高扭轉剛度的懸索橋的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于橋梁工程領域，特別涉及一種高扭轉剛度的懸索橋。
【背景技術】
[0002]懸索橋是以承受拉力的主纜作為主要承重構件的橋梁，由主纜、索塔、吊桿、主梁為主要部分構成。由于懸索橋可以充分利用材料的強度，并具有用料省、自重輕的特點，因此懸索橋在各種體系橋梁中的跨越能力最大；但懸索橋也同時具有剛度小，在荷載作用下容易產生較大的撓度和振動的問題。
[0003]包括懸索橋在內的所有超大跨度大橋設計最需要考慮的問題是風力的影響；而由于懸索橋的結構特點，由于風力產生的扭轉力距，則是比垂直力和橫向力的影響更為明顯的因素。實際上，懸索橋在較小跨度的情況下，橋的扭轉強度比較高，除了極不穩定的主梁截面外，一般大橋的截面不會發生由此引起失穩的情況。橋梁在風力的作用下的失穩與其固有的振動頻率關系較大；懸索橋的主要震頻包括垂直震頻(Flexural frequency，fb)和扭轉震頻(Tors1nal frequency，fT)，當兩個震頻的比例fT/fb近1.0的時候，就會很容易發生大橋受到的最危險的共震一顫震。
[0004]因此，對于較大跨境的懸索橋，希望從橋梁外形上符合空氣動力學的理論，減低靜風產生的扭轉；實際上經過較長時間的積累，橋梁在結構上具有較為合理的外形；較多的應該從根本上提高懸索橋的整體扭轉剛度和扭轉震頻，直接提高靜風下扭轉失穩的臨界風速，同時，也可以增大了扭轉震頻和垂直震頻的比例，從而提高了顫震的臨界風速，也就保證了較大跨度的懸索橋的安全性。
【發明內容】
[0005]有鑒于此，本發明的目的是提供一種高扭轉剛度的懸索橋，從根本上提高懸索橋的整體扭轉剛度和扭轉震頻，直接提高靜風下扭轉失穩的臨界風速，同時，也可以增大了扭轉震頻和垂直震頻的比例，從而提高了顫震的臨界風速，也就保證了較大跨度的懸索橋的安全性。
[0006]本發明的高扭轉剛度的懸索橋，包括主梁、索塔、主纜和吊桿，所述主纜為一條且位于主梁縱向中心立面，所述吊桿分布于主梁橫向兩側用于通過主纜懸吊主梁，使得主纜、吊桿和主梁形成橫截面為空間三角形的結構。
[0007]進一步，位于主梁橫向同側的吊桿呈網狀結構分布，形成空間桁架結構；
[0008]進一步，所述索塔位于主梁橫向中部；
[0009]進一步，所述索塔為橫跨主梁的結構且位于頂部澆筑成一體。
[0010]本發明的有益效果是:本發明的高扭轉剛度的懸索橋，主纜、吊桿和主梁形成橫截面形成空間三角形的結構，替代了現有的位于主梁橫向兩側的兩排吊桿結構，利用三角形的穩定性，形成一個類似于三角形箱梁結構，從根本上提高懸索橋的整體扭轉剛度和扭轉震頻，直接提高靜風下扭轉失穩的臨界風速，同時，也可以增大了扭轉震頻和垂直震頻的比例，從而提高了顫震的臨界風速，也就保證了較大跨度的懸索橋的安全性；并且，并不增加現有懸索橋的材料和成本，而實際上，主纜為一根，可增加橫截面積，并增加吊桿數量和橫截面積，進一步增加扭轉剛度。
【附圖說明】
[0011]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0012]圖1為本發明橋梁橫向截面結構示意圖；
[0013]圖2為圖1沿A-A截面圖。
【具體實施方式】
[0014]圖1為本發明橋梁橫向截面結構示意圖，圖2為圖1沿A-A截面圖；本實施例的高扭轉剛度的懸索橋，包括主梁1、索塔2、主纜3和吊桿4，所述主纜3為一條且位于主梁I縱向中心立面，所述吊桿4分布于主梁橫向兩側用于通過主纜懸吊主梁，使得主纜3、吊桿4和主梁I形成橫截面為空間三角形的結構；如圖所示，主纜3、吊桿4和主梁I形成橫截面為空間三角形的結構，圖中為能清楚表示三角形結構，每側僅示出三條吊桿，具體結構在圖2中表示；數量；主梁、索塔、主纜和吊桿的結構中，索塔用于固定主纜，主梁通過吊桿懸吊在主纜上，屬于懸索橋的結構，在此不再贅述；由于網狀吊桿4為類似桁架結構并且通過主纜3、主梁I形成封閉的三角形結構，從而類似于三角形箱梁，大大提高了扭轉剛度和扭轉震頻；針對于三角形來說，扭轉慣量Id = 4Α2/[Σ (si/ti)];其中A是三角形的面積，s和t是每邊的長度和厚度；
[0015]應用上述公式，把分布于一側的吊桿4理想化成為具有一定剛度的平板；為了要達到提高扭轉剛度的目的，網狀吊桿的截面面積可以依需要增大，吊桿的重量只是大橋總重量很小一部份，因此吊桿面積幾倍增加依然對主體重量沒有較大影響。
[0016]本實施例中，位于主梁I橫向同側的吊桿4呈網狀結構分布，形成空間桁架結構；即一側的吊桿4分布呈網狀，呈網狀分布的吊桿形成空間桁架結構，且形成較多的穩定的三角形，進一步增加結構的整體扭轉剛度和扭轉震頻，使得一側的吊桿組成更為接近鋼板的一片桁架，兩片桁架頂部通過主纜固連相抵，下部懸吊主梁，進一步接近三角形箱梁結構；使得懸索橋整體扭轉剛度除主梁的剛度和主纜的剛度外，還加上了整體結構的剛度，即:
[0017]K總和=K主梁+K主纜+K整體
[0018]基本上利用同樣的材料，只改變了結構的形式，卻大大增加了大橋的扭轉剛度，從而使更大跨度的懸索橋變為可能。
[0019]本實施例中，所述索塔2為橫跨主梁I的結構且位于頂部澆筑成一體，如圖所示，索塔2用于橫跨主梁I的塔臂由下向上且橫向向內傾斜并澆注成一體，圖中還顯示出由下向上逐漸增厚的結構；橫跨主梁I的索塔2結構具有較高的橫向穩定性，作為橋梁的基礎，還利于保持主纜、吊桿和主梁形成橫截面為空間三角形的整體穩定性，進一步提高整體的扭轉剛度和扭轉震頻；當然，所述索塔2也可位于主梁橫向中部，直接針對主纜3設置，也能實現發明目的，但對于三角形結構的穩定性影響有不同。
[0020]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種高扭轉剛度的懸索橋，其特征在于:包括主梁、索塔、主纜和吊桿，所述主纜為一條且位于主梁縱向中心立面，所述吊桿分布于主梁橫向兩側用于通過主纜懸吊主梁，使得主纜、吊桿和主梁形成橫截面為空間三角形的結構。
2.根據權利要求1所述的高扭轉剛度的懸索橋，其特征在于:位于主梁橫向同側的吊桿呈網狀結構分布，形成空間桁架結構。
3.根據權利要求1或2所述的高扭轉剛度的懸索橋，其特征在于:所述索塔位于主梁橫向中部。
4.根據權利要求1或2所述的高扭轉剛度的懸索橋，其特征在于:所述索塔為橫跨主梁的結構且位于頂部澆筑成一體。
【專利摘要】本發明公開了一種高扭轉剛度的懸索橋，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用于通過主纜懸吊主梁，使得主纜、吊桿和主梁形成橫截面為空間三角形的結構；本發明利用三角形的穩定性，形成一個類似于三角形箱梁結構，從根本上提高懸索橋的整體扭轉剛度和扭轉震頻，直接提高靜風下扭轉失穩的臨界風速，同時，也可以增大了扭轉震頻和垂直震頻的比例，從而提高了顫震的臨界風速，也就保證了較大跨度的懸索橋的安全性；并且，并不增加現有懸索橋的材料和成本，而實際上，主纜為一根，可增加橫截面積，并增加吊桿數量和橫截面積，進一步增加扭轉剛度。
【IPC分類】E01D11-02
【公開號】CN104594178
【申請號】CN201510012845
【發明人】鄧文中
【申請人】林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年1月12日