[發(fā)明專利]超大跨徑懸索橋的碳纖維索網(wǎng)抗風(fēng)加固結(jié)構(gòu)體系及其施工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110354487.3
• 申請(qǐng)日: 2021-04-01
• 公開（公告）號(hào): CN112942151A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沙振方;杜軼琦;蔣凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 張家港保稅區(qū)金港建設(shè)工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司
• 主分類號(hào): E01D22/00
• 分類號(hào): E01D22/00;E01D19/14;E01D19/16;E02D5/54;E01D11/02
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• 代理人: 暫無信息

針對(duì)超大跨徑海峽懸索橋，提出空間纜索加固體系和臨時(shí)性抗風(fēng)纜索加固體系，形成一種超大跨徑懸索橋的碳纖維索網(wǎng)抗風(fēng)加固結(jié)構(gòu)體系。將橋塔結(jié)構(gòu)改造為帶有拋物線拱形塔帽的四肢柱橋塔，在平行鋼絲纜索體系上，增加雙曲拋物面碳纖維纜空間索網(wǎng)和拋物線形鋼結(jié)構(gòu)曲梁，采用夾具將三者牢固連接在一起，平行鋼絲纜索承擔(dān)豎向荷載，雙曲拋物面碳纖維空間索網(wǎng)提高其扭轉(zhuǎn)剛度，大幅度提高其顫振臨界風(fēng)速。在海底，設(shè)置多個(gè)海底地錨樁，碳纖維抗風(fēng)纜索下端與海底地錨樁相連，碳纖維抗風(fēng)纜索上端與懸索橋加勁梁相連，形成臨時(shí)性抗風(fēng)纜索加固體系，當(dāng)氣象衛(wèi)星預(yù)報(bào)罕遇特大超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)后，封閉航道交通，啟用臨時(shí)性抗風(fēng)纜索體系，抵御超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于橋梁工程領(lǐng)域，涉及一種超大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)的加固技術(shù)，具體涉及一種超大跨徑懸索橋的碳纖維索網(wǎng)抗風(fēng)加固結(jié)構(gòu)體系及其施工方法。

背景技術(shù)

隨著平行纜索懸索橋跨徑的不斷增加，其抗扭剛度明顯下降，超大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)日趨輕柔化，其顫振抗風(fēng)穩(wěn)定性問題日益嚴(yán)重。

對(duì)于平行纜索懸索橋，隨著跨度的增大，豎向頻率與扭轉(zhuǎn)頻率都下降，逐漸趨向于接近，其結(jié)果在較低風(fēng)速下將發(fā)生顫振失穩(wěn)。因此，如何在提高懸索橋跨越能力的同時(shí)，保證超大跨徑懸索橋具有足夠的抗風(fēng)穩(wěn)定性，是今后超大跨徑懸索橋面臨的重大難題。

超大跨徑懸索橋有三類改善結(jié)構(gòu)抗風(fēng)性能的方法：改善斷面氣動(dòng)性能、控制結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性和改變結(jié)構(gòu)體系，對(duì)于超大跨徑懸索橋，前兩種方法改進(jìn)超大跨徑懸索橋抗風(fēng)穩(wěn)定性的效果非常有限，然而，采用空間纜網(wǎng)對(duì)平行纜索懸索橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗風(fēng)加固處理，僅僅只需增加一些施工工序，就可從大幅度提高超大跨徑懸索橋結(jié)構(gòu)的抗扭剛度和抗側(cè)剛度，從而獲得很好的抗風(fēng)穩(wěn)定性，可望實(shí)現(xiàn)建造4000m～5000m超大跨徑海峽懸索橋。

在平行鋼絲纜索體系懸索橋的基礎(chǔ)上，將原有的橋塔結(jié)構(gòu)修改為帶有拋物線拱形塔帽的四肢柱橋塔，在平行鋼絲纜索體系上增加雙曲拋物面碳纖維纜空間索網(wǎng)，形成超大跨徑空間混合纜索海峽懸索橋，平行鋼絲纜索體系承擔(dān)豎向荷載，雙曲拋物面碳纖維纜空間索網(wǎng)增加抗扭剛度，提高抗扭頻率和扭彎頻率比，可大幅度提高超大跨徑空間纜索海峽懸索橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性。

全球厄爾尼諾現(xiàn)象加劇，臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度不斷增加，超大跨徑海峽懸索橋需要采用超大跨徑空間混合纜索海峽懸索橋的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)，也需要做好備用的罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的臨時(shí)加固方案。

在橋梁設(shè)計(jì)基準(zhǔn)內(nèi)，超大跨徑海峽懸索橋遭遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)也就有僅僅數(shù)次，將超大跨徑空間纜索海峽懸索橋的抗風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定為能夠抵御罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)性上是不切合實(shí)際的，也是沒有必要性的。

如今，氣象衛(wèi)星技術(shù)非常發(fā)達(dá)，完全能夠做到提前數(shù)天精確預(yù)報(bào)超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)，在罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)達(dá)到之前，封閉航道交通，超大跨徑海峽懸索橋啟用臨時(shí)性抗風(fēng)纜索加固體系，進(jìn)行超大跨徑空間纜索海峽懸索橋的臨時(shí)抗風(fēng)纜索加固處理，如此，就可以保護(hù)超大跨徑懸索橋平穩(wěn)安全地渡過短短數(shù)日的罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害。

借鑒大輪船的錨鏈纜索方法，在獲悉罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)預(yù)報(bào)后，將錨固于海底地錨樁上并深埋在海床溝槽中的臨時(shí)性碳纖維抗風(fēng)加固纜索牽引到橋面處，臨時(shí)性碳纖維抗風(fēng)加固纜索牢牢固定于加勁梁橋面之上，抵御超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害，技術(shù)可行，方案經(jīng)濟(jì)合理。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種超大跨徑懸索橋的碳纖維索網(wǎng)抗風(fēng)加固結(jié)構(gòu)體系及其施工方法，在平行鋼絲纜索體系懸索橋的基礎(chǔ)上，增加雙曲拋物面碳纖維纜空間索網(wǎng)，大幅度提高超大跨徑懸索橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性，啟用錨固于海底地錨樁上臨時(shí)性碳纖維抗風(fēng)加固纜索，抵御罕遇超級(jí)強(qiáng)臺(tái)風(fēng)災(zāi)害。