[發明專利]混合組合梁三跨連續懸索橋

在審

• 申請號: 201710891486.6
• 申請日: 2017-09-27
• 公開（公告）號: CN107587417A
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 劉高;張喜剛;高衡;付佰勇;李沖;劉天成;梅剛;王策
• 申請（專利權）人: 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;G06F17/50
• 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

本發明涉及橋梁工程技術領域，尤其是一種混合組合梁三跨連續懸索橋。

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、溫度作用、大風、地震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。

按照主梁的支承條件，懸索橋可分為單跨兩鉸懸索橋、三跨兩鉸懸索橋、三跨連續懸索橋。單跨兩鉸懸索橋，是主梁只在主跨設置，主梁在橋塔處通過鉸接支撐在橋塔的橫梁上。三跨兩鉸懸索橋，是主梁在主跨和邊跨同時設置，但主梁在橋塔處斷開，并通過鉸接支撐在橋塔的橫梁上。三跨連續懸索橋，是主梁在主跨和邊跨同時設置，且主梁在橋塔處連續通過，主梁與橋塔之間不設置鉸接支撐，主梁下方不需要設置橋塔的橫梁。

采用三跨連續體系的懸索橋，主梁在橋塔處連續通過，有利于減小主梁在橫向風荷載作用下的橫向變位，并能夠減少橋塔處的伸縮縫和支座，橋塔區主梁線形勻順，行車舒適度好，且便于橋梁的養護管理。世界上已建成的最大跨度三跨連續懸索橋是丹麥的大貝爾特東橋，其主跨跨徑為1624m，邊跨跨徑均為535m，1998年8月通車；我國已建成的最大跨度三跨連續懸索橋是南京長江四橋，其主跨跨徑為1418m，邊跨跨徑分別為410m和363m，2012年12月通車。我國還正在規劃建設的大跨徑三跨連續懸索橋，一是位于粵港澳大灣區的深中通道工程主跨1666m的伶仃航道橋，二是位于貴州六盤水的主跨1250m的大河特大橋。目前，國內外已建成的和在建的三跨連續體系的懸索橋均采用鋼結構主梁。

雖然三跨連續體系的懸索橋具有很強的優越性，但因主梁與橋塔之間不設置鉸接支撐，連續通過橋塔的主梁，在橋塔區域會產生很大的負彎矩，這就導致主梁在橋塔區域的截面必須顯著增大。若受建設條件限制，邊跨主梁跨徑較短，則邊跨主梁對中跨主梁的壓重作用較小，從而導致主跨主梁的內力和變形增大、邊跨主梁端部過渡墩的負反力增大、吊索的內力變化幅度增大、主梁和吊索的疲勞性能降低。此外，若主跨和邊跨全部采用鋼結構，橋梁的造價較高，橋梁整體剛度較小、阻尼很低，橋梁的靜動力穩定性較差。因此，需要研究結構剛度大、阻尼大、穩定性好、行車舒適性好、抗疲勞性能好、施工安全性好、經濟性好的新型三跨連續懸索橋方案。

公開內容

(一)要解決的技術問題

本發明針對傳統鋼結構主梁三跨連續懸索橋結構整體剛度小、阻尼低、穩定性差，而且橋塔區域主梁截面大、過渡墩負反力大、主梁和吊索的疲勞性能差、工程總體經濟性差等特點，提出一種新型的混合組合梁三跨連續懸索橋，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本發明的一個方面，提供了一種混合組合梁三跨連續懸索橋，包括：兩個橋塔，作為懸索橋的支撐結構，設置于橋體兩側，兩個橋塔之間的橋體為懸索橋主跨，兩個橋塔外側的橋體為邊跨；鋼主梁，位于橋體中央；兩個鋼-混凝土主梁，一端固結于剛主梁，另一端放置在過渡墩的頂部；兩個主纜，作為主要的承重構件的索纜，位于橋體縱向兩側，每個主纜分別支撐在兩個橋塔的頂端，并且其兩端固定在兩個錨碇上，實現對鋼主梁、鋼-混凝土主梁的承重；多個吊索，豎直地連接于主纜與鋼主梁、主纜與鋼-混凝土主梁之間，用于將該橋的鋼主梁、鋼-混凝土主梁懸吊在主纜上；兩個過渡墩，豎直地設置于橋體兩端部下方，即兩個鋼-混凝土主梁外側的端部下方，用于支撐所述兩個鋼-混凝土主梁外側的端部；兩個錨碇，分別設置于懸索橋的兩側，用于錨固主纜。在本發明一些實施例中，所述鋼主梁的頂板及下部底板均為鋼結構，所述鋼-混凝土主梁的頂板為混凝土結構，下部底板為鋼結構。

在本發明一些實施例中，當所述鋼主梁的一端位于主跨，且未達到其近側橋塔處時，與之相連的鋼-混凝土主梁設置于相應側邊跨的全部長度上并越過其近側橋塔與鋼主梁梁端固結；當所述鋼主梁的一端位于其近側橋塔處時，與之相連的鋼-混凝土主梁設置于相應側邊跨的全部長度上；當所述鋼主梁的一端越過其近側橋塔而伸入相應側邊跨時，所述鋼-混凝土主梁設置于相應側邊跨的部分長度上。

在本發明一些實施例中，所述橋梁主梁沿橋跨長度為L，兩側邊跨的長度分別為l₁、l₂，鋼主梁的長度為s，兩側鋼-混凝土主梁的長度分別為s₁、s₂；其中，s₁+s₂+s＝L，確定s、s₁、s₂的條件包括：