[實用新型]一種用于控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統

有效

• 申請號: 201420068666.6
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN203834341U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 張喜剛;劉高;黃李驥;李貞新;吳宏波;吳文明;劉天成
• 申請（專利權）人: 中交公路規劃設計院有限公司;中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: E01D11/02
• 分類號: E01D11/02;E01D19/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本實用新型涉及橋梁工程技術領域，具體涉及一種用于控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統。

背景技術

懸索橋是以主纜受拉為主要承重構件的柔性纜索橋梁結構。主梁自重、二期恒載、汽車活載等荷載均通過吊索傳遞給主纜，最終由主纜將全部荷載由主塔和錨碇傳遞給基礎。

在汽車活載、溫度作用、大風、地震等靜動力荷載作用下，懸索橋的主梁和主纜都將產生較大的豎向、縱橋向、橫橋向位移及扭轉位移，需要有效解決縱向和扭轉的靜動力響應問題：(1)由于大跨徑懸索橋主梁長度較大，主梁兩端的縱橋向靜動力位移較大，因此主梁兩端的伸縮裝置較大且其疲勞問題突出；(2)由于主梁和主纜的位移不同步，短吊索的疲勞問題突出；(3)由于主纜對主梁的抗扭轉運動約束較弱，橋梁的抗風穩定性問題突出。因此，需要研究控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的合理結構體系。

傳統懸索橋的結構體系有：(1)主梁沿縱橋向為飄浮體系，如虎門大橋、江陰大橋、海滄大橋等；(2)主纜與主梁之間設置中央索扣，如日本的明石海峽大橋、潤揚大橋、壩陵河大橋等；(3)橋塔與主梁之間設置阻尼裝置，如西堠門大橋、南京長江四橋等；(4)主纜與主梁之間設置中央索扣，同時在主梁兩端設置液壓緩沖器，如丹麥的大海帶東橋。

研究表明，傳統的飄浮體系無法解決懸索橋縱向和扭轉的靜動力響應問題；主纜與主梁之間設置中央索扣可以在一定程度上解決大橋縱向的靜力響應問題，但對縱向動力響應問題和扭轉響應問題效果不大；橋塔與主梁之間設置阻尼裝置可以在一定程度上解決大橋縱向的動力響應問題，但對縱向靜力響應問題和扭轉響應問題沒有效果；主纜與主梁之間設置中央索扣，同時在主梁兩端設置液壓緩沖器，可以在一定程度上控制主梁縱向靜動力響應、改善主跨跨中短吊索的疲勞問題，但對主梁的扭轉響應沒有很好解決，對多跨懸索邊跨短吊索的疲勞問題也沒有很好解決。因此，需要研究能夠同時有效控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的新型結構體系。

實用新型內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本實用新型的主要目的是針對懸索橋在汽車活載、溫度作用、大風、地震等靜動力荷載作用下的響應問題，提供一種用于有效控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統。

(二)技術方案

為達到上述目的，本實用新型提供了一種用于控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，該系統包括：在主纜1與主梁2之間且在主跨中部區域沿縱向設置的中央索扣5；在主纜1與主梁2之間且在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置的交叉拉索6；在主纜1與主梁2之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區域沿縱向設置的邊索扣7；在橋塔3與主梁2之間且沿縱向設置的彈性約束裝置8和動力阻尼裝置9；以及在主梁2兩端沿縱向設置的液壓緩沖裝置10。

上述方案中，所述中央索扣5沿橋梁縱向布置，其形狀為“∧”形，上端與主纜1相連、下端與主梁2相連，在主纜1的上、下游兩側對稱布置，布置在主纜1與吊索4所在的平面內。所述中央索扣5選用的材料為鑄鋼制作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強復合材料(CFRP)制作的柔性索扣。所述剛性索扣在主纜1的上、下游兩側對稱布置1對；所述柔性索扣為沿中跨縱向對稱布置，其在主纜1的上、下游兩側對稱布置n對，n為自然數。

上述方案中，所述交叉拉索6沿橋梁橫向布置，其形狀為“X”形，上端分別與上、下游側主纜1相連，下端分別與下、上游側主梁2相連。所述交叉拉索6選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強復合材料(CFRP)拉索制作的柔性拉索，其在主跨1/4區域和3/4區域沿主跨跨中對稱布置m對，m為自然數。

上述方案中，所述邊索扣7沿橋梁縱向布置，其形狀為“∧”形，上端與主纜1相連、下端與主梁2相連，在主纜1的上、下游兩側對稱布置，布置在主纜1與吊索4所在的平面內。所述邊索扣7選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強復合材料(CFRP)拉索制作的柔性索扣，其在主纜1的上、下游兩側對稱布置k對，k為自然數。

上述方案中，所述彈性約束裝置8沿橋梁縱向布置，其為彈簧、鋼拉索或碳纖維復合材料拉索。

上述方案中，所述動力阻尼裝置9沿橋梁縱向布置，其為金屬阻尼器、高分子復合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或復合型阻尼器。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果：