混合组合梁三跨连续悬索桥制造技术

本发明专利技术提供了一种混合组合梁三跨连续悬索桥，包括：两个桥塔作为悬索桥的支撑结构，设置于桥体两侧，两个桥塔之间的桥体为悬索桥主跨，两个桥塔外侧的桥体为边跨；钢主梁，位于桥体中央；两个钢‑混凝土主梁，一端固接于钢主梁，另一端放置在过渡墩的顶部；两个主缆，两端分别固定在锚碇上，并支撑在两个桥塔的顶端，实现对钢主梁、钢‑混凝土主梁的承重；多个吊索，安装在主缆上，用于悬吊钢主梁、钢‑混凝土主梁；两个过渡墩，用于支撑两个钢‑混凝土主梁外侧的端部；两个锚碇，分别设置于悬索桥的两侧，用于锚固主缆。本发明专利技术具有结构整体刚度大、阻尼大、稳定性好、行车舒适性好、抗疲劳性能好、施工安全性好、经济性好等优点。

Hybrid combination of three span continuous suspension bridge

The present invention provides a hybrid combination of three span continuous suspension bridge, including two tower suspension bridge as a support structure, arranged on both sides of the bridge, the bridge between the two tower suspension bridge main span two pylon, outside of the bridge for side span steel girder bridge is located; the central body two; steel concrete girder, steel girder is fixedly connected to the top, the other end is placed in the transition pier; two main cable, both ends are respectively fixed in the anchorage, and support at the top two tower, the steel girder, steel concrete girder bearing; a sling, installed in the the main cable, steel girder, steel suspension for concrete girder; two transition pier, end support for two steel concrete girder lateral; two anchorage, both sides are respectively arranged on the suspension bridge, main cable anchorage for. The invention has the advantages of large overall rigidity, large damping, good stability, good driving comfort, good fatigue resistance, good construction safety and good economy.

【技术实现步骤摘要】
混合组合梁三跨连续悬索桥
本专利技术涉及桥梁工程
，尤其是一种混合组合梁三跨连续悬索桥。
技术介绍
悬索桥是以主缆受拉为主要承重构件的柔性缆索桥梁结构。主梁自重、二期恒载、汽车活载、温度作用、大风、地震等荷载均通过吊索传递给主缆，最终由主缆将全部荷载由主塔和锚碇传递给基础。按照主梁的支承条件，悬索桥可分为单跨两铰悬索桥、三跨两铰悬索桥、三跨连续悬索桥。单跨两铰悬索桥，是主梁只在主跨设置，主梁在桥塔处通过铰接支撑在桥塔的横梁上。三跨两铰悬索桥，是主梁在主跨和边跨同时设置，但主梁在桥塔处断开，并通过铰接支撑在桥塔的横梁上。三跨连续悬索桥，是主梁在主跨和边跨同时设置，且主梁在桥塔处连续通过，主梁与桥塔之间不设置铰接支撑，主梁下方不需要设置桥塔的横梁。采用三跨连续体系的悬索桥，主梁在桥塔处连续通过，有利于减小主梁在横向风荷载作用下的横向变位，并能够减少桥塔处的伸缩缝和支座，桥塔区主梁线形匀顺，行车舒适度好，且便于桥梁的养护管理。世界上已建成的最大跨度三跨连续悬索桥是丹麦的大贝尔特东桥，其主跨跨径为1624m，边跨跨径均为535m，1998年8月通车；我国已建成的最大跨度三跨连续悬索桥是南京长江四桥，其主跨跨径为1418m，边跨跨径分别为410m和363m，2012年12月通车。我国还正在规划建设的大跨径三跨连续悬索桥，一是位于粤港澳大湾区的深中通道工程主跨1666m的伶仃航道桥，二是位于贵州六盘水的主跨1250m的大河特大桥。目前，国内外已建成的和在建的三跨连续体系的悬索桥均采用钢结构主梁。虽然三跨连续体系的悬索桥具有很强的优越性，但因主梁与桥塔之间不设置铰接支撑，连续通过桥塔的主梁，在桥塔区域会产生很大的负弯矩，这就导致主梁在桥塔区域的截面必须显著增大。若受建设条件限制，边跨主梁跨径较短，则边跨主梁对中跨主梁的压重作用较小，从而导致主跨主梁的内力和变形增大、边跨主梁端部过渡墩的负反力增大、吊索的内力变化幅度增大、主梁和吊索的疲劳性能降低。此外，若主跨和边跨全部采用钢结构，桥梁的造价较高，桥梁整体刚度较小、阻尼很低，桥梁的静动力稳定性较差。因此，需要研究结构刚度大、阻尼大、稳定性好、行车舒适性好、抗疲劳性能好、施工安全性好、经济性好的新型三跨连续悬索桥方案。公开内容(一)要解决的技术问题本专利技术针对传统钢结构主梁三跨连续悬索桥结构整体刚度小、阻尼低、稳定性差，而且桥塔区域主梁截面大、过渡墩负反力大、主梁和吊索的疲劳性能差、工程总体经济性差等特点，提出一种新型的混合组合梁三跨连续悬索桥，以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种混合组合梁三跨连续悬索桥，包括：两个桥塔，作为悬索桥的支撑结构，设置于桥体两侧，两个桥塔之间的桥体为悬索桥主跨，两个桥塔外侧的桥体为边跨；钢主梁，位于桥体中央；两个钢-混凝土主梁，一端固结于刚主梁，另一端放置在过渡墩的顶部；两个主缆，作为主要的承重构件的索缆，位于桥体纵向两侧，每个主缆分别支撑在两个桥塔的顶端，并且其两端固定在两个锚碇上，实现对钢主梁、钢-混凝土主梁的承重；多个吊索，竖直地连接于主缆与钢主梁、主缆与钢-混凝土主梁之间，用于将该桥的钢主梁、钢-混凝土主梁悬吊在主缆上；两个过渡墩，竖直地设置于桥体两端部下方，即两个钢-混凝土主梁外侧的端部下方，用于支撑所述两个钢-混凝土主梁外侧的端部；两个锚碇，分别设置于悬索桥的两侧，用于锚固主缆。在本专利技术一些实施例中，所述钢主梁的顶板及下部底板均为钢结构，所述钢-混凝土主梁的顶板为混凝土结构，下部底板为钢结构。在本专利技术一些实施例中，当所述钢主梁的一端位于主跨，且未达到其近侧桥塔处时，与之相连的钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的全部长度上并越过其近侧桥塔与钢主梁梁端固结；当所述钢主梁的一端位于其近侧桥塔处时，与之相连的钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的全部长度上；当所述钢主梁的一端越过其近侧桥塔而伸入相应侧边跨时，所述钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的部分长度上。在本专利技术一些实施例中，所述桥梁主梁沿桥跨长度为L，两侧边跨的长度分别为l1、l2，钢主梁的长度为s，两侧钢-混凝土主梁的长度分别为s1、s2；其中，s1+s2+s＝L，确定s、s1、s2的条件包括：在汽车活载、温度、风荷载组合作用下，桥梁主跨L/4处主梁的竖向挠度极大值dmax反映桥梁的竖向刚度，桥梁主梁沿桥跨L的竖向弯曲应变能极大值Umax反映桥梁的竖向整体受力性能，上述参数dmax及Umax均取得极小值。在本专利技术一些实施例中，所述确定混合组合梁三跨连续悬索桥的钢主梁及其两侧钢-混凝土主梁长度s、s1、s2的条件还包括：当参数dmax、Umax不能同时取得极小值时，以dmax取得极小值为优先判别条件，并在此基础上，进一步综合施工安全性能、施工质量、施工进度、工程造价多种因素，从而确定连接位置。在本专利技术一些实施例中，所述确定混合组合梁三跨连续悬索桥的钢主梁及其两侧钢-混凝土主梁长度s、s1、s2的条件还包括：所述dmax根据有限单元法，采用能够充分考虑几何非线性、材料非线性效应的分析软件计算确定；所述Umax根据以下公式确定：式中，M(x)、M(x1)、M(x2)分别为已知s、s1、s2时，主梁在x、x1、x2位置处的弯矩；E(x)I(x)、E(x1)I(x1)、E(x2)I(x2)分别为已知s、s1、s2时，主梁在x、x1、x2位置处的抗弯刚度。在本公开一些实施例中，所述混合组合梁三跨连续悬索桥的主缆和钢主梁之间沿桥跨方向安装K对中央扣(K为自然数)，其两端分别固结于主缆和钢主梁，并布置在悬索桥主跨的中间区域，K的设计取值需综合考虑吊索的受力性能、钢-混凝土主梁的梁端位移、经济性等因素。在本公开一些实施例中，所述混合组合梁三跨连续悬索桥的钢主梁或钢-混凝土主梁的两侧安装宽度为b1的水平气动翼板，为桥梁提供气动阻尼，并可兼作桥梁的检修道使用，其布置在悬索桥主跨的跨中区域，其长度s3的设计取值需综合考虑桥梁的气动性能、经济性等因素。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术混合组合梁三跨连续悬索桥至少具有以下有益效果其中之一：(1)由于边跨的全部长度或部分长度采用钢-混凝土主梁，边跨主梁的刚度和重量大，从而可以显著提高桥梁的结构刚度，减小主跨钢主梁的内力和变形，减小甚至避免边跨主梁端部的过渡墩出现负反力，并可以减小吊索的内力变化幅度，提高吊索的抗疲劳性能；(2)由于边跨的全部长度或部分长度采用钢-混凝土主梁，结构的阻尼也显著增大，从而可以提高桥梁施工阶段和运营期间的气动稳定性，提高运营期间的行车舒适性，并可以显著提高桥梁主梁架设期间抵抗温度作用、大风等静动力荷载的能力，提高主梁施工架设期间的安全性；(3)钢主梁及两侧钢-混凝土主梁长度s、s1、s2的确定，通过桥梁主跨L/4处主梁的竖向挠度极大值dmax、桥梁主梁沿桥跨L的竖向弯曲应变能极大值Umax等两个反映桥梁竖向刚度和竖向整体受力性能的指标均取得极小值进行判别，从而可以最大限度的发挥钢材和混凝土材料的效能，显著节约工程造价；(4)悬索桥主跨的跨中区域安装K对中央扣，能够显著减小跨中短吊索的弯折变形，从而提升跨中短吊索疲劳耐久性；而且还能够有效提高悬索桥的反对称扭转刚度，提高桥梁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种混合组合梁三跨连续悬索桥，包括：两个桥塔(1)，作为悬索桥的支撑结构，设置于桥体两侧，两个桥塔(1)之间的桥体为悬索桥主跨，两个桥塔(1)外侧的桥体为边跨；钢主梁(2)，位于桥体中央；两个钢‑混凝土主梁(3)，一端固接于钢主梁(2)，另一端放置在过渡墩(6)的顶部；两个主缆(4)，作为主要的承重构件的索缆，位于桥体纵向两侧，每个主缆(4)分别支撑在两个桥塔(1)的顶端，并且其两端固定在两个锚碇(7)上，实现对钢主梁(2)、钢‑混凝土主梁(3)的承重；多个吊索(5)，竖直地连接于主缆(4)与钢主梁(2)、主缆(4)与钢‑混凝土主梁(3)之间，用于将该桥的钢主梁(2)、钢‑混凝土主梁(3)悬吊在主缆(4)上；两个过渡墩(6)，竖直地设置于桥体两端部下方，即两个钢‑混凝土主梁(3)外侧的端部下方，用于支撑所述两个钢‑混凝土主梁(3)外侧的端部；两个锚碇(7)，分别设置于悬索桥的两侧，用于锚固主缆(4)。

【技术特征摘要】
1.一种混合组合梁三跨连续悬索桥，包括：两个桥塔(1)，作为悬索桥的支撑结构，设置于桥体两侧，两个桥塔(1)之间的桥体为悬索桥主跨，两个桥塔(1)外侧的桥体为边跨；钢主梁(2)，位于桥体中央；两个钢-混凝土主梁(3)，一端固接于钢主梁(2)，另一端放置在过渡墩(6)的顶部；两个主缆(4)，作为主要的承重构件的索缆，位于桥体纵向两侧，每个主缆(4)分别支撑在两个桥塔(1)的顶端，并且其两端固定在两个锚碇(7)上，实现对钢主梁(2)、钢-混凝土主梁(3)的承重；多个吊索(5)，竖直地连接于主缆(4)与钢主梁(2)、主缆(4)与钢-混凝土主梁(3)之间，用于将该桥的钢主梁(2)、钢-混凝土主梁(3)悬吊在主缆(4)上；两个过渡墩(6)，竖直地设置于桥体两端部下方，即两个钢-混凝土主梁(3)外侧的端部下方，用于支撑所述两个钢-混凝土主梁(3)外侧的端部；两个锚碇(7)，分别设置于悬索桥的两侧，用于锚固主缆(4)。2.根据权利要求1所述的混合组合梁三跨连续悬索桥，所述钢主梁(2)的顶板及下部底板均为钢结构，所述钢-混凝土主梁(3)的顶板为混凝土结构，下部底板为钢结构。3.根据权利要求2所述的混合组合梁三跨连续悬索桥，当所述钢主梁(2)的一端位于主跨，且未达到其近侧桥塔(1)处时，与之相连的钢-混凝土主梁(3)设置于相应侧边跨的全部长度上并越过其近侧桥塔(1)与钢主梁(2)梁端固结；当所述钢主梁(2)的一端位于其近侧桥塔(1)处时，与之相连的钢-混凝土主梁(3)设置于相应侧边跨的全部长度上；当所述钢主梁(2)的一端越过其近侧桥塔(1)而伸入相应侧边跨时，所述钢-混凝土主梁(3)设置于相应侧边跨的部分长度上。4.根据权利要求3所述的混合组合梁三跨连续悬索桥，所述悬索桥主梁沿桥跨长度为L，两侧边跨的长度分别为l1、l2，钢主梁(2)的长度为s，两侧钢-混凝土主梁(3)的长度分别为s1、s2；其中，s1+s2+s＝L，确定s、s1、s2的条件包括：在汽车活载、温度、风荷载组合作用下，桥梁主跨L/4处主梁的竖向挠度极大值dmax反映桥梁的竖向刚度，桥梁主梁沿桥跨L的竖向弯曲应变...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘高，张喜刚，高衡，付佰勇，李冲，刘天成，梅刚，王策，
申请(专利权)人：中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11