连续缆拱桥制造技术

本发明专利技术公开一种连续缆拱桥，主要由主拱、边拱、主缆、吊索、矮塔和主梁组成；矮塔设在主拱和边拱相交处；在主拱的拱脚、边拱的拱脚以及矮塔的下方设有基础墩台；主缆的两端分别锚固在桥梁两侧的边拱的拱脚上，并且矮塔的顶部支撑主缆；主拱和主梁之间、边拱与主梁之间以及主拱区域的主缆与主梁之间均分别布置设有吊索，使主梁的一部分荷载传至主缆，另一部分荷载传至主拱、边拱，减轻主拱、边拱受力，增加主拱及边拱的稳定性。主缆的水平分力参与平衡边拱产生的水平推力，主拱的水平推力则由边拱的水平推力平衡，本发明专利技术的连续缆拱桥受力合理，具有承载力高、跨越能力大、经济效益好、外形美观等优点，特别适用于软土地区及应用于多功能桥梁。

Continuous cable arch bridge

The invention discloses a continuous cable arch bridge, mainly composed of the main arch, side arch, cable, sling, short tower and girder; low tower in the main arch and side arch at the intersection; at the foot of arch arch arch, side arch and below the low tower with foundation pier; both ends of the main cable were anchored on the bridge on both sides of the side arch of the foot arch, and the top support of Extradosed cable; between the main arch and girder side arch and girder and arch area of the main cable and beam are respectively arranged with a sling, so that the main beam part of the load to the main cable, the other part of the load to the the main arch, side arch, arch, side arch reduce stress, increase the stability of the main arch and side arch. Horizontal thrust of horizontal component of cable tension in the balance of the side arch caused by horizontal thrust balance horizontal thrust arch by the side arch, continuous cable arch bridge of the invention has reasonable stress, high span, advantages of capacity, good economic benefit, beautiful appearance and bearing capacity, especially suitable for soft soil and its application in multi function bridge.

【技术实现步骤摘要】
连续缆拱桥
本专利技术属于一种拱桥与悬索结构的协作体系，具体涉及了一种连续缆拱桥。
技术介绍
拱结构是受压为主，拱桥的主要承重结构是拱圈或拱肋。它在竖向荷载作用下，桥墩或桥台将承受水平推力。而这种水平推力将显著抵消荷载所引起在拱圈(或拱肋)内的弯矩作用，所以其与同等跨度的梁相比，拱的弯矩和挠度要小的多。拱桥跨越能力较大、对地形适应能力强、造价经济且外形也较美观，其在桥梁结构当中应用相当广泛。拱桥在我国的应用有着悠久的历史,取得过辉煌的成就，极具代表性的是建于公元605年左右的赵州石拱桥。随着材料的更新拱桥的跨度也在逐渐增加。目前拱桥按主拱的建筑材料划分的4类拱桥的跨径纪录均在中国,它们分别是主跨径146m的山西丹河新桥(石拱桥)、主跨径420m的万州(县)长江大桥(钢筋混凝土拱桥)、主跨径460m的巫峡长江大桥(钢管混凝土拱桥)和主跨径552m的重庆朝天门大桥(钢拱桥)。由此可以看出尽管材料的改进会提高拱桥的跨径，但是这种提高是有局限的，拱桥本身的受力形式决定了其跨越能力不会太大。随着拱桥的跨径增加，其自重和水平推力会增大，从而导致拱桥的下部结构工程量增大，施工费用增高；另外拱桥的稳定性也会随着跨径的增加而降低，所以其在大跨径桥梁中已不具优势，甚至不适用。悬索桥结构具有受力性能好、跨越能力大、轻巧美观、抗震能力强、结构形式多样及对地形适应能力好等特点，在许多跨越大江大河、高山峡谷、海湾港口等交通障碍物时，往往作为首选的桥型。悬索桥主要是由主塔、主缆、加劲梁、吊杆、鞍座、索夹、锚碇等构件组成，根据是否存在锚碇可划分为地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。其中自锚式悬索桥主缆锚固于加劲梁上，但由于其自身结构上的限制难以应用到特大跨径的悬索桥上。通常，在大跨径桥梁的选型上，更适合修建地锚悬索桥。但是在一般常规式的地锚式悬索桥，需要建造体积庞大的锚碇来锚固缆索，这就造成在地质情况差的地方，锚碇结构的基础工程量非常大，往往成为工程的难点；地锚式悬索桥锚碇和锚碇基础占有工程造价的相当可观部分，成为影响悬索桥结构经济性的重要方面；在城市地区或旅游区，修建体积庞大的锚碇，对环境美观也会产生负面影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供了一种结合拱桥及悬索结构的优点、桥面系荷载由拱肋和缆索共同承担的连续缆拱桥。缆索既是承载构件，又起到完全平衡或部分平衡拱肋所产生的水平推力的作用。本专利技术的连续缆拱桥受力合理，具有承载力高、跨越能力大、经济效益好、外形美观等优点，特别适用于软土地区及应用于多功能桥梁。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种连续缆拱桥，主要由主拱、边拱、主缆、吊索、矮塔和主梁组成；所述的矮塔设在主拱的拱脚和边拱的拱脚相交处；在主拱的拱脚、边拱的拱脚以及矮塔的下方设有基础墩台；所述的主缆的两端分别锚固在桥梁两侧的边拱的拱脚上，并且矮塔的顶部支撑主缆；所述的主拱和主梁之间、边拱与主梁之间以及主拱区域的主缆与主梁之间均分别布置设有吊索，使主梁的一部分荷载由主缆与主梁之间的吊索传至主缆，另一部分荷载由主拱、边拱和主梁之间的吊索传至主拱、边拱，减轻了主拱、边拱受力，增加主拱、边拱的稳定性；主缆的水平分力参与平衡边拱产生的水平推力，主拱的水平推力则由边拱的水平推力平衡。在本专利技术中，作用于主梁上的荷载遵循以下传力路径：主梁→吊索→主拱、边拱和主缆→矮塔和基础墩台→平衡或部分平衡。主跨荷载由主拱和主缆共同承担，边跨荷载完全由边拱承担，边拱既是承重构件，又起到锚碇的作用；缆既是承重构件，又起到系杆作用。在恒载作用下，边拱产生的水平推力和背索水平张力在边拱拱脚处平衡，主拱产生的水平推力、边拱产生的水平推力、矮塔传下来的水平力(矮塔为偏心塔时有此项)三者在主拱拱脚处平衡，结构处于无推力状态；在活载作用下，基础墩台承受推力并由大地平衡。当边跨跨径较小时，需要通过增大背索张力来保证矮塔只受竖向力作用，但增大背索张力会使得背索的竖向分力迅速增大，而增大施工成本。因此，在这种情况下可将矮塔设置为偏心塔，在保证矮塔弯矩为零的前提下，可使背索张力保持不变，从而减小边拱的基础墩台的负担。进一步说明，主缆和主梁之间的吊索以及主拱和主梁之间的吊索相互错开布置。同一侧的吊索相互错开均匀布置，主拱和主缆平均分担桥面系的荷载，是本专利技术的优选方案。本专利技术总体构思下，可以根据实际情况，即根据主拱产生的水平推力与主缆的水平张力的差值来合理调整吊杆的布置方式，使主拱和主缆共同分担桥面系的荷载即可。进一步说明，所述的主拱和边拱不倾斜时，为普通拱；所述的主拱和边拱向内倾斜时，为提篮拱。进一步说明，所述的主拱和边拱为钢结构、混凝土结构或者钢混组合结构；所述的主缆和吊索均分别采用钢绞线；所述的基础墩台为钢筋混凝土结构。进一步说明，所述的主拱的拱脚、边拱的拱脚以及矮塔的底部均与基础墩台固结。进一步说明，所述的矮塔采用通常塔或者偏心塔。本专利技术的优点：1.本桥在保持拱桥优越性的前提下，拱既是承重构件，又起到锚碇的作用；缆既是承重构件，又起到系杆作用。桥面系的荷载由缆索和拱肋共同承担，减轻了拱肋受力及变形，从而减少了拱肋截面面积，同时拱肋产生的水平推力也大幅度减少。2.缆索对稳定性较差的拱圈起到了卸载作用，且该体系的非保向力效应更为显著，这使结构的稳定性大幅度增加，为拱结构跨度的提升提供了新的有效途径。3.缆拱桥受力合理，具有承载力高、跨越能力大、经济效益好、外形美观等优点，特别适用于软土地区及多功能桥梁。4.施工方便，工期短。附图说明图1中本专利技术的立面图。图2-图5是连续缆拱桥受力分析图。附图标记：1-主拱；2-边拱；3-主缆；4-吊索；5-矮塔；6-主梁。具体实施方式力学及其结构原理结合图2-图5对本专利技术的力学及其结构原理进行说明：1.连续缆拱桥受力特征主跨荷载由拱肋和缆索共同承担，边跨荷载完全由拱肋承担，拱既是承重构件，又起到锚碇的作用；缆既是承重构件，又起到系杆作用。在恒载作用下，边拱产生的水平推力和背索水平张力在边拱拱脚处平衡，主拱产生的水平推力、边拱产生的水平推力、矮塔传下来的水平力(当矮塔为偏心矮塔时有此项)三者在主拱拱脚处平衡，结构处于无推力状态；在活载作用下，墩台承受推力并由大地平衡。2.偏心矮塔力学原理当主缆与矮塔的左右两边的夹角不一样时，矮塔会受到一个较小水平力和一个较大竖向力的共同作用，如图2所示，FX为矮塔所受的水平力，Fy为矮塔所受的竖向力，L0为矮塔顶部顺桥向方向截面的长度，为简化计算，忽略矮塔自重，现分析如下：如图2所示，对形心点取矩，由合力矩为零可推出矮塔的合力偏心线方程：则矮塔顺桥向方向的任意截面长度为：L(z)＝2f(z)+L0(2)将(1)式代入(2)式可知：若保持矮塔的面积A不变则可推出矮塔的宽度线函数为：分析表明，当矮塔形心线满足(1)式时，矮塔在如图2所示的外力作用下，处于无弯矩状态而只受轴向力作用。在不考虑矮塔自重情况下，其偏心线为线性函数，若保持矮塔截面面积不变，其宽度线为双曲线(如图3所示)，可保证材料得到充分的利用。当考虑矮塔自重时，分析如下：在考虑矮塔自重时，同样保持面积A不变，假设矮塔高为H。如图4所示，将墩台等分成n等分，每一个窄条曲边梯形用窄条矩形近似，每一个矩形的长度为：如图5所示，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续缆拱桥，其特征在于：主要由主拱（1）、边拱（2）、主缆（3）、吊索（4）、矮塔（5）和主梁（6）组成；所述的矮塔（5）设在主拱（1）的拱脚和边拱（2）的拱脚相交处；在主拱（1）的拱脚、边拱（2）的拱脚以及矮塔（5）的下方设有基础墩台；所述的主缆（3）的两端分别锚固在桥梁两侧的边拱（2）的拱脚上，并且矮塔（5）的顶部支撑主缆（3）；所述的主拱（1）和主梁（6）之间、边拱（2）与主梁（6）之间以及主拱（1）区域的主缆（3）与主梁（6）之间均分别布置设有吊索（4），使主梁（6）的一部分荷载由主缆（3）与主梁（6）之间的吊索传至主缆（3），另一部分荷载由主拱（1）、边拱（2）和主梁（6）之间的吊索传至主拱（1）、边拱（2），减轻了主拱（1）、边拱（2）受力，增加主拱（1）、边拱（2）的稳定性；主缆（3）的水平分力参与平衡边拱（2）产生的水平推力，主拱（1）的水平推力则由边拱（2）的水平推力平衡。

【技术特征摘要】
1.一种连续缆拱桥，其特征在于：主要由主拱（1）、边拱（2）、主缆（3）、吊索（4）、矮塔（5）和主梁（6）组成；所述的矮塔（5）设在主拱（1）的拱脚和边拱（2）的拱脚相交处；在主拱（1）的拱脚、边拱（2）的拱脚以及矮塔（5）的下方设有基础墩台；所述的主缆（3）的两端分别锚固在桥梁两侧的边拱（2）的拱脚上，并且矮塔（5）的顶部支撑主缆（3）；所述的主拱（1）和主梁（6）之间、边拱（2）与主梁（6）之间以及主拱（1）区域的主缆（3）与主梁（6）之间均分别布置设有吊索（4），使主梁（6）的一部分荷载由主缆（3）与主梁（6）之间的吊索传至主缆（3），另一部分荷载由主拱（1）、边拱（2）和主梁（6）之间的吊索传至主拱（1）、边拱（2），减轻了主拱（1）、边拱（2）受力，增加主拱（1）、边拱（2）的稳定性；主缆（3）的水平分力参与平衡边拱（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢肖礼，王波，孙长军，覃霞，郝天之，蒙立和，向桂兵，喻泽成，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：广西,45