本发明专利技术涉及一种单索面斜拉桥的加固结构，该加固结构具有在每一桥塔(3)前后的主梁(1)的腹板两侧对称且垂直向外延伸的悬臂梁(7)，该悬臂梁(7)与经过桥塔(3)轴线的横垂面之间的距离为桥面宽度的1.1～1.2倍，它的延伸端与主梁(1)边缘的距离为150cm～250cm；每一悬臂梁(7)的外端部与桥塔(3)和桥墩(2)之间分别锚固有形状记忆合金拉索(5)，其中，所述形状记忆合金拉索(5)与桥塔(3)之间的锚固点离主梁(1)上表面的高度为桥面宽度的1～3倍，所述形状记忆合金拉索(5)与桥墩(2)之间的锚固点离主梁(1)下表面的高度为桥面宽度的0.2～1倍。本发明专利技术的加固结构可有效的抑制单索面斜拉桥主梁的扭转振动。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及现有桥梁的加固结构，具体涉及一种现有斜拉桥动力性能的加固结构。
技术介绍
桥梁是一种永久性建筑物，随着时间的推移、环境的变迁以及车流量和通行车辆吨位的增大，原结构的薄弱环节就会显现出来。因此在现有技术中，为了延长现有桥梁的服役寿命、改善使用性能所采用的加固方案主要有两类，一是结构损伤的修复，二是受力构件的补强，如，本专利技术人之一在前申请并授权的申请号为200810219685. 3和200810219686.8 的专利技术专利方案就属于前者，公开号为CN102140780A的专利技术专利申请方案就属于后者。单索面斜拉桥是一种常见的桥梁型式，这种桥梁通常设有桥塔，主梁位于桥塔与桥墩间，桥塔和主梁之间设斜拉索，这些拉索均位于单索斜拉桥的桥中线所在的铅垂面上， 该类桥梁造型简约美观、视野开阔，因而被工程界广泛使用。由以上描述可见，该结构本身就存在以下的不足在地震、风载或汽车行走产生的偏载作用下，桥梁容易产生以桥轴线为中心的扭转振动，并且桥宽度越大，扭转振动的幅度就越大，既影响行车的舒适度，也影响桥梁自身的安全。因此对于单索面斜拉桥来说，如果也采用补强受力构件的方案来进行加固，显然是难以解决其扭转振动的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种单索面斜拉桥的加固结构，该加固结构简单，投资省、减振效果突出。本专利技术解决该技术问题所采用的技术方案是一种单索面斜拉桥的加固结构，该加固结构是沿所述斜拉桥的长度方向，在每一桥塔前后的主梁的腹板两侧分别对称且垂直向外延伸一悬臂梁，该悬臂梁与经过桥塔轴线的横垂面之间的距离为桥面宽度的1. 1 1.2倍，它的延伸端与主梁边缘的距离为 150cm 250cm ；每一悬臂梁的外端部与桥塔和桥墩之间分别锚固有形状记忆合金拉索，其中，所述形状记忆合金拉索与桥塔之间的锚固点离主梁上表面的高度为桥面宽度的1 3 倍，所述形状记忆合金拉索与桥墩之间的锚固点离主梁下表面的高度为桥面宽度的0. 2 1倍。所述的形状记忆合金拉索的一个优选方案是选用NiTi形状记忆合金拉索。本专利技术所述形状记忆合金拉索由拉索和配套的冷铸锚具组成；所述的冷铸锚具主要由锚杯和连接筒组成，其中，所述锚杯为圆柱形，其体内设有与所述圆柱形同轴的锥形孔，所述连接筒由端面积较小的一头伸进所述的锥形孔并与锚杯螺纹连接，所述的拉索从另一端伸进连接筒并延伸至所述的锥形孔内，其每一根NiTi合金丝的端部均固定在位于所述锥形孔内的一锚板上，所述锚板为圆锥盘，其外径与所述锥形孔横截面较大的一头相匹配；所述的锚杯的外壁上螺纹连接一螺母。为了防止由多根NiTi合金丝拼组在一起的拉索松散，所述的拉索上设有若干个索夹，该索夹由两个半圆柱筒组成，并由螺栓固定在一起。本专利技术的加固结构的具体实施方法如下1、收集影响待加固的单索面斜拉桥舒适性指标的主要结构参数，如，跨径、桥宽、 桥塔高度、桥墩高度等。2、拟定加固要求和控制目标，如，单索面斜拉桥在偏心车辆荷载作用下的斯佩林 (Sperling)舒适性指标。3、进行加固设计。首先对待加固单索面斜拉桥进行有限元软件分析，判断待加固斜拉桥是否已达到所拟定的控制目标；若未达到便按本专利技术所述的加固结构进行加固设计。4、加固设计方案校核。建立加固设计方案的有限元模型并进行分析，再判断分析结果是否达到所拟定的控制目标，若未达到便改变所述形状记忆合金拉索的锚固点及其规格和根数进行修正，然后再进行校核，直至达到所拟定的控制目标。5、将经过校核达到所拟定的控制目标的加固设计方案确定为待加固斜拉桥的加固方案并付诸实施。本专利技术所述的加固结构，其中所述的形状记忆合金拉索与主梁和桥塔以及形状记忆合金拉索与主梁和桥墩均形成了一个稳定的三角形结构，当桥梁在汽车偏载荷作用或地震产生的扭转振动时，位于偏载一侧与桥塔锚固的形状记忆合金拉索以及位于对侧的与桥墩锚固的形状记忆合金拉索均受拉，由其阻尼作用将主梁的扭转振动转换成热能而耗散， 从而有效地降低了主梁的扭转振动的幅度。可见，本专利技术所述加固结构无论是与现有更换直径较大的拉索的方案相比，还是与现有给桥梁施加体外预应力的方案相比，不但耗材显著减少，而且施工简单、节省人力。附图说明图1为本专利技术所述的单索面斜拉桥的加固结构的一个具体实施例的结构示意图。图2图1所示实施例中桥塔部分的纵向局部放大图。图3为图1所示实施例中桥塔部分的横向局部放大图。图4为图1所示实施例中桥塔部分的俯视局部放大图。图5为图1所示实施例中桥塔部分的仰视局部放大图。图6为本专利技术所述的冷铸锚具的一个具体结构示意图。图7为本专利技术所述的冷铸锚具与桥塔之间的一种连接结构示意图。图8为本专利技术所述的冷铸锚具与桥墩之间的一种连接结构示意图。图9为本专利技术所述的冷铸锚具与悬臂梁之间的一种连接结构示意图。图10和图11为本专利技术所述的索夹的一种结构示意图，其中，图10为主视图，图11 为图10的A-A剖视图。图12为图10和图11所示的索夹的一个使用状态图。图13为本专利技术所述的悬臂梁的一个结构示意图。图14为实施本专利技术的加固结构的流程框图。图15 图18为图1所示单索面斜拉桥加固前的有限元模型图，其中，图15为单索面斜拉桥桥体的有限元计算模型；图16为桥塔侧倾振型图；图17为主梁扭转振型图；图 18主梁竖弯振型图。图19为本专利技术所述的NiTi记忆合金拉索的有限元计算模型。图20为本专利技术所述的NiTi形状记忆合金拉索在3%初应变下力与位移滞回曲线。图21 图M为图1所示单索面斜拉桥添加NiTi形状记忆合金拉索后的有限元模型图，其中，图21为单索面斜拉桥桥体的有限元计算模型；图22为桥塔侧倾振型图；图 23为主梁扭转振型图；图M主梁竖弯振型图。具体实施例方式参见图14，本专利技术的加固结构的实施步骤如下所述。1、收集待加固的单索面斜拉桥的结构参数参见图1 图5，本实施例中的待加固的单索面斜拉桥为独塔单索面斜拉桥，桥塔 3两侧的斜拉索19呈辐射状斜拉于桥塔3与主梁1之间；塔、墩、梁固结，其结构参数如下 跨径组合为(139+106)m，塔高69m，主梁1采用单箱三室箱型断面，主梁1的顶板宽度(即桥面宽度)33. 5m,底宽4. 5m,主梁高3. 5m ；桥塔3和主梁1采用C55混凝土建造。2、拟定加固要求此处以单索面斜拉桥在偏心车辆荷载作用下的斯佩林(Sperling)舒适性指标为控制目标，加固后，该指标应该达到设定标准。其中，所述的斯佩林舒适性指标是体现行车过程中人的舒适性感受的一个指标，其评价标准如表1所示(表中wz表示舒适度指标值)。依据上述原则，本例按《公路工程技术标准》(JTJ001-97)定义的挂车_120作为产生偏载的行车荷载，行驶速度为70Km/h，拟定斯佩林舒适性指标的设定标准为wz < 1。(1)待加固斜拉桥的振动响应分析、舒适度校核①利用ANSYS软件建立待加固的单索面斜拉桥有限元计算分析模型(参见图 15)；②对斜拉桥进行振动响应分析，计算斜拉桥在偏心车辆荷载作用下的斯佩林舒适性指标，并将计算结果与步骤2中的设定标准进行比较，判断是否需要加固。其中，斯佩林舒适性指标计算公式为Wz =2.7 X^Z3Z2F(Z)⑴(I)式中，Z为振动幅值(mm) ；f为行车振动卓越频率(Hz) ；F(f)为频率修正系数， 对本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张俊平，刘爱荣，汪荷玲，禹辉君，程方杰，
申请(专利权)人：广州大学，
类型：发明
国别省市：
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