[發明專利]一種懸索橋索鞍設計方法和結構

在審

• 申請號: 202210729143.0
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN115098965A
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊洋;薛飛宇;黃康;王毅力;王鵬;王泓達
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F17/15
• 代理公司: 重慶鼎慧峰合知識產權代理事務所(普通合伙) 50236
• 代理人: 王華容

本發明公開了一種懸索橋索鞍設計方法和結構,索鞍的索鞍槽底包括第一圓曲線F1和第二圓曲線F2，該設計方法包括以下步驟：以O點為基點建立直角坐標系OXY；過O點向左下側作直線OA，且直線OA與X軸的夾角為β₁；過O點向右下側作直線OB，且直線OB與X軸的夾角為β₂；作第一圓曲線F1：作第二條曲線F2；隨后，計算R2、直線OA和直線OB的長度，則可確定點O2的具體位置。本懸索橋索鞍設計方法和結構，能使索鞍傳遞到上承板的壓力分布更均勻，同時能提高鞍體橫向穩定性，并能削弱應力集中，從而防止主纜受剪損傷。

技術領域

本發明涉及索鞍技術領域，具體涉及一種懸索橋索鞍設計方法和結構。

背景技術

主索鞍既是懸索橋纜索系統的主要承重構件，也是主纜的轉向控制構件。主索鞍的設計和加工，是橋梁安全性的重要因素。

目前有關主索鞍設計的主要技術標準有：JTG/T D65-05-2015《公路懸索橋設計規范》、JT/T 903-2014《懸索橋索鞍索夾》。規范中沒有說明索鞍的鞍槽應該采用何種曲線設計來完成纜索的轉向，僅要求鞍槽底半徑不宜小于主纜直徑的8倍。

在傳統實際的工程設計中，主索鞍大多采用單圓曲線的鞍槽方式進行設計(圖1)。假設：IP點為主纜的向左右兩側轉向的理論交點，主纜在一側與水平面夾角為β₁，在另一側與水平面夾角為β₂，α角為主纜在該索鞍處產生的總轉角，則β₁+β₂＝α。主纜中心位置即圓曲線的理論半徑為R，通過IP點向主索鞍兩側作切線，兩側的切點為TP點。T為切線的長度。L為圓曲線的理論圓心與IP點鉛垂線的水平距離。

多數情況下，β₁與β₂的角度值近似，IP點兩側的主纜和索鞍鞍體構造也近似于對稱，理論圓心與IP點鉛垂線的水平距離L值也較小，IP點鉛垂線與圓弧的交點M，M點近似于圓弧的最高點。

但部分懸索橋，因為受到地形的限制，或景觀的需求(如獨塔非對稱懸索橋)，其從而使IP點兩側的β₁與β₂的角度值差異較大，造成索鞍鞍體構造傾斜，理論圓心與IP點鉛垂線的水平距離L值也變得很大(圖2)。IP點鉛垂線與圓弧的交點M，M點不再是圓弧的最高點，兩個TP點的高差也增大。

β₁與β₂的角度值差異大帶來的問題：

(1)理論圓心與IP點的水平距離過大，一側的TP點會變高，圓弧的最高點也變高，增高的索鞍會影響鞍體的橫向穩定性；

(2)理論圓心與IP點的水平距離過大，使鞍體構造傾斜，主纜施加到鞍體上的壓力，傳遞到上承板分布不均勻；

(3)當鞍體縱向分段加工時，其中一半鞍體，會有一個銳角構造(圖2中的γ角，小于90度)，這里會有明顯應力集中，因為有鞍體間隙，也存在主纜受剪損傷的問題；

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種懸索橋索鞍結構法，索鞍的索鞍槽底包括第一圓曲線F1和第二圓曲線F2，該設計方法包括以下步驟：

以O點為基點建立直角坐標系OXY，X軸為水平線，Y軸豎直向下；

過O點向左下側作直線OA，且所述直線OA與X軸的夾角為β₁；過O點向右下側作直線OB，且所述直線OB與X軸的夾角為β₂；

作第一圓曲線F1：所述第一圓曲線FI的圓形O1點位于Y軸上，半徑為R1，所述第一圓曲線F1與直線OA相切于點A，第一圓曲線FI與Y軸垂直相交于點M；