魚脊梁結構的自錨式懸索橋的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種懸索橋,特別涉及一種魚脊梁結構的自錨式懸索橋。
【背景技術】
[0002]如圖1所示,自錨式懸索橋是一種古老的橋型,它與常規地錨式懸索橋的區別在于不設地錨、加勁梁承受主纜水平分力而造成主梁存在較大的軸向壓力。它的主纜20直接錨固在加勁梁10的梁端,由主梁直接承受主纜20中的水平拉力,不需要龐大的錨碇,這給不方便建造錨碇的地方修建懸索橋提供了一種解決方法。
[0003]自錨式懸索橋的上部結構包括:加勁梁10 (通常又稱主梁)、主纜20、吊桿40、橋塔30共四部分。傳力路徑為:橋面重量、車輛荷載等豎向荷載通過吊桿傳至主纜承受,主纜承受拉力,而主纜錨固在梁端,將水平力再傳遞給主梁。由于懸索橋水平力大小與主纜的矢跨比有關,所以可以通過矢跨比的調整來調節主梁內水平力的大小、一般來講,跨度較大時,可以適當增加矢跨比,以減小主梁內的壓力,跨度較小時,可以適當減小矢跨比,使混凝土加勁梁內的預壓力適當提高在該橋中,由于主纜在塔頂錨固,為了盡量減少主塔承受的水平力,所以必須保證邊跨主纜內的水平力與中跨主纜產生的水平力基本上相等,這可以通過合理的跨徑比來調節,也可以通過改變主纜的線形來調節。另外,自錨式懸索橋中的恒載由主纜來承受,而活載還需要由加勁梁來承受,所以加勁梁必須有一定的抗彎剛度,加勁梁的形式以采用具有一定抗彎剛度的箱形斷面較為合適。
[0004]傳統自錨式懸索橋有以下優點:
[0005]I)不需要修建大體積的錨碇,所以特別適用于地質條件很差的地區。
[0006]2)繼承了傳統地錨式懸索橋外形自然、美觀的突出特點。因受地形限制小,可結合地形靈活布置,即可做成雙塔三跨的懸索橋,也可做成單塔雙跨的懸索橋。
[0007]3)節省了大體積錨碇的費用,擁有較好的經濟效益。
[0008]4)對于采用鋼筋混凝土作為加勁梁材料的自錨式懸索橋,還可以克服以往自錨式懸索橋用鋼量大、后期維護費用高的缺點。充分發揮了混凝土的受壓性能,與鋼結構加勁梁相比,混凝土加勁梁在較大軸力下不易發生壓屈失穩,且主梁剛度大,非線性的影響也相對較小。
[0009]5)主纜錨固在加勁梁上為加勁梁提供“免費”預應力,省去大量預應力器具,進一步降低了工程造價。
[0010]6)軸力提高了加勁梁的抗彎剛度,降低了活載撓度,行車舒適,使用性能良好。
[0011]7)由于采用鋼筋混凝土材料造價較低,結構合理,橋梁外形美觀,所以不僅局限于在地基很差、錨碇修建困難的地區采用。
[0012]同時傳統自錨式懸索橋也不可避免地有其自身的缺點:
[0013]I)如圖1所示,由于主纜20直接錨固于加勁梁10端,使梁承受巨大的軸力,為此需要加大梁截面,進而使跨徑受到限制,且當跨徑增加到一定程度,工程造價將大幅增加。
[0014]2)施工步驟受到了限制,傳統自錨式懸索橋必須在加勁梁10、橋塔30做好之后再吊裝主纜20、安裝吊桿40,因此需要搭建大量臨時支架以安裝加勁梁10。所以自錨式懸索橋若跨徑增大,其額外的施工費用就會增多。
[0015]3)錨固區局部受力復雜。主纜、吊桿錨固梁上體量較大,往往成為景觀設計的難點。
[0016]4)由于施工過程中結構體系變形較大,主纜具有明顯的非線性效應,使得吊桿40張拉時施工控制更加復雜。
【實用新型內容】
[0017]有鑒于現有技術的上述缺陷,本實用新型提供一種受力性能優越,且建筑控制高度小的魚脊梁結構的自錨式懸索橋,其包括:一主梁、兩端與所述主梁錨固的主纜,其特征在于,所述自錨式懸索橋的主梁為魚脊梁結構的主梁,所述主梁包括:用于承受主纜水平分力產成的軸向壓力及彎曲內力的等高箱式橋面板,若干架設于所述等高箱式橋面板之上的可變高的魚脊墻,每一所述主纜的兩端錨固于相鄰的兩所述魚脊墻內,每一所述主纜與所述主梁之間的區域設置有一組用于張緊的吊桿。
[0018]在一些實施例中,所述魚脊墻為變高魚脊墻(即可變高的魚脊墻),可根據受力要求加高魚脊墻的高度,但不會增加縱斷面的設計控制高度。本方案在橋面上增加魚脊墻作為主受力構件,是對傳統大跨變高度預應力混凝土連續梁橋型的一種突破與改進。另外,本方案不僅具有傳統自錨式懸索橋梁的所有優點,而且主梁橫斷面由等高箱式橋面板和變高魚脊墻兩部分組成,負彎矩處呈受力呈合理的倒T形,魚脊墻身兼橋塔的功能,截面大,壓彎性能更優。
[0019]在一些實施例中,所述魚脊墻的形狀呈等腰三角形。
[0020]在一些實施例中,若干所述吊桿錨固于所述主纜與魚脊墻內。這樣就不需要在主梁端設置較大的錨固端。
[0021]在一些實施例中,所述魚脊梁結構的自錨式懸索橋為雙塔三跨式的自錨式懸索橋,所述自錨式懸索橋的主纜數量為一,所述自錨式懸索橋的跨數為三個。本方案是根據實際工程和受力等需要確定的。
[0022]在一些實施例中,所述魚脊梁結構的自錨式懸索橋為多塔多跨式的自錨式懸索橋,所述自錨式懸索橋的主纜數量為多個,所述自錨式懸索橋的跨數也為多個。同上,本方案是根據實際工程和受力等需要確定的。
[0023]在一些實施例中,所述自錨式懸索橋的魚脊墻為沿所述等高箱式橋面板的橫斷面的中部設置的單片魚脊墻。
[0024]在一些實施例中,所述自錨式懸索橋的魚脊墻包括兩片沿所述主梁的橫斷面方向分別設置在所述等高箱式橋面板的兩側的魚脊墻。
[0025]在一些實施例中,所述自錨式懸索橋的魚脊墻包括三片分別沿所述主梁的橫斷面方向等間隔地設置在所述等高箱式橋面板上的魚脊墻,各所述魚脊墻沿橫橋向的的高度相等。
[0026]在一些實施例中,所述自錨式懸索橋的魚脊墻包括三片分別沿所述主梁的橫斷面方向等間隔地設置在所述等高箱式橋面板上的魚脊墻,三片所述魚脊墻中位于兩側的魚脊墻的高度與位于中央的魚脊墻的高度不相等。本方案中的高度指的是魚脊梁沿橫向上的高度。
[0027]在一些實施例中,所述魚脊墻與所述等高箱式橋面板為一體成型的混凝土結構。采用一體成型的混凝土結構,養護方便,且增強橋身的牢固性。
[0028]在符合本領域常識的基礎上,上述各優選條件,可任意組合,即得本實用新型各較佳實施例。
[0029]本實用新型的有益效果:
[0030]首先,本實用新型采用組合的魚脊梁橋本身是一種新式混凝土梁橋橋型,為下承式結構,在橋面上增加魚脊墻作為主受力構件,是對傳統大跨變高度預應力混凝土連續梁橋型的一種突破與改進,除了具備傳統大跨混凝土梁的優點外,還具有以下優點:
[0031]I)、有利于工程總體布置:
[0032]大幅度減少了縱斷面設計控制高度,從而大大減小了引橋的長度,減少了工程規模。
[0033]2)、受力性能優異:
[0034]主梁橫斷面由等高箱式橋面板和變高魚脊墻兩部分組成,負彎矩處呈受力合理的倒T形,魚脊墻可根據受力要求加高,主要受力的預應力鋼束被封閉澆筑在魚脊墻內,提高結構剛度和截面抗彎抗剪效率。
[0035]3)、耐久性能良好:
[0036]結構的特點解決了傳統的大跨變高度混凝土連續梁橋運營期間下撓開裂的隱患。全混凝土結構,養護方便。
[0037]4)、建筑構成良好:
[0038]魚脊輪廓與結構力線吻合,非常合理,體現了利用結構自身美的設計理念。特別適合跨度大、通航凈高低的橋跨布置總體要求,如能布置在更為開闊的水面,與環境協調的視覺構成會更好。
[0039]其次,與主纜、吊桿組合成自錨式懸索橋梁后,具有以下優點:
[0040]I)、具有傳統自錨式懸索橋的主要優點。
[0041]2)、魚脊梁剛度大,具有較大的自跨能力,有實現大跨橋梁不設置梁的臨時支撐的可能。
[0042]3)、主纜和吊桿可錨固在邊跨的魚脊內,不需要在梁端設置體量較大的錨固端。
[0043]4)、景觀設計更多樣化,有更多的造型設計想象空間。
[0044]以下將結合附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果作進一步說明,以充分地了解本實用新型的目的、特征和效果。
【附圖說明】
[0045]圖1為傳統自錨式懸索橋梁的立面布置示意圖。
[0046]圖2為本實用新型的雙塔三跨式的橋梁的立面方向結構圖。
[0047]圖3為本實用新型的多塔多跨式的橋梁的立面方向結構圖。
[0048]圖4a為橫斷面方向上的單片魚脊墻和主纜及吊桿的布置結構圖。
[0049]圖4b為橫斷面方向上的雙片魚脊墻和主纜及吊桿的布置結構圖。
[0050]圖4c為橫斷面方向上的三片等高魚脊墻和主纜及吊桿的布置結構圖。
[0051]圖4d為橫斷面方向上的三片不等高魚脊墻和主纜及吊桿的布置結構圖。
[0052]圖5a為本實用新型采用組合的某魚脊連續梁三種工況下的最大懸臂狀態彎矩測試效應圖。
[0053]圖5b為本實用新型采用組合的某魚脊連續梁三種工況下的最大懸臂狀態剪力測試效應圖。
[0054]圖6a為傳統自錨式懸索橋采用組合的某傳統連續梁三種工況下的最大懸臂狀態彎矩測試效應圖。
[0055]圖6b為傳統自錨式懸索橋采用組合的某傳統連續梁三種工況下的最大懸臂狀態剪力測試效應圖。
[0056]附圖標記說明:
[0057]傳統自錨式懸索橋梁:加勁梁10、主纜20、橋塔30、吊桿40
[0058]本實用新型
[0059]等高箱式橋面板1、魚脊墻2、主纜3、吊桿4、
[0060]自重工況5、預應力工況6、自重+預應力工況7
【具體實施方式】
[0061]下面舉幾個較佳實施例,并結合附圖來更清楚完整地說明本實用新型。
[0062]實施例1
[0063]本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的:如圖2所示,本實施例提供的魚脊梁結構的自錨式懸索橋為雙搭三跨式魚脊梁結構的自錨式懸索橋,其包括:一魚脊梁結構的主梁、若干主纜3,所述主梁包括:一通長的等高箱式橋面板1,和若干架設于所述等高箱式橋面板之上的可變高的魚脊墻2,以及若干張緊設置在所述主纜3與所述等高箱式橋面板I之間的吊桿4,等高箱式橋面板I與魚脊墻2為混凝土澆筑成型,每根主纜3的兩端錨固在相鄰的兩所述魚脊墻2的魚脊內。通過若干架設于所述等高箱式橋面板I之上的可變高的魚脊墻,可使得所述主梁的負彎矩處受力呈倒T形。而采用變高魚脊墻(即可變高的魚脊墻),在設計時,當需