一种大跨径桥梁 |
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| 申请号 | CN201811016600.1 | 申请日 | 2018-08-23 | 公开(公告)号 | CN110857548A | 公开(公告)日 | 2020-03-03 |
| 申请人 | 张发林; | 发明人 | 张发林; | ||||
| 摘要 | 一种大跨径 桥梁 ，涉及一种桥梁的主塔、 斜梁 、斜拉索、悬索、吊索和桥肋的结构。桥肋包括桥体为 水 平延伸的桥体的桥肋和拱形结构拱圈的拱肋。其结构为在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹 角 位置 从承台(2)伸出有斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁 连杆 (13)水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁(10)上部，斜梁吊索(12)的一端锚固于斜梁(10)下部，另一端锚固于近跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于中跨和远跨桥体的桥肋(4)。从承台伸出的斜梁在同等条件下有利于增大桥体的 稳定性 、跨度或降低材料成本等。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种大跨径桥梁，其特征是，其结构由主塔、斜梁、连杆、斜拉索、悬索、吊索、拱圈、桥肋、锚跨斜拉索等构件组成，斜拉索(5)是通过斜梁(10)锚固于两侧的主塔(3)，在主塔(3)和桥体桥肋之间夹角位置从承台(2)伸出有斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁的上部(10)，斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11)一端锚固于斜梁的下部，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋，悬索(7)的两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋和地锚(9)。 |
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| 说明书全文 | 一种大跨径桥梁技术领域背景技术[0002] 桥梁是陆路交通最关键的一个环节，近现代桥梁建造技术的进步带动了陆路交通的高速发展，跨径是桥梁建造最大的难点之一，在某些困难地段，其成了不可逾越的障碍。目前的桥梁结构类型有拱桥、斜拉索、悬索及拱桥和斜拉索结合的复合式桥梁四种类型，其中拱桥的最大单跨为497m，斜拉索的最大单跨为1490多米，悬索桥的跨度记录约为2000m，目前还没有超过上述跨度极限的桥梁和技术。 发明内容[0004] 本发明要解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大跨径桥梁，其结构由主塔、斜梁、连杆、斜拉索、悬索、吊索、拱圈、桥肋、锚跨斜拉索等构件组成。其结构为斜拉索一端锚固于两侧主塔的锚点，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋，悬索的两端分别锚固于两侧主塔，从悬索中部引出的吊索一端锚固于悬索，另一端垂直锚固于远跨(即中部)桥体的桥肋，锚跨斜拉索一端锚固于主塔，另一端锚固于岸端桥体的桥肋和地锚。桥体的近跨和中跨运用斜拉索斜吊有利于充分利用斜拉索刚性好、受力点之间经过的路径短、斜拉索与桥体桥肋之间的夹角较大的特点，另一方面悬索悬吊桥体的中部位置又利用了悬索适合远吊的特点。 [0005] 优选的，上述一种大跨径桥梁，斜拉索是通过斜梁锚固于两侧的主塔，其结构为在主塔和桥体之间夹角位置从承台伸出有斜梁，斜拉索的一端锚固于主塔，另一端锚固于斜梁的上部，斜梁吊索和斜梁斜拉索一端锚固于斜梁的下部，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋，悬索的两端分别锚固于斜梁的顶端，从悬索中部引出的吊索一端锚固于悬索，另一端垂直锚固于远跨(即中部)桥体的桥肋，锚跨斜拉索一端锚固于主塔，另一端锚固于岸端桥体的桥肋和地锚。 [0006] 进一步的，上述的斜梁式桥梁，在主塔和桥体之间夹角位置从承台伸出有一斜梁或两根及以上的斜梁，悬索的两端分别锚固于斜梁的顶端。悬索两端锚固于斜梁的顶端有利于缩短悬索的长度和增加悬索的抗风摆能力；在同等的主塔高度和跨度条件下，斜梁的运用有利于增大斜梁吊索和斜梁斜拉索与桥体桥肋的夹角，斜梁吊索与桥体桥肋的夹角为直角，夹角的增大有利于增大斜梁吊杆和斜梁斜拉索沿垂直方向的分力，以及同等夹角条件下增大桥梁的跨度，同理在同等跨度条件下有利于降低主塔的高度，高度的降低有利于节约材料和对高空空域的占位，斜梁的导入还有利于缩短终端受力点间的距离，距离的缩短有利于增大桥梁桥体的平稳性。 [0007] 优选的，上述一种大跨径桥梁，其主塔为两侧内拱形主塔，两侧内拱形主塔两侧臂的臂斜拉索和臂吊索的一端锚固于主塔，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋，臂吊索与桥体的桥肋之间为垂直锚固，主塔两臂的拱圈内圈有臂内连杆垂直或交叉连接加固，臂与臂之间有臂连杆水平或交叉连接，悬索的两端分别锚固于两侧内拱形主塔，从悬索中部引出的吊索一端锚固于悬索，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋。当主塔的一端受力时，臂内连杆以抗压的形式防止臂变形，同时通过臂连杆把受力传递给对侧的臂，此时对侧臂的臂内连杆以均匀的内应力由两端向中间收缩，臂的拱形结构优势和臂内连杆的均匀内应力均得以实现。两侧内拱形主塔对于增大桥梁桥体的平稳性、跨度、降低主塔的高度和节约材料方面的优越性与上述斜梁式桥梁类同。 [0008] 上述一种大跨径桥梁的桥肋包括桥体为水平延伸的桥体的桥肋(主梁)和拱形结构拱圈的拱肋。当桥肋为拱形结构拱圈的拱肋时，即为拱桥、斜拉索(或吊索)、悬索三合一或二合一式桥梁，斜拉索(或吊索)的一端锚固于主塔，另一端锚固于近跨拱圈的拱肋，悬索的两端分别锚固于两侧主塔，从悬索中部引出的吊索一端锚固于悬索，另一端垂直锚固于远跨拱圈的拱肋，拱圈吊索一端锚固于远跨拱圈的拱肋，另一端锚固于桥体桥肋的对应锚点。斜拉索和吊索分别从近跨和远跨减小拱桥的力臂，力臂的减小有利于减小拱圈的截面积，或同等力臂和拱圈截面积条件下增大拱桥拱圈的跨度。 [0009] 本发明的有益效果是，本发明从承台伸出的斜梁和两侧内拱形主塔均有一个从岸端向桥体远跨方向的延伸，此延伸可减小终端受力点之间的距离、增大桥体的稳定性和跨度以及同等跨度条件下降低主塔高度和拱桥拱圈等的材料成本。拱桥、斜拉索、悬索的融合运用，其充分发挥了悬索适合远跨、拱桥稳定性好、斜拉索刚性好的优点，从承台伸出的斜梁和两侧内拱形主塔从岸端向桥体远跨方向的延伸以及斜拉索、吊索从近跨和远跨对拱桥的承力分担可减小拱桥的力臂，在同等条件下有利于增大桥体的稳定性、跨度或降低材料成本等，本发明具有较现有技术单一结构的拱桥、斜拉索和悬索或拱桥和斜拉索复合式的结构更优的技术特性。附图说明 [0010] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 [0011] 图1是本发明一种大跨径桥梁第1个实施例斜拉索和悬索融合的结构示意图。 [0012] 图2是第2个实施例斜梁式斜拉索和悬索融合的结构示意图。 [0013] 图3是斜梁抗风摆结构示意图。 [0014] 图4是斜梁式斜梁吊索和悬索两端分别锚固于斜梁的顶端结构示意图。 [0015] 图5是斜梁式斜梁斜拉索和悬索两端分别锚固于斜梁的顶端结构示意图。 [0016] 图6是斜梁式斜梁吊索和斜梁斜拉索结合及悬索两端分别锚固于斜梁的顶端结构示意图。 [0017] 图7是两侧内拱形主塔臂斜拉索和悬索融合的结构示意图。 [0018] 图8是两侧内拱形主塔臂吊索和悬索融合的结构示意图。 [0019] 图9是两侧内拱形主塔臂吊索、臂斜拉索和悬索融合的结构示意图。 [0020] 图10是拱桥、悬索、斜拉索融合的桥梁结构示意图。 [0021] 图11是拱桥、悬索、斜梁吊索融合的桥梁结构示意图。 [0022] 图12是拱桥、悬索、斜梁吊索和斜梁斜拉索融合的桥梁结构示意图。 [0023] 图13是拱桥、悬索、两侧内拱形主塔臂吊索融合的桥梁结构示意图。 [0024] 图14是拱桥、悬索、两侧内拱形主塔臂吊索和臂斜拉索融合的桥梁结构示意图。 [0025] 图中1.基础，2.承台，3.主塔，4.桥肋，5.斜拉索，6.锚跨斜拉索，7.悬索，8.吊索，9. 地锚，10.斜梁，11.斜梁斜拉索12.斜梁吊索，13.斜梁连杆，14.斜梁连杆，15.两侧内拱形主塔，16.臂内连杆，17.臂连杆，18.臂斜拉索，19.臂吊索，20.拱肋，21.拱圈连杆，22.拱圈吊索。 具体实施方式[0026] 在图1所示实施例是斜拉索和悬索融合的结构示意图，图中斜拉索(5)一端锚固于两侧主塔(3)，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)的两端分别锚固于两侧主塔 (3)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索，另一端垂直锚固于远跨(即中部) 桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4) 和地锚(9)。 [0027] 在图2所示的实施例中，斜拉索(5)是通过斜梁(10)锚固于两侧的主塔(3)，其结构为在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2)伸出有斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁(10) 上部，斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11)一端锚固于斜梁(10)下部，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)的两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索 (6)一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0028] 上述斜梁式桥梁的另一实施例为斜拉索(5)是通过斜梁(10)锚固于两侧的主塔(3)，在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2)伸出有斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁(10) 上部，斜梁吊索(12)一端锚固于斜梁(10)下部，另一端锚固于近跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)的两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于中跨和远跨桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔 (3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0029] 上述斜梁式桥梁的第3个实施例为斜拉索(5)是通过斜梁(10)锚固于两侧的主塔(3)，在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2)伸出有斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁(10) 上部，斜梁斜拉索(11)一端锚固于斜梁(10)下部，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋 (4)，悬索(7)的两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0030] 上述斜梁式桥梁的第4个实施例为斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11)分别锚固于桥体桥肋(4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨锚点而没有悬索的导入。具体的，在主塔(3) 和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2)伸出有一斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13) 水平或交叉连接，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于斜梁(10)的上部，斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11)的一端锚固于斜梁(10)的下部，另一端锚固于桥体桥肋 (4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨的锚点。 [0031] 图3是斜梁抗风摆结构示意图，图中对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，斜梁连杆(13)的水平或交叉连接有利于加强斜梁的抗横向力即抗风摆的能力。 [0032] 在图4所示的实施例，其结构为在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2) 伸出有两根及以上的斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，上下斜梁之间用斜梁连杆(14)连接加固，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于上层斜梁(10)，斜梁吊索(12)一端锚固于下层斜梁，另一端锚固于近跨桥体的桥肋(4)，悬索(7) 两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于中跨和远跨桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0033] 在图5所示的实施例同图4所示实施例，不同的是斜梁(10)的斜梁吊索(12)为斜梁斜拉索(11)。斜梁斜拉索(11)一端锚固于下层斜梁，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋 (4)，悬索(7)两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)。 [0034] 在图6所示的实施例是图4所示实施例和图5所示实施例的融合，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于上层斜梁(10)，斜梁吊索(12)一端锚固于下层斜梁，另一端锚固于近跨桥体的桥肋(4)，斜梁斜拉索(11)一端锚固于下层斜梁的顶端，另一端锚固于中跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)。 [0035] 上述斜梁式桥梁的另一实施例为在主塔(3)和桥体桥肋(4)之间夹角位置从承台(2) 伸出有两根及以上的斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，上下斜梁之间用斜梁连杆(14)连接加固，斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11)分别锚固于桥体桥肋 (4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨锚点而没有悬索的导入。具体的，斜拉索(5) 的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于上层斜梁(10)，斜梁吊索(12)和斜梁斜拉索(11) 的一端锚固于下层斜梁(10)，另一端锚固于桥体桥肋(4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨的锚点。 [0036] 上述一种大跨径桥梁的主塔包括主塔(3)和两侧内拱形主塔(15)，在图7所示实施例，主塔为两侧内拱形主塔，两侧内拱形主塔(15)两侧臂的臂斜拉索(18)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端锚固于近跨和中跨桥体的桥肋(4)，主塔两臂的拱圈内圈有臂内连杆(16)垂直或交叉连接加固，臂与臂之间有臂连杆(17)水平或交叉连接，悬索(7)的两端分别锚固于两侧内拱形主塔(15)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)，锚跨斜拉索(6)一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0037] 在图8所示的实施例同图7所示实施例，不同的是，两侧内拱形主塔(15)两侧臂的臂斜拉索(18)为臂吊索(19)，臂吊索(19)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端垂直锚固于近跨桥体的桥肋(4)。从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于中跨和远跨桥体的桥肋(4)， [0038] 在图9所示的实施例是图7所示实施例的臂斜拉索(18)和图8所示实施例的臂吊索(19) 的融合。两侧臂的臂吊索(19)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端垂直锚固于近跨桥体的桥肋(4)，臂斜拉索(18)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端锚固于中跨桥体的桥肋(4)，悬索(7)的两端分别锚固于两侧内拱形主塔(15)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨桥体的桥肋(4)。 [0039] 上述一种大跨径桥梁的桥肋为拱形结构拱圈的拱肋(20)时，即为为拱桥、斜拉索、悬索融合式桥梁。 [0040] 在图10所示的实施例为拱桥、斜拉索、悬索融合的桥梁，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于拱形结构近跨拱圈的拱肋(20)，悬索(7)的两端分别锚固于两侧主塔(3)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于拱形结构远跨拱圈的拱肋(20)，拱圈吊索(22)一端锚固于远跨拱圈的拱肋(20)，另一端锚固于桥体桥肋(4)对应的锚点，拱形结构拱圈拱肋(20)有拱圈连杆(21)连接，锚跨斜拉索(6) 一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0041] 在图11所示的实施例为拱桥、斜拉索、悬索融合的另一种结构，其结构为在主塔(3) 和拱圈拱肋(20)之间夹角位置从承台(2)伸出有两根及以上的斜梁(10)，对侧斜梁之间为斜梁连杆(13)水平或交叉连接，上下斜梁之间用斜梁连杆(14)连接加固，悬索(7)的两端分别锚固于斜梁(10)的顶端，斜拉索(5)的一端锚固于主塔(3)，另一端锚固于上层斜梁(10)，斜梁吊索(12)的一端锚固于下层斜梁(10)，另一端锚固于近跨拱圈的拱肋(20)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨拱圈的拱肋 (20)，拱圈吊索(22)一端锚固于远跨拱圈的拱肋(20)，另一端锚固于桥体桥肋(4)的对应锚点，拱形结构拱圈拱肋(20)有拱圈连杆(21)连接，锚跨斜拉索(6)一端锚固于主塔 (3)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0042] 上述斜梁式桥梁的另一实施例同图11所示实施例，不同的是斜梁的斜梁吊索(12)为斜梁斜拉索(11)，斜梁斜拉索(11)的一端锚固于下层斜梁(10)，另一端锚固于近跨和中跨拱圈的拱肋(19)。 [0043] 在图12所示的实施例同图11所示实施例，不同的是在斜梁吊索(12)的基础上导入斜梁斜拉索(11)，斜梁斜拉索(11)的一端锚固于下层斜梁(10)的顶端，另一端锚固于中跨拱圈的拱肋(19)。 [0044] 在图13所示的实施例为拱桥、斜拉索、悬索融合的另一种桥梁，其主塔为两侧内拱形主塔(15)，两侧内拱形主塔(15)两侧臂的臂吊索(19)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端垂直锚固于近跨拱圈的拱肋(20)，主塔两臂的拱圈内圈有臂内连杆(16)垂直或交叉连接加固；臂与臂之间有臂连杆(17)水平或交叉连接，悬索(7)的两端分别锚固于两侧内拱形主塔(15)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于远跨拱圈的拱肋(20)，拱圈吊索(22)一端锚固于远跨拱圈的拱肋(20)，另一端锚固于桥体桥肋(4)的对应锚点，锚跨斜拉索(6)一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端锚固于岸端桥体的桥肋(4)和地锚(9)。 [0045] 在图14所示的实施例同图13所示实施例，不同的是在主塔臂吊索(19)的基础上导入臂斜拉索(18)，臂斜拉索(18)的一端锚固于两侧内拱形主塔(15)，另一端锚固于中跨拱圈的拱肋(20)。 [0046] 上述一种大跨径桥梁在图10～图14所示实施例可拆除桥体的桥面即图10～图14中的桥肋 (4)，桥面由拱圈代替而得到另一种实施例。 [0047] 上述一种大跨径桥梁的另一实施例为拱桥、悬索融合式桥梁，悬索(7)的两端分别锚固于两侧的主塔(3)或两侧内拱形主塔(15)，从悬索(7)中部引出的吊索(8)一端锚固于悬索(7)，另一端垂直锚固于拱形结构远跨拱圈的拱肋(20)，拱圈吊索(22)一端锚固于远跨拱圈的拱肋(20)，另一端锚固于桥体桥肋(4)的对应锚点。 [0048] 上述两侧内拱形主塔桥梁的另一实施例为臂吊索(19)和臂斜拉索(18)分别锚固于桥体桥肋(4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨锚点上而没有悬索的导入。具体的，臂吊索(19)和臂斜拉索(18)的一端锚固于两侧内拱形主塔，另一端锚固于桥体桥肋(4)或拱圈拱肋(20)的近跨、中跨和远跨的锚点。 [0049] 在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合而得到更多的实施例。 |
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