[實用新型]一種單葉雙曲面空間索網主纜的特大跨徑懸索橋

有效

• 申請號: 201320039114.8
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN203080400U
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發明（設計）人: 徐文平;陳有春;石先旺;張文明;孔維平;郭迅;張宇峰;劉高;陳岳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D11/02
• 分類號: E01D11/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本實用新型屬于土木工程領域，涉及一種大跨徑懸索橋的建造技術，尤其涉及一種單葉雙曲面空間索網主纜的特大跨徑懸索橋。

背景技術

懸索橋是世界上跨越能力最強的橋型，1000米以上跨度的橋梁基本上都是懸索橋。1998年，日本已經建成了跨徑1991米的明石海峽懸索橋，世界排名第一。2009年，我國已經建成了跨徑1650米的舟山西堠門懸索橋，世界排名第二。2010年，意大利政府計劃耗資117億美元，建造主跨徑為3300米的墨西拿海峽懸索橋，以便連接意大利大陸和西西里島的交通。修建瓊州海峽大橋是中國人多年的夢想，2012年，中國政府計劃耗資1400億人民幣，建造主跨徑為3500左右米的瓊州海峽公鐵兩用大跨徑懸索橋，以便連接中國大陸和海南島嶼的交通。目前，世界上掀起了一股跨海連島大橋的建設熱潮，為了滿足2艘50萬噸級的輪船通航要求，為了避免修建花費巨大的深海深水基礎，需要修建3000～5000米跨徑的海峽大橋。

懸索橋最常見的纜索布置形式是平行纜索體系，即具有兩個由主纜和吊桿形成的豎向平行索面體系。傳統的豎向平行的纜索體系懸索橋具有豎向承載力強的特點，能擔負跨徑3000～5000米懸索橋的上部結構重量和車輛荷載，但是，由于豎向平行的纜索體系側向剛度差，抗扭剛度差，不能滿足3000～5000米大跨徑海峽懸索橋的抗風穩定性要求。

隨著懸索橋橋梁設計和施工水平的不斷提高，現代懸索橋的跨徑紀錄不斷刷新，懸索橋結構日趨輕柔化。懸索橋跨度大幅度增長帶來的主要問題是懸索橋結構空間剛度的急劇下降，豎向平行的纜索體系懸索橋對風荷載的作用非常敏感，抗風問題日益突出，這使得風致振動對大跨徑懸索橋安全性的影響更加重要，而影響大跨徑懸索橋風振性能最為關鍵的因素就是抗風穩定性，即懸索橋的顫振穩定性，改善抗風穩定性能是大跨徑懸索橋設計中的一個重要課題，風作用下的結構顫振穩定性已經成為影響大跨徑懸索橋建設的重要因素。

改善大跨度懸索橋抗風穩定性能應以提高懸索橋結構系統整體剛度為主，以控制懸索橋結構振動特性和改善斷面氣動性能等手段為輔。大跨度懸索橋的結構剛度主要來自于主纜，提高懸索橋結構整體剛度的著眼點應放在增加主纜空間剛度上。因此，在橋梁工程界，為了建造3000～5000米的特大跨徑跨海連島懸索橋，亟需一種抗風穩定性強的新型空間纜索體系的特大跨徑懸索橋結構形式。

單葉雙曲面和雙曲拋物面是典型的二次直紋曲面，其曲面可以由兩族直線構成，二次直紋曲面在建筑上有著重要應用價值，常常用它來構成建筑物的骨架，應用直紋曲面建造的建筑物，具有優良的力學性能，施工工藝簡單，張拉直線預應力鋼絲較為方便，其建筑物外觀漂亮且結構堅固。許多大型倉庫、音樂廳，體育館建筑的屋面外形就是采用雙曲拋物面馬鞍形的，通過直線張拉預應力鋼絲，達到大跨屋面結構承載力要求。利用單葉雙曲面的直紋性，將兩族直線的交叉點牢固連接在一起，就會得到一個非常輕巧而非常堅固的建筑物，發電廠的巨大冷卻塔常用的外形就是單葉雙曲面，藤條花籃也常常應用單葉雙曲面外形，600米高的廣州電視塔“小蠻腰”就是利用單葉雙曲面的直紋性原理建造的。

借鑒中國西藏墨脫滕網橋的結構構造，依據張拉整體大跨結構設計理念，利用單葉雙曲面的直紋特性，構建空間索網，形成單葉雙曲面形式的空間纜索體系，固定空間索網主纜的交叉節點，設置橢圓形鋼結構加強環圈梁，提高纜索體系的空間剛度，采用門式鋼結構剛性中央扣，加強空間纜索與加勁梁的藕合性作用，最后安裝吊桿和加勁梁橋面系，建造一種單葉雙曲面空間索網主纜的特大跨徑懸索橋。

實用新型內容

技術問題：本實用新型提供一種結構空間剛度大、跨越能力強、抗風穩定性好的單葉雙曲面空間索網主纜的特大跨徑懸索橋。依據單葉雙曲面的直紋特性，改革傳統懸索橋的豎向平行纜索體系，將粗重的集中纜索改為分散的空間鋼絲纜索，多股鋼絲纜索空間交叉布置，以便建造3000～5000米的特大跨徑海峽懸索橋。