接錨碇的主纜的計(jì)算長(zhǎng)度，使主纜在恒載作用下應(yīng)力和振幅減?。慌c自錨懸索橋相比，內(nèi)地錨懸索橋跨度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自錨懸索橋。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：1.通過(guò)增設(shè)水平桿及斜柱，并將主纜錨固至索塔基礎(chǔ)，省去了錨碇并減小了索塔軸力。2.通過(guò)斜柱的支撐作用，增大了索塔的側(cè)向剛度。3.由于水平桿將主纜分為上下兩部分，與地錨懸索橋相比，減少了連接錨碇段主纜的計(jì)算長(zhǎng)度，從而減小了恒載作用下主纜的應(yīng)力及振幅。附圖說(shuō)明圖1為內(nèi)地錨懸索橋的立面圖。圖2為內(nèi)地錨懸索橋的受力分析圖。圖3為去掉輔助墩內(nèi)地錨懸索橋的立面圖。圖中：1-主纜；2-吊索；3-索塔；4-斜柱；5-水平桿；6-索鞍；7-轉(zhuǎn)向塊Ⅰ；8-散索鞍；9-基礎(chǔ)Ⅰ；10-主梁；11-基礎(chǔ)Ⅱ；12-轉(zhuǎn)向塊Ⅱ；13-輔助墩。具體實(shí)施方式結(jié)合圖1-2對(duì)本發(fā)明的受力原理進(jìn)行說(shuō)明：受力原理：內(nèi)地錨懸索橋受力如圖2所示，G1、G2為兩基礎(chǔ)重力，S為纜索張力，X1、X2為基礎(chǔ)水平方向所受力，Y1、Y2為基礎(chǔ)豎直方向所受的力，f為滑動(dòng)摩阻力，α為纜索與索塔的夾角，H為索塔高度，β為斜柱與地平面的夾角，N為斜柱軸力，其中：1.基底反力：由O1節(jié)點(diǎn)水平方向合力平衡可知：∑Fx＝0，f1+X1+S·sinα-S＝0(1)由(1)式可以推出：X1＝S-S·sinα-f1(2)由整體水平方向合力平衡：∑Fx＝0，X1+X2+f＝S·sinα(3)由(3)式可以推出：X2＝2·Ssinα-S-f2(4)對(duì)O2點(diǎn)力矩平衡：∑MO2＝0，G1·L-Y1·L-S·sinα·H+S·cosα·L＝0(5)由(5)式可以推出：Y1=G1-S·sinα·HL+S·cosα---(6)]]>對(duì)O1點(diǎn)力矩平衡：ΣMO1=0,---(7)]]>Y2L-G2L-SH·sinα＝0由(7)式可以推出：Y2=G2+S·sinαHL---(8)]]>由(2)式、(4)式、(6)式、(8)式可以求出內(nèi)地錨懸索橋的基底反力。2.G1臨界值的確定取基底反力Y1≥0，以保證基礎(chǔ)不被拔起，根據(jù)(7)式可知：G1-S·sinα·HL+S·cosα≥0---(9)]]>由(11)式可以推出：G1≥S·HL·sinα-S·cosα---(10)]]>由(10)式可以G1的臨界值。3.O3節(jié)點(diǎn)水平力平衡由圖2可以得到平衡方程式，即：N·cosβ＝2S·sinα(11)式中：cosβ=2L4L2+H2---(12)]]>由(12)式帶入(11)式：N=2S·sinα·H2/4+L2L---(13)]]>由(13)可以求出軸力N。綜上所述，在忽略塔柱、水平桿、斜柱自重的情況下，結(jié)構(gòu)桿件只受軸向壓力。該結(jié)構(gòu)的計(jì)算模型存在七個(gè)基本未知量，包括：X1、Y1、X2、Y2、f、L、N；共有式(1)、式(3)、式(5)、式(7)、式(11)五個(gè)關(guān)系式；基本未知量f、L、N為三個(gè)待定參數(shù)，根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)需求設(shè)定f、L、N三個(gè)參數(shù)值中的兩個(gè)參數(shù)，可以根據(jù)關(guān)系式推算出其余參數(shù)值。與常規(guī)懸索橋相比，基底反力大大減小，因此對(duì)基礎(chǔ)的要求降低，可做成淺基礎(chǔ)形式。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1：本實(shí)施例的內(nèi)地錨懸索橋的跨度布置均與潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋相同。如圖1所示，一種內(nèi)地錨懸索橋，主要由主纜1、吊索2、索塔3、斜柱4、水平桿5和主梁10組成；所述的吊索2均勻布置在主纜1和主梁10之間；所述的索塔3設(shè)在主梁10的兩端；所述的斜柱4和水平桿5分別設(shè)置在索塔3的兩側(cè)，并且有一個(gè)共同的端點(diǎn)，即斜柱4的端部和水平桿5處于同一水平線上，端點(diǎn)設(shè)在索塔3的中點(diǎn)；在水平桿5的端部設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7；在索塔3的頂部設(shè)有索鞍6，索塔3的底部澆筑有基礎(chǔ)Ⅱ11并且設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12；在斜柱4的底部澆筑基礎(chǔ)Ⅰ9；所述的主纜1的端部依次繞過(guò)索塔3頂部的索鞍6、水平桿5端部的轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7、索塔3底部的轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12固定安裝在基礎(chǔ)Ⅰ9上。所述的主纜1的端部繞至基礎(chǔ)Ⅰ9處設(shè)有散索鞍8。所述的索塔3頂部左右兩端主纜1與索塔3所成內(nèi)夾角α相等且小于180°。所述的水平桿5上下兩端主纜1與水平桿5所形成的內(nèi)夾角β相等且小于180°。所述的斜柱4和水平桿5均采用鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱形式做成。在水平桿5的端部設(shè)有輔助墩13。若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，需設(shè)置巨大的錨碇及深基礎(chǔ)，經(jīng)計(jì)算，與潤(rùn)揚(yáng)長(zhǎng)江大橋相比，由于省去了錨碇，此費(fèi)用即省去2.9億元，索塔軸力減小51.8％，索塔側(cè)向剛度提高21.3％，工期減少10個(gè)月。實(shí)施例2：本實(shí)施例的內(nèi)地錨懸索橋的跨度布置均與五峰山長(zhǎng)江大橋相同。如圖3所示，一種內(nèi)地錨懸索橋，主要由主纜1、吊索2、索塔3、斜柱4、水平桿5和主梁10組成；所述的吊索2均勻布置在主纜1和主梁10之間；所述的索塔3設(shè)在主梁10的兩端；所述的斜柱4和水平桿5分別設(shè)置在索塔3的兩側(cè)，并且有一個(gè)共同的端點(diǎn)，即斜柱4的端部和水平桿5處于同一水平線上，端點(diǎn)設(shè)在索塔3的中點(diǎn)；在水平桿5的端部設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7；在索塔3的頂部設(shè)有索鞍6，索塔3的底部澆筑有基礎(chǔ)Ⅱ11并且設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12；在斜柱4的底部澆筑基礎(chǔ)Ⅰ9；所述的主纜1的端部依次繞過(guò)索塔3頂部的索鞍6、水平桿5端部的轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7、索塔3底部的轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12固定安裝在基礎(chǔ)Ⅰ9上。所述的主纜1的端部繞至基礎(chǔ)Ⅰ9處設(shè)有散索鞍8。所述的索塔3頂部左右兩端主纜1與索塔3所成內(nèi)夾角α相等且小于180°。所述的水平桿5上下兩端主纜1與水平桿5所形成的內(nèi)夾角β相等且小于180°。所述的斜柱4和水平桿5均采用鋼箱做成。若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，需設(shè)置巨大的錨碇及深基礎(chǔ)，經(jīng)計(jì)算，與五峰山長(zhǎng)江大橋相比，由于省去了錨碇，此費(fèi)用即省去20％，索塔軸力減小48.8％，索塔側(cè)向剛度提高20.1％，基坑開挖深度降低20m，工期減少9個(gè)月。實(shí)施例3：本實(shí)施例的內(nèi)地錨懸索橋的跨度布置均與南京長(zhǎng)江四橋相同。如圖1所示，一種內(nèi)地錨懸索橋，主要由主纜1、吊索2、索塔3、斜柱4、水平桿5和主梁10組成；所述的吊索2均勻布置在主纜1和主梁10之間；所述的索塔3設(shè)在主梁10的兩端；所述的斜柱4和水平桿5分別設(shè)置在索塔3的兩側(cè)，并且有一個(gè)共同的端點(diǎn)，即斜柱4的端部和水平桿5處于同一水平線上，端點(diǎn)設(shè)在索塔3的中點(diǎn)；在水平桿5的端部設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7；在索塔3的頂部設(shè)有索鞍6，索塔3的底部澆筑有基礎(chǔ)Ⅱ11并且設(shè)有轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12；在斜柱4的底部澆筑基礎(chǔ)Ⅰ9；所述的主纜1的端部依次繞過(guò)索塔3頂部的索鞍6、水平桿5端部的轉(zhuǎn)向塊Ⅰ7、索塔3底部的轉(zhuǎn)向塊Ⅱ12固定安裝在基礎(chǔ)Ⅰ9上。所述的主纜1的端部繞至基礎(chǔ)Ⅰ9處設(shè)有散索鞍8。所述的索塔3頂部左右兩端主纜1與索塔3所成內(nèi)夾角α相等且小于180°。所述的水平桿5上下兩端主纜1與水平桿5所形成的內(nèi)夾角β相等且小于180°。所述的斜柱4和水平桿5均采用鋼結(jié)構(gòu)格構(gòu)柱形式做成。在水平桿5的端部設(shè)有輔助墩13。若采用常規(guī)設(shè)計(jì)，需設(shè)置巨大的錨碇及深基礎(chǔ)，經(jīng)計(jì)算，與南京長(zhǎng)江四橋相比，由于省去了錨碇，此費(fèi)用即省去4.3億，索塔軸力減小52.3％，索塔側(cè)向剛度提高30.2％，基坑開挖深度降低20m，工期減少12個(gè)月。實(shí)施例1～3技術(shù)參數(shù)對(duì)比表費(fèi)用節(jié)省(億元)索塔軸力減(％)索塔側(cè)向剛度(％)工期縮短(月)實(shí)施實(shí)例12.951.821.310實(shí)施實(shí)例23.248.820.19實(shí)施實(shí)例34.352.330.212當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3