一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201410563501.0

申请日:

2014.10.21

公开号:

CN104264578A

公开日:

2015.01.07

当前法律状态:

驳回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):E01D 12/00申请公布日:20150107|||实质审查的生效IPC(主分类):E01D 12/00申请日:20141021|||公开

IPC分类号:

E01D12/00; E01D11/00; E01D2/04

主分类号:

E01D12/00

申请人:

天津市市政工程设计研究院

发明人:

于立军; 张洪海; 李焱; 熊军; 曹景; 孙东利; 张一卓; 赵伟; 姜锋; 李佶; 王洪龙; 白玉川; 赵聚成; 李松; 于海

地址:

300051 天津市和平区营口道239号

优先权:

专利代理机构:

天津市北洋有限责任专利代理事务所 12201

代理人:

张金亭

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内容摘要

本发明公开了一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁,包括主塔、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,主梁由主塔、边跨桥墩、主缆和斜拉索支撑,主梁由位于中部的中跨主梁和位于中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,中跨主梁的中部通过吊杆与主缆连接,中跨主梁是钢结构箱梁,边跨主梁是混凝土结构箱梁。本发明通过采用将钢—混凝土组合梁应用于自锚式悬索—斜拉协作体系桥的结构,解决了大跨径自锚式悬索—斜拉协作体系桥桥梁主梁轴力过大的问题。并且本发明采用钢梁作为中跨主梁,该结构自重轻,跨越能力强,施工速度快;采用混凝土梁作为边跨主梁,一方面可以起到压重作用,另一方面与边跨桥墩结合能够形成稳定的锚跨。

权利要求书

1.  一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁,包括主塔、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,所述主梁由所述主塔、所述边跨桥墩、所述主缆和所述斜拉索支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁和位于所述中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,所述中跨主梁的中部通过所述吊杆与所述主缆连接,其特征在于,所述中跨主梁是钢结构箱梁,所述边跨主梁是混凝土结构箱梁。

说明书

一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁
技术领域
本发明涉及一种桥梁,特别是一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁。
背景技术
近一个世纪以来,桥梁工程的发展取得了巨大的成就,其中缆索承重桥梁的体系演变和跨度的突破就是其中最重要的成就之一。所谓缆索承重桥梁,是指以缆(悬索桥的主缆)或索(斜拉桥的拉索)作为主要承重构件的桥梁。缆索承重桥梁有两个重要的特点:一是主要受力构件以承受轴向力为主,缆、索承受轴向拉力,斜拉桥、自锚式悬索桥的加劲梁及桥塔以受压为主;二是缆索作为主要受力构件,采用高强度材料(一般为高强度钢丝)制成,抗拉强度大,自重轻。因此与其它桥型相比,缆索承重体系桥梁更适合向大跨度方向发展。而实际上,对于200—1500米(甚至更大)的跨径范围的桥梁,缆索承重桥是极具竞争力的,缆索承重桥大约占了200—1500米的跨径范围内总桥梁数量的5/6,就目前而言,缆索承重桥梁的常用结构型式主要有悬索桥和斜拉桥。
缆索承重桥梁除了以上所述的悬索桥和斜拉桥以外,近年来国外对很多大跨径桥梁工程都提出斜拉—悬索协作体系桥方案。其中许多不失为很优的方案。虽然在斜拉—悬索协作体系桥方面我国起步比较晚,但伴随着我国交通事业的发展,近年国内许多工程中也多次提出悬索—斜拉协作体系桥方案,贵州还修建了世界第一座现代意义的悬索—斜拉协作体系桥。
悬索—斜拉协作体系桥是一种新型的缆索承重桥梁,它由加劲梁、主塔、主缆、斜拉索、吊杆、基础等几个主要部分组成。成桥时,主要由主缆、斜拉索、加劲梁和主塔共同承受结构的自重和外荷载。缆索是结构体系中的主要承重构件,是几何可变体系,承受拉力作用。缆索不仅可以通过自身弹性变形来影响体系平衡,而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡,表现出大位移非线性的力学特征,这是悬索—斜拉协作体系桥的重要特征之一。悬索—斜拉协作体系桥的缆索在恒载作用下具有很大的初始张拉力,对后续结构提供强大的重力刚度。这是悬索—斜拉协作体系桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。
悬索—斜拉协作体系桥一般分为地锚式和自锚式两种体系。
(1)地锚式悬索—斜拉协作体系桥,如图1a所示。
该协作体系桥需要浇筑庞大的锚碇,将主缆竖向分力和水平分力传递给基础。地基条件好的环境下,可以优先考虑自锚式悬索—斜拉协作体系桥。
(2)自锚式悬索—斜拉协作体系桥,如图1b所示。
该协作体系桥把主缆锚固于加劲梁梁端,加劲梁除承受弯矩外还承受主缆和斜拉索传来的巨大的轴向压力,存在着梁—柱效应,结构具有明显的几何非线性特点。竖向分力由配重和桥墩承受(竖向分力通过拉压支座传递给桥墩),该体系由于无需巨大的锚碇,因此,在软土地基地区、强风地区等具有很强优越性。
自锚式悬索—斜拉协作体系桥,通常采用将主梁全部重量由吊杆、主缆和斜拉索传递给主梁和主塔,主梁承受该巨大的轴压力,随着跨径的增大,由于主梁自重大,会导致主梁轴力过大,带来超过极限承载能力和失稳破坏的危险。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁,该桥梁能够减小主梁的轴力,进而避免主梁承载能力超限和失稳破坏的危险。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁,包括主塔、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,所述主梁由所述主塔、所述边跨桥墩、所述主缆和所述斜拉索支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁和位于所述中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,所述中跨主梁的中部通过所述吊杆与所述主缆连接,所述中跨主梁是钢结构箱梁,所述边跨主梁是混凝土结构箱梁。
本发明具有的优点和积极效果是:通过采用将钢—混凝土组合梁应用于自锚式悬索—斜拉协作体系桥的结构,解决了大跨径自锚式悬索—斜拉协作体系桥桥梁主梁轴力过大的问题。并且本发明采用钢梁作为中跨主梁,该结构自重轻,跨越能力强,施工速度快;采用混凝土梁作为边跨主梁,一方面可以起到压重作用,另一方面与边跨桥墩结合能够形成稳定的锚跨。
附图说明
图1a是地锚式悬索—斜拉协作体系结构方式;
图1b是自锚式悬索—斜拉协作体系结构方式;
图2是本发明的主视图。
图中:1、主塔;2、边跨桥墩;3、中跨主梁;4、边跨主梁;5、主缆;6、斜拉索;7、吊杆。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如下:
请参阅图2,一种自锚式悬索—斜拉协作体系钢—混凝土组合桥梁,包括主塔1、边跨桥墩2、主梁、主缆5、斜拉索6和吊杆7,所述主梁由所述主塔1、所述边跨桥墩2、所述主缆5和所述斜拉索6支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁3和位于所述中跨主梁3两侧的边跨主梁4连接而成,所述中跨主梁3的中部通过所述吊杆7与所述主缆5连接,所述中跨主梁3是钢结构箱梁,所述边跨主梁4是混凝土结构箱梁。
一般自锚式悬索—斜拉协作体系桥采用混凝土主梁,但该结构体系导致主梁轴力过大,不能适应大跨径的要求。本发明采用中跨主梁为钢梁,边跨主梁为混凝土梁的结构,减轻了主缆传递给主梁和主塔的巨大轴力,形成了钢主梁、混凝土主梁、主缆、吊杆、斜拉索、主塔等主要构件组成的自锚式悬索—斜拉协作体系桥梁。该桥梁结构可以广泛应用于各种自锚式悬索—斜拉协作体系桥梁,可以减小主梁轴力,提高施工速度。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。

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1、10申请公布号CN104264578A43申请公布日20150107CN104264578A21申请号201410563501022申请日20141021E01D12/00200601E01D11/00200601E01D2/0420060171申请人天津市市政工程设计研究院地址300051天津市和平区营口道239号72发明人于立军张洪海李焱熊军曹景孙东利张一卓赵伟姜锋李佶王洪龙白玉川赵聚成李松于海74专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人张金亭54发明名称一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁57摘要本发明公开了一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁,包括主塔、。

2、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,主梁由主塔、边跨桥墩、主缆和斜拉索支撑,主梁由位于中部的中跨主梁和位于中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,中跨主梁的中部通过吊杆与主缆连接,中跨主梁是钢结构箱梁,边跨主梁是混凝土结构箱梁。本发明通过采用将钢混凝土组合梁应用于自锚式悬索斜拉协作体系桥的结构,解决了大跨径自锚式悬索斜拉协作体系桥桥梁主梁轴力过大的问题。并且本发明采用钢梁作为中跨主梁,该结构自重轻,跨越能力强,施工速度快;采用混凝土梁作为边跨主梁,一方面可以起到压重作用,另一方面与边跨桥墩结合能够形成稳定的锚跨。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利。

3、申请权利要求书1页说明书3页附图1页10申请公布号CN104264578ACN104264578A1/1页21一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁,包括主塔、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,所述主梁由所述主塔、所述边跨桥墩、所述主缆和所述斜拉索支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁和位于所述中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,所述中跨主梁的中部通过所述吊杆与所述主缆连接,其特征在于,所述中跨主梁是钢结构箱梁,所述边跨主梁是混凝土结构箱梁。权利要求书CN104264578A1/3页3一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁技术领域0001本发明涉及一种桥梁,特别是一种自锚式悬索斜拉协作体系钢。

4、混凝土组合桥梁。背景技术0002近一个世纪以来,桥梁工程的发展取得了巨大的成就,其中缆索承重桥梁的体系演变和跨度的突破就是其中最重要的成就之一。所谓缆索承重桥梁,是指以缆悬索桥的主缆或索斜拉桥的拉索作为主要承重构件的桥梁。缆索承重桥梁有两个重要的特点一是主要受力构件以承受轴向力为主,缆、索承受轴向拉力,斜拉桥、自锚式悬索桥的加劲梁及桥塔以受压为主;二是缆索作为主要受力构件,采用高强度材料一般为高强度钢丝制成,抗拉强度大,自重轻。因此与其它桥型相比,缆索承重体系桥梁更适合向大跨度方向发展。而实际上,对于2001500米甚至更大的跨径范围的桥梁,缆索承重桥是极具竞争力的,缆索承重桥大约占了2001。

5、500米的跨径范围内总桥梁数量的5/6,就目前而言,缆索承重桥梁的常用结构型式主要有悬索桥和斜拉桥。0003缆索承重桥梁除了以上所述的悬索桥和斜拉桥以外,近年来国外对很多大跨径桥梁工程都提出斜拉悬索协作体系桥方案。其中许多不失为很优的方案。虽然在斜拉悬索协作体系桥方面我国起步比较晚,但伴随着我国交通事业的发展,近年国内许多工程中也多次提出悬索斜拉协作体系桥方案,贵州还修建了世界第一座现代意义的悬索斜拉协作体系桥。0004悬索斜拉协作体系桥是一种新型的缆索承重桥梁,它由加劲梁、主塔、主缆、斜拉索、吊杆、基础等几个主要部分组成。成桥时,主要由主缆、斜拉索、加劲梁和主塔共同承受结构的自重和外荷载。缆。

6、索是结构体系中的主要承重构件,是几何可变体系,承受拉力作用。缆索不仅可以通过自身弹性变形来影响体系平衡,而且可以通过其几何形状的改变来影响体系平衡,表现出大位移非线性的力学特征,这是悬索斜拉协作体系桥的重要特征之一。悬索斜拉协作体系桥的缆索在恒载作用下具有很大的初始张拉力,对后续结构提供强大的重力刚度。这是悬索斜拉协作体系桥跨径得以不断增大、加劲梁高跨比得以减小的根本原因。0005悬索斜拉协作体系桥一般分为地锚式和自锚式两种体系。00061地锚式悬索斜拉协作体系桥,如图1A所示。0007该协作体系桥需要浇筑庞大的锚碇,将主缆竖向分力和水平分力传递给基础。地基条件好的环境下,可以优先考虑自锚式悬。

7、索斜拉协作体系桥。00082自锚式悬索斜拉协作体系桥,如图1B所示。0009该协作体系桥把主缆锚固于加劲梁梁端,加劲梁除承受弯矩外还承受主缆和斜拉索传来的巨大的轴向压力,存在着梁柱效应,结构具有明显的几何非线性特点。竖向分力由配重和桥墩承受竖向分力通过拉压支座传递给桥墩,该体系由于无需巨大的锚碇,因此,在软土地基地区、强风地区等具有很强优越性。说明书CN104264578A2/3页40010自锚式悬索斜拉协作体系桥,通常采用将主梁全部重量由吊杆、主缆和斜拉索传递给主梁和主塔,主梁承受该巨大的轴压力,随着跨径的增大,由于主梁自重大,会导致主梁轴力过大,带来超过极限承载能力和失稳破坏的危险。发明内。

8、容0011本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁,该桥梁能够减小主梁的轴力,进而避免主梁承载能力超限和失稳破坏的危险。0012本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁,包括主塔、边跨桥墩、主梁、主缆、斜拉索和吊杆,所述主梁由所述主塔、所述边跨桥墩、所述主缆和所述斜拉索支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁和位于所述中跨主梁两侧的边跨主梁连接而成,所述中跨主梁的中部通过所述吊杆与所述主缆连接,所述中跨主梁是钢结构箱梁,所述边跨主梁是混凝土结构箱梁。0013本发明具有的优点和积极效果是通过采用将钢混凝。

9、土组合梁应用于自锚式悬索斜拉协作体系桥的结构,解决了大跨径自锚式悬索斜拉协作体系桥桥梁主梁轴力过大的问题。并且本发明采用钢梁作为中跨主梁,该结构自重轻,跨越能力强,施工速度快;采用混凝土梁作为边跨主梁,一方面可以起到压重作用,另一方面与边跨桥墩结合能够形成稳定的锚跨。附图说明0014图1A是地锚式悬索斜拉协作体系结构方式;0015图1B是自锚式悬索斜拉协作体系结构方式;0016图2是本发明的主视图。0017图中1、主塔;2、边跨桥墩;3、中跨主梁;4、边跨主梁;5、主缆;6、斜拉索;7、吊杆。具体实施方式0018为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效,兹例举以下实施例,并配合附图详细说明如。

10、下0019请参阅图2,一种自锚式悬索斜拉协作体系钢混凝土组合桥梁,包括主塔1、边跨桥墩2、主梁、主缆5、斜拉索6和吊杆7,所述主梁由所述主塔1、所述边跨桥墩2、所述主缆5和所述斜拉索6支撑,所述主梁由位于中部的中跨主梁3和位于所述中跨主梁3两侧的边跨主梁4连接而成,所述中跨主梁3的中部通过所述吊杆7与所述主缆5连接,所述中跨主梁3是钢结构箱梁,所述边跨主梁4是混凝土结构箱梁。0020一般自锚式悬索斜拉协作体系桥采用混凝土主梁,但该结构体系导致主梁轴力过大,不能适应大跨径的要求。本发明采用中跨主梁为钢梁,边跨主梁为混凝土梁的结构,减轻了主缆传递给主梁和主塔的巨大轴力,形成了钢主梁、混凝土主梁、主缆、吊杆、斜拉索、主塔等主要构件组成的自锚式悬索斜拉协作体系桥梁。该桥梁结构可以广泛应用于各种自锚式悬索斜拉协作体系桥梁,可以减小主梁轴力,提高施工速度。说明书CN104264578A3/3页50021尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述,但是本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,并不是限制性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可以做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。说明书CN104264578A1/1页6图1A图1B图2说明书附图CN104264578A。

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