大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及斜拉桥设计技术领域，具体涉及大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥。
【背景技术】
[0002] 斜拉桥是一种相对成熟的设计方案，但是，对于500米以上大跨度斜拉桥来说，其 结构设计相对较为单一。目前常见的大跨度斜拉桥主塔塔形均为H形、钻石形、A形、倒Y形 或独柱形等直线塔。参见下述世界前十大跨径斜拉桥的塔形资料：
[0003] 俄罗斯岛大桥，所在国：俄罗斯，建成时间：2012年，主跨：1104米，塔高：320. 9 米，塔形：A形；
[0004] 苏通大桥，所在国：中国，建成时间：2008年，主跨：1088米，塔高：306米，塔形：倒 Y形；
[0005] 昂船洲大桥，所在国：中国香港，建成时间：2007年，主跨：1018,塔高：296米，塔 形：独柱形；
[0006] 鄂东大桥，所在国：中国，建成时间：2010年，主跨：926米，塔高：242. 5米，塔形： 钻石形；
[0007] 多多罗桥，所在国：日本，建成时间：1998年，主跨：890米，塔高：224. 0米，塔形： 钻石形；
[0008] 诺曼底桥，所在国：法国，建成时间：1998年，主跨：856米，塔高：202. 7米，塔形： 倒Y形；
[0009] 荆岳大桥，所在国：中国，建成时间：2010年，主跨：816米，塔高：265. 5米，塔形 形；
[0010] 仁川大桥，所在国：韩国，建成时间：2009年，主跨：800米，塔高：238米，塔形：倒Y 形；
[0011] 金角湾大桥，所在国：俄罗斯，建成时间：2012年，主跨：737米，塔高：226. 25米， 塔形：V形；
[0012] 上海大桥，所在国：中国，建成时间：2009年，主跨：730米，塔高216. 3米，塔形：人 字形。
[0013] 上述直线型斜拉桥虽然符合斜拉桥受力平衡基本原理，但在景观要求高的地区， 此类型桥却显的单调，景观效果有限。同时在某些限高区域，由于普通的直线形桥塔无法满 足受力要求，人们不得不放弃斜拉桥这一经济性可行性方案，而采取其他桥型。
[0014] 随着国民经济的快速发展，人们对桥梁设计要求越来越高，已从单纯的交通功能 上升到对景观的要求，故目前亟需一种适用于大跨的斜拉桥体系，在满足桥梁受力的基础 上，采用完全新型的受力体系和外型形态，以满足现在建设业主对桥梁高度以及桥梁外观 更高的要求。
【发明内容】
[0015] 本发明的主要目的是为了解决上述【背景技术】存在的不足，提出能有效降低高度及 成本、满足桥梁受力情况的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，使其特别适用于在限高区域或景观 要求较高场所使用。
[0016] 为实现上述目的，本发明提出一种大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，包括大跨斜拉桥倾 斜曲线桥塔、第一基础，第二基础和第三基础主跨、边跨、多根斜拉索、，其特征在于：大跨倾 斜拱形桥塔斜拉桥设置有两个大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔由 上部悬臂和底部支座组成，所述上部悬臂向跨中倾斜；所述底部支座包括朝跨中方向倾斜 的第一支腿和朝背向跨中方向倾斜的第二支腿；所述第二支腿下部外侧连接有朝背向跨中 方向延伸的第三支腿；所述的第一支腿和第二支腿之间设置有横向支撑梁；所述大跨斜拉 桥倾斜曲线桥塔的第一支腿、第二支腿和第三支腿分别位于第一基础，第二基础和第三基 础上；所述第一支腿与第一基础之间、所述第二支腿与所述第二基础之间、所述的第三支腿 和第三基础之间均为刚性连接；所述每根斜拉索的顶端沿纵向分别固定于所述大跨斜拉桥 倾斜曲线桥塔朝向跨中的侧面上，底端沿纵向分别固定于主跨上；所述大跨斜拉桥倾斜曲 线桥塔背部设有背索；所述的背索顶端固定在所述桥塔的上部悬臂的顶端，所述的背索的 底端自固于所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔的第三支腿上。
[0017] 优选地，所述横向支撑梁上方和上部悬臂下方之间设置有三角形支撑结构或圆形 支撑结构。
[0018] 优选地，所述的第三拱形朝向跨中的边缘从上至下布置有多个斜拉索固定件，所 述每根斜拉索的顶端通过多个斜拉索固定件分别固定于所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔朝 向跨中的侧面上。
[0019] 优选地，所述上部悬臂顶端背向跨中方向设置有上部悬臂顶凸台，所述上部悬臂 顶凸台上设有背索顶端固定件，所述的背索顶端通过背索顶端固定件固定在所述桥塔的上 部悬臂的顶端。
[0020] 优选地，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔的上部悬臂为钢结构或者钢筋混凝土结 构，所述底部支座为钢结构或者钢筋混凝土结构。
[0021] 优选地，所述多根斜拉索为平行排列安装。
[0022] 优选地，所述大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥的横向采用单桥塔结构，所述大跨斜拉桥 倾斜曲线桥塔位于主跨和边跨的横向中央，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔的两侧为单幅桥 面。
[0023] 较佳地，所述第一支腿、第二支腿与横向支撑梁之间构成为第一拱形；所述的第一 拱形的开口朝下；所述第二支腿与第三支腿之间为第二拱形，所述的第二拱形开口朝下，所 述的上部悬臂与底部支座的内侧构成第三拱形，所述的第三拱形开口朝向跨中。
[0024] 在上述方案中，所述的第三拱形的曲线优选悬链线，悬链线公式为：
[0025] y = f (ch (k ξ ) - I) / (m - 1)
【主权项】
1. 大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，包括大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)、第一基础（16)、第二 基础（17)、第三基础（18)、多根斜拉索（19)主跨（22)和边跨（23)，其特征在于：大跨倾斜 拱形桥塔斜拉桥设置有两个大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔 (1)由上部悬臂（2)和底部支座（3)组成，所述上部悬臂（2)向跨中倾斜；所述底部支座（3) 包括朝跨中方向倾斜的第一支腿（4)和朝背向跨中方向倾斜的第二支腿（5);所述第二支 腿（5)下部外侧连接有朝背向跨中方向延伸的第三支腿（6);所述的第一支腿（4)和第二 支腿（5)之间设置有横向支撑梁（7);所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)的第一支腿（4)、 第二支腿（5)和第三支腿（6)分别位于第一基础（16)，第二基础（17)和第三基础（18)上； 所述第一支腿（4)与第一基础（16)之间、所述第二支腿（5)与所述第二基础（17)之间、所 述的第三支腿（6)和第三基础（18)之间均为刚性连接；所述每根斜拉索（19)的顶端沿纵 向分别固定于所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)朝向跨中的侧面上，底端沿纵向分别固定 于主跨（22)上；所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)背部设有背索（20);所述的背索（20) 顶端固定在所述桥塔的上部悬臂（2)的顶端，所述的背索（20)的底端自固于所述大跨斜拉 桥倾斜曲线桥塔（1)的第三支腿（6)上。
2. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述横向支撑梁（7) 上方和上部悬臂（2)下方之间设置有三角形支撑（11)结构或圆形支撑结构。
3. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述的第三拱形 (10)朝向跨中的边缘从上至下布置有多个斜拉索固定件（12)，所述每根斜拉索（19)的顶 端通过多个斜拉索固定件（12)分别固定于所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)朝向跨中的 侧面上。
4. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述上部悬臂（2) 顶端背向跨中方向设置有上部悬臂顶凸台（13)，所述上部悬臂顶凸台（13)上设有背索顶 端固定件（14)，所述的背索（20)顶端通过背索顶端固定件（14)固定在所述桥塔的上部悬 臂⑵的顶端。
5. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述大跨斜拉桥倾 斜曲线桥塔（1)的上部悬臂（2)为钢结构或者钢筋混凝土结构，所述底部支座（3)为钢结 构或者钢筋混凝土结构。
6. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述多根斜拉索 (19)为平行排列安装。
7. 根据权利要求1所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述大跨倾斜拱形 桥塔斜拉桥的横向采用单桥塔结构，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)位于主跨（22)和边 跨（23)的横向中央，所述大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔（1)的两侧为单幅桥面（24)。
8. 根据权利要求1-7中任一大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述第一支腿 (4)、第二支腿（5)与横向支撑梁（7)之间构成为第一拱形（8);所述的第一拱形（8)的开口 朝下；所述第二支腿（5)与第三支腿（6)之间为第二拱形（9)，所述的第二拱形（9)开口朝 下，所述的上部悬臂（2)与底部支座（3)的内侧构成第三拱形（10)，所述的第三拱形（10) 开口朝向跨中。
9. 根据权利要求8所述的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，其特征在于：所述的第三拱形 (10)的曲线为悬链线，悬链线公式为： y=f(ch(k〇-1)/(m-1) 其中，k=ln(m+Vm^-1 )；m:拱轴系数； 双曲余弦ch(k|) = (exp(k|)+exp(_k|))/2f:为拱的矢高； i：i=2x/L； L:为拱的跨度； x :拱的x轴坐标；y :拱的y轴坐标。
【专利摘要】本发明公开的大跨倾斜拱形桥塔斜拉桥，包括多根斜拉索、大跨斜拉桥倾斜曲线桥塔、第一基础，第二基础和第三基础；桥塔由上部悬臂和底部支座组成，上部悬臂向跨中倾斜；底部支座包括第一支腿、第二支腿、第三支腿，均为刚性连接分别位于第一基础，第二基础和第三基础上；第一支腿和第二支腿之间设置有横向支撑梁；每根斜拉索的顶端沿纵向分别固定于第三拱形朝向跨中的侧面上，底端沿纵向分别固定于桥梁的跨中部位上；桥塔背部设有背索；背索顶端固定在桥塔的上部悬臂的顶端，背索的底端自固于桥塔的第三支腿上。本发明有效降低斜拉桥的高度及成本，造型美观，整体上结构稳定，符合限高区域的需求。
【IPC分类】E01D19-14, E01D11-04
【公开号】CN104612032
【申请号】CN201410784799
【发明人】罗世东, 王新国, 张晓江, 杨勇, 张治华, 周继, 黎曙文, 赵剑锋, 史娣, 柳鸣, 陈泽宇, 明发焱, 罗春林, 崔苗苗, 谢晓慧, 李的平, 李桂林, 董春燕, 陈名欢, 陈晓辉, 严定国, 张 杰
【申请人】中铁第四勘察设计院集团有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2014年12月16日