一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：在主纜(1)與主梁(2)之間且在主跨中部區(qū)域沿縱向設(shè)置的中央索扣(5)；在主纜(1)與主梁(2)之間且在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿橫向設(shè)置的交叉拉索(6)；在主纜(1)與主梁(2)之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區(qū)域沿縱向設(shè)置的邊索扣(7)；在橋塔(3)與主梁(2)之間且沿縱向設(shè)置的彈性約束裝置(8)和動(dòng)力阻尼裝置(9)；以及在主梁(2)兩端沿縱向設(shè)置的液壓緩沖裝置(10)。本實(shí)用新型能夠同時(shí)有效控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)，提高短吊索的抗疲勞性能，實(shí)施方案簡(jiǎn)單合理、安全經(jīng)濟(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋是以主纜受拉為主要承重構(gòu)件的柔性纜索橋梁結(jié)構(gòu)。主梁自重、二期恒載、汽車(chē)活載等荷載均通過(guò)吊索傳遞給主纜，最終由主纜將全部荷載由主塔和錨碇傳遞給基礎(chǔ)。
[0003]在汽車(chē)活載、溫度作用、大風(fēng)、地震等靜動(dòng)力荷載作用下，懸索橋的主梁和主纜都將產(chǎn)生較大的豎向、縱橋向、橫橋向位移及扭轉(zhuǎn)位移，需要有效解決縱向和扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題:(I)由于大跨徑懸索橋主梁長(zhǎng)度較大，主梁兩端的縱橋向靜動(dòng)力位移較大，因此主梁兩端的伸縮裝置較大且其疲勞問(wèn)題突出；(2)由于主梁和主纜的位移不同步，短吊索的疲勞問(wèn)題突出；(3)由于主纜對(duì)主梁的抗扭轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)約束較弱，橋梁的抗風(fēng)穩(wěn)定性問(wèn)題突出。因此，需要研究控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的合理結(jié)構(gòu)體系。
[0004]傳統(tǒng)懸索橋的結(jié)構(gòu)體系有:(I)主梁沿縱橋向?yàn)轱h浮體系，如虎門(mén)大橋、江陰大橋、海滄大橋等；(2)主纜與主梁之間設(shè)置中央索扣，如日本的明石海峽大橋、潤(rùn)揚(yáng)大橋、壩陵河大橋等；(3)橋塔與主梁之間設(shè)置阻尼裝置，如西堠門(mén)大橋、南京長(zhǎng)江四橋等；(4)主纜與主梁之間設(shè)置中央索扣，同時(shí)在主梁兩端設(shè)置液壓緩沖器，如丹麥的大海帶東橋。
[0005]研究表明，傳統(tǒng)的飄浮體系無(wú)法解決懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題；主纜與主梁之間設(shè)置中央索扣可以在一定程度上解決大橋縱向的靜力響應(yīng)問(wèn)題，但對(duì)縱向動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題和扭轉(zhuǎn)響應(yīng)問(wèn)題效果不大；橋塔與主梁之間設(shè)置阻尼裝置可以在一定程度上解決大橋縱向的動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題，但對(duì)縱向靜力響應(yīng)問(wèn)題和扭轉(zhuǎn)響應(yīng)問(wèn)題沒(méi)有效果；主纜與主梁之間設(shè)置中央索扣，同時(shí)在主梁兩端設(shè)置液壓緩沖器，可以在一定程度上控制主梁縱向靜動(dòng)力響應(yīng)、改善主跨跨中短吊索的疲勞問(wèn)題，但對(duì)主梁的扭轉(zhuǎn)響應(yīng)沒(méi)有很好解決，對(duì)多跨懸索邊跨短吊索的疲勞問(wèn)題也沒(méi)有很好解決。因此，需要研究能夠同時(shí)有效控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的新型結(jié)構(gòu)體系。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0007]有鑒于此，本實(shí)用新型的主要目的是針對(duì)懸索橋在汽車(chē)活載、溫度作用、大風(fēng)、地震等靜動(dòng)力荷載作用下的響應(yīng)問(wèn)題，提供一種用于有效控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:在主纜I與主梁2之間且在主跨中部區(qū)域沿縱向設(shè)置的中央索扣5 ；在主纜I與主梁2之間且在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿橫向設(shè)置的交叉拉索6 ;在主纜I與主梁2之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區(qū)域沿縱向設(shè)置的邊索扣7 ;在橋塔3與主梁2之間且沿縱向設(shè)置的彈性約束裝置8和動(dòng)力阻尼裝置9 ;以及在主梁2兩端沿縱向設(shè)置的液壓緩沖裝置10。
[0010]上述方案中，所述中央索扣5沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，布置在主纜I與吊索4所在的平面內(nèi)。所述中央索扣5選用的材料為鑄鋼制作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)制作的柔性索扣。所述剛性索扣在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置I對(duì)；所述柔性索扣為沿中跨縱向?qū)ΨQ布置，其在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置η對(duì)，η為自然數(shù)。
[0011]上述方案中，所述交叉拉索6沿橋梁橫向布置，其形狀為“X”形，上端分別與上、下游側(cè)主纜I相連，下端分別與下、上游側(cè)主梁2相連。所述交叉拉索6選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性拉索，其在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿主跨跨中對(duì)稱布置m對(duì)，m為自然數(shù)。
[0012]上述方案中，所述邊索扣7沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，布置在主纜I與吊索4所在的平面內(nèi)。所述邊索扣7選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性索扣，其在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置k對(duì)，k為自然數(shù)。
[0013]上述方案中，所述彈性約束裝置8沿橋梁縱向布置，其為彈簧、鋼拉索或碳纖維復(fù)合材料拉索。
[0014]上述方案中，所述動(dòng)力阻尼裝置9沿橋梁縱向布置，其為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。
[0015](三)有益效果
[0016]從上述技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017]1、本實(shí)用新型提供的這種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，通過(guò)在主纜I與主梁2之間在縱向設(shè)置中央索扣5和邊索扣7、在橋塔3與主梁2之間在縱向設(shè)置彈性約束裝置8和動(dòng)力阻尼裝置9、在主梁2兩端在縱向設(shè)置液壓緩沖裝置10，能夠同時(shí)有效控制懸索橋的縱向靜力和動(dòng)力響應(yīng)，減小主梁兩端伸縮裝置的規(guī)模并改善其抗疲勞性能，有效控制主梁和主纜縱向的靜動(dòng)力相對(duì)位移，從而改善短吊索的抗疲勞性能；
[0018]2、本實(shí)用新型提供的這種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，通過(guò)在主纜I與主梁2之間在主跨中部區(qū)域沿縱向設(shè)置中央索扣5，在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿橫向設(shè)置交叉拉索6，能夠同時(shí)有效提高懸索橋的對(duì)稱和反對(duì)稱扭轉(zhuǎn)剛度，從而控制懸索橋扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)；
[0019]3、本實(shí)用新型提供的這種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，能夠同時(shí)控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)，而且安裝、檢查、維護(hù)、更換方便，經(jīng)濟(jì)性好。
【專(zhuān)利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型提供的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本實(shí)用新型提供的在主跨1/4區(qū)域設(shè)置3對(duì)交叉拉索的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖標(biāo)記:主纜I ;主梁2 ;橋塔3 ;吊索4 ;中央索扣5 ;交叉拉索6 ;邊索扣7 ;彈性約束裝置8 ;動(dòng)力阻尼裝置9 ;液壓緩沖裝置10。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本實(shí)用新型的目的、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(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0024]圖1是本實(shí)用新型提供的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)包括:在主纜I與主梁2之間且在主跨中部區(qū)域沿縱向設(shè)置的中央索扣5 ;在主纜I與主梁2之間且在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿橫向設(shè)置的交叉拉索6 ;在主纜I與主梁2之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區(qū)域沿縱向設(shè)置的邊索扣7 ;在橋塔3與主梁2之間且沿縱向設(shè)置的彈性約束裝置8和動(dòng)力阻尼裝置9 ；以及在主梁2兩端沿縱向設(shè)置的液壓緩沖裝置10。
[0025]所述中央索扣5沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，可布置在主纜I與吊索4所在的平面內(nèi)；中央索扣5選用的材料可為鑄鋼制作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性索扣；其中剛性索扣在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置I對(duì)；柔性索扣為沿中跨縱向?qū)ΨQ布置，其在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置η對(duì)，η為自然數(shù)。
[0026]邊索扣7沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，可布置在主纜I與吊索4所在的平面內(nèi)；邊索扣7選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性索扣，其在主纜I的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置k對(duì)，k為自然數(shù)。
[0027]彈性約束裝置8沿橋梁縱向布置，其可為彈簧、鋼拉索或碳纖維復(fù)合材料拉索。動(dòng)力阻尼裝置9沿橋梁縱向布置，其可為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。
[0028]圖2是本實(shí)用新型提供的在主跨1/4區(qū)域設(shè)置3對(duì)交叉拉索的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1和圖2所示，交叉拉索6沿橋梁橫向布置，其形狀為“X”形，上端分別與上、下游側(cè)主纜I相連、下端分別與下、上游側(cè)主梁2相連；交叉拉索6選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性拉索，其在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿主跨跨中對(duì)稱布置m對(duì)，m為自然數(shù)。
[0029]本實(shí)用新型提供的這種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，能夠同時(shí)控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)的靜動(dòng)力響應(yīng)，而且安裝、檢查、維護(hù)、更換方便，經(jīng)濟(jì)性好。
[0030]另外，本實(shí)用新型提供的這種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，也可以被稱為一種用于控控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的結(jié)構(gòu)體系、設(shè)備或裝置，這里“結(jié)構(gòu)體系”等同于“系統(tǒng)、設(shè)備或裝置”。
[0031]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括: 在主纜(I)與主梁(2)之間且在主跨中部區(qū)域沿縱向設(shè)置的中央索扣(5)； 在主纜(I)與主梁(2)之間且在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿橫向設(shè)置的交叉拉索(6)； 在主纜(I)與主梁(2)之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區(qū)域沿縱向設(shè)置的邊索扣(7)； 在橋塔(3)與主梁(2)之間且沿縱向設(shè)置的彈性約束裝置(8)和動(dòng)力阻尼裝置(9)；以及 在主梁(2)兩端沿縱向設(shè)置的液壓緩沖裝置(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述中央索扣(5)沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜(I)相連、下端與主梁(2)相連，在主纜(I)的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，布置在主纜(I)與吊索(4)所在的平面內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述中央索扣(5)選用的材料為鑄鋼制作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)制作的柔性索扣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述剛性索扣在主纜(I)的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置I對(duì)；所述柔性索扣為沿中跨縱向?qū)ΨQ布置，其在主纜⑴的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置η對(duì)，η為自然數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述交叉拉索(6)沿橋梁橫向布置，其形狀為“X”形，上端分別與上、下游側(cè)主纜(I)相連，下端分別與下、上游側(cè)主梁(2)相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述交叉拉索(6)選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性拉索，其在主跨1/4區(qū)域和3/4區(qū)域沿主跨跨中對(duì)稱布置m對(duì)，m為自然數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述邊索扣(7)沿橋梁縱向布置，其形狀為“Λ”形，上端與主纜(I)相連、下端與主梁(2)相連，在主纜(I)的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置，布置在主纜(I)與吊索(4)所在的平面內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述邊索扣(7)選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)拉索制作的柔性索扣，其在主纜(I)的上、下游兩側(cè)對(duì)稱布置k對(duì)，k為自然數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述彈性約束裝置(8)沿橋梁縱向布置，其為彈簧、鋼拉索或碳纖維復(fù)合材料拉索。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于控制懸索橋縱向和扭轉(zhuǎn)靜動(dòng)力響應(yīng)的系統(tǒng)，其特征在于，所述動(dòng)力阻尼裝置(9)沿橋梁縱向布置，其為金屬阻尼器、高分子復(fù)合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復(fù)合型阻尼器。
【文檔編號(hào)】E01D19/16GK203834341SQ201420068666
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】張喜剛, 劉高, 黃李驥, 李貞新, 吳宏波, 吳文明, 劉天成 申請(qǐng)人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 中交公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心有限公司