[發明專利]一種大跨徑空間索網體系懸索橋

在審

• 申請號: 202010157736.5
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111236039A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王浩;賈懷喆
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: E01D11/02
• 分類號: E01D11/02;E01D19/00;E01D19/14;E01D19/16;E02D27/12
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

本發明公開了一種大跨徑空間索網體系懸索橋，屬于土木工程領域。該大跨徑空間索網體系懸索橋主要包括拱形橋塔、主纜、吊桿、平行索纜、空間索網、背索、拱形環梁、加勁鋼梁、錨碇、承臺和樁基礎等結構。本發明應用貝塞爾曲線對傳統的門式橋塔進行優化，使其線形更加流暢，更易滿足布置空間索纜的錨固需求；將空間索網布置成雙曲拋物面形式，有效的提高了纜索體系的空間剛度與顫振臨界風速；同時應用單葉雙曲面優良的力學性能來改善傳統的樁基礎樁身外形，在保證其抗彎抗剪承載力的條件下，明顯的提升了抗傾覆性能。本發明提出的一種大跨徑空間索網體系懸索橋可極大的改善懸索橋抗風穩定性問題，可為建造大跨徑空間索網體系懸索橋作為參考。

技術領域

本發明屬于土木工程領域，具體涉及一種大跨徑空間索網體系懸索橋。

背景技術

懸索橋，又名吊橋，是以主纜索受拉為主要承重構件的橋梁結構，因其具有跨越能力大、受力合理、最能發揮材料強度等特點，同時還以其整體造型流暢美觀和施工安全快捷等優勢而倍受青睞。現代懸索橋發源于美國，1883年在紐約建成的主跨為486m的布魯克林(Brooklyn)橋，被認為是現代懸索橋的起點。我國現代懸索橋起步較晚，但發展迅速，目前廈門海滄大橋、江陰長江大橋、潤揚長江大橋的先后建成，標志著我國的懸索橋在設計、施工和科研等方面邁上了新臺階，有的已經進入了國際先進行列。

懸索橋未來發展的一個顯著的趨勢就是跨徑的不斷增大。隨著懸索橋跨度增大，傳統的平行纜索體系懸索橋扭轉頻率與彎曲頻率相互接近，顫振臨界風速降低。一般有三類方法改善結構抗風性能：改善斷面氣動性能、布置阻尼器控制結構振動特性和采用空間纜索結構體系。前兩種方法在改善抗風穩定性方面效果有限，采用新的空間纜索體系只需增加一些施工工序，通過改變纜索體系，將懸索橋的扭轉振動與側向水平振動在一定程度上耦合起來，提高纜索體系的動力穩定性來改善全橋的抗風穩定性，就可提高懸索橋結構的抗扭剛度和抗側剛度，獲得很好的抗風性能。

現有的空間纜索體系有：交叉吊索體系、空間纜索體系、空間索網體系。交叉吊索體系常見的布置方式有水平交叉索、豎向交叉吊索以及豎向與水平索的聯合交叉索體系。水平交叉索是通過抑制主纜的反對稱運動，來提高結構的抗扭剛度；豎向交叉索則是使加勁梁的扭轉振動與同側向水平振動耦合起來，從而提高結構的抗扭剛度。空間纜索體系是通過主纜和吊桿形成一個三維的索系，在對承受豎向荷載影響不大的情況下，能夠大大提高懸索橋的橫向和扭轉剛度。一般有單主纜體系、內傾式纜索體系，外傾式纜索體系等。空間索網體系的設計概念來源于張拉集成體系，它的剛度是拉索和壓桿單元之間應力自平衡的結果。張力集成體系具有預應力提供剛度、形成應力回路、自平衡、自鎖和自支承、自適應等特點。鑒于空間索網體系優良的力學性能，與簡單的施工工藝，本發明基于空間索網體系提供一種大跨徑的空間索網體系懸索橋。

發明內容

為解決上述問題，本發明公開了一種大跨徑空間索網體系懸索橋，應用貝塞爾曲線對傳統的門式橋塔進行優化，使其線形更加流暢，更易滿足布置空間索纜的錨固需求；將空間索網布置成雙曲拋物面形式，有效的提高了纜索體系的空間剛度與顫振臨界風速；同時應用單葉雙曲面優良的力學性能來改善傳統的樁基礎樁身外形，在保證其抗彎抗剪承載力的條件下，明顯的提升了抗傾覆性能。

為達到上述目的，本發明的技術方案如下：