本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)形式，特別是一種斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系橋梁。

背景技術(shù)：

橋梁作為交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的咽喉工程，自改革開放以來，在我國迎來了大規(guī)模的建設(shè)。隨著設(shè)計理念的不斷提升、計算方法的逐步發(fā)展、施工技術(shù)的日益成熟，使得橋梁結(jié)構(gòu)的跨越能力逐漸增強，因此形形色色的大跨度橋梁就涌現(xiàn)了出來。斜拉橋是大跨度橋梁的典型代表之一，主要由基礎(chǔ)、索塔、主梁和斜拉索組成，其傳力途徑為受拉的斜拉索對主梁提供多點彈性支撐，并將主梁承受的荷載傳遞至索塔，再通過塔傳至基礎(chǔ)。由于主梁受到斜拉索的水平分力作用，等同于一個偏心受壓構(gòu)件，這就使得斜拉橋主梁的截面尺寸相比于普通的梁式橋而言大大減小，結(jié)構(gòu)的自重顯著減輕，橋梁結(jié)構(gòu)的跨越能力得到了提高。

由于斜拉橋索塔的高度受到日照溫差、支座沉降、風荷載及地震荷載等因素的限制，不能無限制增加，這就會造成主梁的軸向壓力因其跨徑的增加而增大并逐漸成為斜拉橋設(shè)計主要的控制因素，過大的軸向力會使得梁體的穩(wěn)定性受到影響，限制了斜拉橋跨越能力，而通過增大截面尺寸來提高主梁的整體穩(wěn)定性會增加橋梁的材料耗費量，并不經(jīng)濟。以上問題表明：當塔高受到限制時，斜拉橋的適用范圍就受到了嚴格的限制，超出了這一范圍，就會出現(xiàn)不經(jīng)濟、不安全或不穩(wěn)定等問題。

橋梁結(jié)構(gòu)體系的組合與協(xié)作是解決該類問題的有效途徑之一。由于拱橋在豎向荷載作用下，拱腳處會產(chǎn)生水平推力，基于拱結(jié)構(gòu)體系這一受力特點，并與斜拉橋體系合理地組合起來，可以抵消部分斜拉橋主梁所受的軸壓力，使兩種體系協(xié)同作用，從而獲得更好的力學和經(jīng)濟性能，但目前尚無針對該受力體系的相關(guān)研究且目前應用于工程實踐中的斜拉橋與拱橋的協(xié)作體系如2002年建成的馬來西亞的神·紹加拉橋（serisaujanabridge）及2006年建成的湘潭湘江四橋，均未充分利用兩種體系各自的優(yōu)勢，造成結(jié)構(gòu)受力分配并不明確，沒有真正地起到兩種體系相互彌補的作用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系，該體系可以適當減小主梁、拱肋及主塔的軸向壓力，增強主梁的穩(wěn)定性及跨越能力，增加體系的整體剛度，減小主梁、索塔、斜拉索及拱肋的耗材量，減小斜拉索自重產(chǎn)生的垂度效應，使拱梁組合體系與斜拉橋體系協(xié)同作用，充分發(fā)揮出各自的優(yōu)勢。

一種斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系橋梁，包括索塔1、邊墩2、主梁3、斜拉索4、拱肋5、吊桿6和風撐7。其中：述主梁3由所述索塔1、所述邊墩2以及所述斜拉索4支撐，所述主梁3四周固定于邊墩2上，索塔1布置于主梁3中部，所述索塔1通過對稱布置的若干個斜拉索4連接主梁3；所述拱肋5布置于主梁3上，橫橋向與索塔1平面平行布置，縱橋向拱腳錨固于所述主梁3兩端，并通過所述吊桿6與所述主梁3相連；所述風撐7兩端分別與所述拱肋5剛接。

本發(fā)明中，拱肋5橫橋向?qū)ΨQ布置于所述主梁3兩側(cè)，或布置于所述主梁3中心，拱肋5縱橋向錨固于所述主梁3兩端，并支撐于所述邊墩2的支座上，所述相鄰的吊桿6之間間距、所述吊桿6與所述主梁3間的夾角、所述拱肋5的矢跨比、面外傾斜角度可根據(jù)實際情況變化，所述拱肋5、所述吊桿6和所述風撐7的材料可依據(jù)實際情況擇優(yōu)選擇。

本發(fā)明中，索塔1在橫橋向?qū)ΨQ布置于所述主梁3兩側(cè)，或布置于所述主梁3中心，所述索塔1在縱橋向為獨塔形式或多塔形式中任一種，塔的線形、截面尺寸和材料可根據(jù)實際情況變化。

本發(fā)明中，斜拉索4在橫橋向布置成雙索面或單索面，拉索在索面的布置可根據(jù)設(shè)計總體構(gòu)思、受力情況及美學要求因素確定，拉索材料可依據(jù)實際情況擇優(yōu)選擇。

本發(fā)明中，所述斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系的跨徑布置為獨塔雙跨或多塔多跨，跨徑組合依據(jù)實際情況進行設(shè)計。

本發(fā)明中，所述斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系可根據(jù)實際情況變化，可以是全飄浮體系、半飄浮體系、塔梁固接體系或剛構(gòu)體系中任一種。

本發(fā)明中，所述斜拉索4一端錨固于所述主梁3，另一端錨固于所述索塔1。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、當索塔高度受到一定程度的限制時，隨著主梁跨徑的增加，斜拉索與主梁之間的夾角逐漸減小，外荷載作用下主梁所受的軸向壓力逐漸增大，拱腳處產(chǎn)生的水平推力可以抵消部分主梁所受的軸向壓力，避免主梁發(fā)生失穩(wěn)破壞，提高了主梁的跨越能力；

2、拱結(jié)構(gòu)的存在不僅減小了主梁所受的軸向壓力而且?guī)椭崩瓨蝮w系分擔了部分外荷載，同時吊桿的存在為主梁提供了多點的彈性支撐，減小了主梁的彎矩，可以使主梁截面的設(shè)計尺寸減小，降低主梁的自重，減小了主梁的耗材量。

3、斜拉體系可以顯著改善拱肋的受力狀況，減小拱肋所受的壓力，提高拱肋的整體穩(wěn)定性，可以使拱肋線形設(shè)計得更為輕盈，增加結(jié)構(gòu)體系的視覺美觀性。

4、由于荷載作用下拱結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的水平推力減小了主梁部分的軸向壓力，避免了通過增加塔高及斜拉索與主梁間傾角這一復雜方式來調(diào)整主梁的軸向受力情況，減小了索塔的軸向壓力及材耗量，降低了索塔的施工難度，縮短了斜拉索索長，降低了斜拉索垂度效應對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的不利影響。

5、由于主梁、拱、吊桿、風撐共同形成了一個空間剛架結(jié)構(gòu)，使得結(jié)構(gòu)體系的整體剛度得到了提高，體系的抗風性能得到了明顯改善，隨著橋梁跨徑的逐漸增大，這一優(yōu)勢就會更加突顯出來。

附圖說明

圖1一種斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系橋梁立面圖；

圖2一種斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系橋梁三維視圖；

圖中標號：在圖1、2中，1.索塔，2.邊墩，3.主梁，4.斜拉索，5.拱肋，6.吊桿，7.風撐。

具體實施方式

為了能進一步了解本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)及有益效果，茲例舉以下實施例并結(jié)合附圖作詳細說明，但是對實施例的描述均不是對本發(fā)明方案的限制，任何依據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所作出的僅僅為形式上的而非實質(zhì)性的等效變換都應視為本發(fā)明的技術(shù)方案范疇。

實施例1：

以一座獨塔斜拉-下承式吊桿拱協(xié)作體系為實施例，圖1為本發(fā)明主體結(jié)構(gòu)示意圖（立面圖），該協(xié)作體系由索塔1、邊墩2、主梁3、斜拉索4、拱肋5、吊桿6和風撐7組成。

所述主梁3由沿縱向分布的所述斜拉索4及所述吊桿6連接到所述索塔1及所述拱肋5上，對主梁3起到彈性支撐的作用。所述斜拉索4兩端分別錨固于主梁3及索塔1上。所述拱肋5縱橋向兩端與所述主梁3兩端剛接，所述邊墩2支撐在所述主梁3的兩端。所述吊桿6豎向錨固在所述拱肋5上。所述風撐7兩端與所述拱肋5剛接，為所述拱肋5提供橫向支撐。各吊桿的拉力、截面尺寸、布置間距、傾斜角度及所用材料可依據(jù)實際情況進行設(shè)計。所述索塔1、邊墩2、主梁3、斜拉索4、拱肋5和風撐7的材料、線形以及截面尺寸可按設(shè)計要求擇優(yōu)選用。

采用“先梁后拱”的施工方法對實施例進行施工，具體實施步驟為：

步驟1.施工下部結(jié)構(gòu)，主要包括樁基、承臺、邊墩以及索塔塔墩部分；

步驟2.施工索塔塔柱部分，同時在兩側(cè)對稱懸臂拼裝主梁并進行斜拉索的掛索與張拉；

步驟3.澆筑拱肋的拱腳部分，將預制好的拱肋節(jié)段按設(shè)計位置進行拼裝并焊接成整體，然后在兩拱肋間安裝風撐；

步驟4.安裝吊桿并對吊桿進行分段張拉。

成橋后主梁恒載及作用于主梁上的活載由斜拉橋體系及拱梁組合體系共同承擔，即部分荷載通過吊桿傳遞至拱肋，再由拱頂傳至拱腳，并在拱腳處產(chǎn)生水平推力，抵消了部分主梁所受的軸壓力，提高了主梁的穩(wěn)定性；另一部分荷載通過斜拉索傳遞至索塔，最終傳至基礎(chǔ)。錨固在主梁上的斜拉索和吊桿為主梁提供了多點彈性支撐，減小了主梁的彎矩，提高了主梁的跨越能力，同時拱肋的存在增加了結(jié)構(gòu)的整體剛度，提高了結(jié)構(gòu)的抗風穩(wěn)定性。