超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法
【专利摘要】本发明涉及一种超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法，在主塔施工完后，在主塔横梁顶面安装永久支座，安装主梁零号段，主塔横梁和主梁之间设置临时固结，继续悬臂拼装主梁至最大悬臂，主梁合拢之前在主塔横梁顶面安装弹簧装置，弹簧装置上连接板和主梁底面相连，下连接板和主塔横梁顶面连接，主梁合拢后，解除临时固结，再进行后续施工。本发明在超大跨度斜拉桥主塔主梁之间沿桥纵向设置弹簧装置，利用弹簧回复力为主梁提供弹性约束，控制静动力荷载作用下主梁纵向位移。本发明可有效控制主梁位移，减小主塔内力，降低梁端伸缩装置、轨道伸缩调节器的伸缩量，提高桥面行车稳定性和安全性。本发明已用于主跨1092m沪通公铁两用斜拉桥。
【专利说明】超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法。
【背景技术】
[0002]斜拉桥是一种跨越能力大的桥型结构，随着建桥技术的发展，斜拉桥跨度不断被刷新，拟建的沪通铁路长江大桥跨度达到1092m，沪通铁路长江大桥由于承担了 6车道公路、4线铁路，跨度大、荷载重，在活载、风荷载作用下主梁都会产生较大的梁端位移，需要采取适当的方案约束主梁位移。如果按照传统的做法，塔梁之间一般采用阻尼约束方案、限位约束方案或者阻尼+限位的约束方案。上述约束方案有如下一些不足:
[0003](I)阻尼约束方案，安装在塔梁之间的阻尼器能够在动力作用下有效约束塔梁之间纵向的相对位移，大幅降低动力作用下主梁的位移幅度，降低塔底弯矩。但是静力作用如风荷载、活载的变形不能有效地约束，静力作用梁端位移幅度较大，对于超大跨度斜拉桥，大位移量的纵向位移对桥面行车带来不利影响，也对梁端伸缩装置、轨道伸缩调节器的设计带来挑战。
[0004](2)限位约束方案，针对超大跨度斜拉桥梁端位移大的特点，在塔梁之间设置限位装置，当主梁位移达到设计的上限时，限位装置限制主梁位移。限位约束方案能够有效控制主梁位移至合理范围，但是往往由于主梁的纵向冲击作用，限位约束力过大，造成限位装置结构设计困难，同时由于主塔内力增大，截面需要加强，需要增加经济投入。另外限位装置和主梁之间的冲击作用，对桥面行车带来不利影响。
[0005](3)阻尼+限位的约束方案，将阻尼约束方案和限位约束方案相结合，利用阻尼限制动力作用下主梁位移，利用限位装置限制静力作用下主梁位移，可以在某种程度上减小常规跨度斜拉桥主梁位移。对于超大跨度斜拉桥，由于静力作用梁端位移大，因此同样存在限位约束力过大、限位装置设计困难、限位装置和主梁之间的冲击作用对桥面行车带来不利影响的问题。
[0006]鉴于超大跨度斜拉桥梁端位移大，而现有的约束方案不能很好地解决既限制主梁位移到合理范围，又控制主塔内力，同时避免主梁与限位装置之间的冲击作用的问题。为了解决这一难题，需要对超大跨度斜拉桥塔梁之间的约束方案进行创新设计。
【发明内容】
[0007]本发明目的在于针对上述现状，旨在提供一种既能限制主梁位移到合理范围，又能控制主塔内力，还能避免约束作用对主梁产生冲击力的超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法。
[0008]本发明目的的实现方式为，超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法，在主塔施工完成后，在主塔横梁顶面安装永久支座，安装主梁的零号段，主塔横梁和主梁之间设置临时固结，继续悬臂拼装主梁至最大悬臂，主梁合拢之前在主塔横梁顶面安装弹簧装置，弹簧装置的上连接板和主梁底面相连，下连接板和主塔横梁顶面连接，待主梁合拢以后，解除临时固结，再进行后续施工。
[0009]本发明在塔梁之间安装弹簧装置，弹簧装置有以下特点:
[0010]I)与主梁、主塔可靠连接，并能传递纵向水平力；
[0011]2)具有恒定的刚度，塔梁之间不发生相对位移时，弹簧装置的纵向约束力为O ;发生相对位移时，弹簧装置的纵向约束力和位移成正比；
[0012]3)为主梁提供弹性回复力，荷载作用下主梁最大纵向位移幅度降低30%以上，弹簧装置不作为竖向支座使用，不承担竖向荷载；
[0013]4)使用寿命不低于25年，并具有在运营期间拆除和更换的条件。
[0014]采用本发明，可使得超大跨度斜拉桥主梁、主塔之间相对位移更加缓和，在主梁由于风荷载、活载等因素产生的纵向位移，能够在荷载降低或列车驶出桥梁范围后，在回复力作用下回到或接近位移零点，从而改善桥梁结构受力，延长桥梁结构和梁端伸缩装置、伸缩调节器使用寿命。
[0015]本发明在超大跨度斜拉桥上的应用，可以有效控制主梁位移，降低梁端伸缩装置、轨道伸缩调节器的伸缩量，提高桥面行车稳定性和安全性。本发明将应用于沪通铁路长江大桥主跨1092m斜拉桥。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是采用本发明的桥梁约束方案图，
[0017]图2是塔梁之间约束方式断面布置图，
[0018]图3是图2的A— A向平面，是主塔横梁顶面弹簧装置布置图，
[0019]图4是图2的B— B向侧立面，是主塔横梁顶面弹簧装置布置图，
[0020]图5是边墩、辅助墩顶面支座布置图
[0021]图6是弹簧装置大样示意。
【具体实施方式】
[0022]本发明在主塔3施工完成后，在主塔横梁4顶面安装永久支座，安装主梁5的零号段，主塔横梁4和主梁5之间设置临时固结，继续悬臂拼装主梁至最大悬臂，主梁5合拢之前在主塔横梁4顶面安装弹簧装置1，弹簧装置I的上连接板6和主梁5底面相连，下连接板8和主塔横梁4顶面连接，待主梁合拢以后，解除临时固结，再进行后续施工。
[0023]参照图1、图2，本发明在主塔横梁顶面设置支座2。主塔横梁4和主梁5之间设置弹簧装置1，弹簧装置I的上连接板6和主梁5相连，下连接板8和主塔横梁4相连。所述支座2为在桥梁结构上常用的球型支座。
[0024]参照图5，本发明在边墩9顶面、辅助墩10顶面设置支座2。所述支座2为在桥梁结构上常用的球型支座。
[0025]参照图2、图3和图4，本发明在主塔横梁4顶面布置支座2和弹簧装置1，支座2为主梁5提供竖向约束，弹簧装置I为主梁提供纵向弹性约束。
[0026]参照图6，本发明所采用的弹簧装置I由上、下连接板和弹簧装置本体7组成。所述弹簧装置I为桥梁工程中用于为主梁提供弹性约束的成套产品。
[0027]采用本发明，对主梁位移弹性约束原理为:[0028]当桥梁结构受到风荷载、活载等作用时，主梁5纵向移动，主塔3和主梁5之间发生相对位移，带动弹簧装置本体7发生剪切变形，产生弹性回复力。由于弹簧装置I具有恒定刚度，弹性回复力和主梁纵向位移呈线性关系，随着位移增大，回复力线性增加，当回复力与水平荷载相等时，达到平衡，主梁5纵向位移不再增大。随着列车逐渐驶出桥梁范围或者风荷载降低，纵向水平荷载逐渐减小，此时回复力大于水平荷载，主梁5在合力作用下向位移零点移动，当回复力与水平荷载相等时，达到平衡，主梁5不再移动。
[0029]由于弹簧装置I弹性回复力和主梁纵向位移呈线性关系，因此主梁5在荷载增大时的纵向位移和荷载降低后回到或接近位移零点的过程都是缓慢变化的，不会产生冲击作用，最大限度保障了结构安全和桥面行车安全。同时由于弹性回复力作用降低了主梁最大位移，减小了主塔内力，使结构更加安全经济。
[0030]本发明使用的弹簧装置，其设计使用寿命不少于25年，即使在运营期间需拆除和更换，也具有拆除和更换的条件，即制定常规巡检制度，对弹簧装置工作性能和表面状态进行检查。当发生不可修复的损伤或者到达设计寿命期后，必须予以更换。更换时将单个弹簧装置I拆除后，将新的弹簧装置I运至主塔横梁顶面，安装就位并固定，完成单个弹簧装置I的更换。依序逐个更换直至所有的弹簧装置I更换完毕。上述更换作业不影响桥面行车，不需要进行交通管制。
【权利要求】
1.超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法，其特征在于在主塔施工完成后，在主塔横梁顶面安装永久支座，安装主梁的零号段，主塔横梁和主梁之间设置临时固结，继续悬臂拼装主梁至最大悬臂，主梁合拢之前在主塔横梁顶面安装弹簧装置，弹簧装置的上连接板和主梁底面相连，下连接板和主塔横梁顶面连接，待主梁合拢以后，解除临时固结，再进行后续施工。
2.根据权利要求1所述的超大跨度斜拉桥主梁位移弹性约束方法，其特征在于支座(2)为球型支座。
【文档编号】E01D19/04GK103741587SQ201310726284
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月25日 优先权日:2013年12月25日
【发明者】高宗余, 徐伟, 梅新咏, 肖海珠, 张燕飞, 彭振华, 徐力, 郑清刚, 张建强, 胡文军, 罗扣, 侯健, 龚俊, 刘厚军 申请人:中铁大桥勘测设计院集团有限公司