一种悬拱组合系桥梁的制作方法

本发明属于桥梁建筑设计领域，特别是涉及一种悬拱组合系桥梁。

背景技术：

目前，六百米级跨度桥型只有斜拉桥和悬索桥或二者组合系桥梁这三种，但是现有的大跨度绳索桥存在以下缺点：由于桥梁的跨度要求和客观自重对其直接作用的承重绳索要求十分苛刻，如果过于减少桥梁自重，桥面就存在安全隐患，抗风性能也会变差，从而跨度受限，即桥梁跨度受绳索质量限制，其次绳索存在太大的弹性，绳索桥自身刚性难以提升，较难满足列车高速运营的相关要求，这也会使桥体存在抗风、抗共振的安全隐患，另外绳索桥载重小于拱桥;但拱桥也存在以下缺点，以杆拱桥为例：杆拱稳固性差，拱脚对地基要求过高，且拱杆长度受重力弯折力限制，从而限制了杆拱跨径，不能满足江河山川道路所需，其次传统拱杆在力的作用下自身抗振抗弯折能力差。

综合悬索桥与杆拱桥的优点针对上述问题，如何寻求突破现有桥梁设计技术的路桥。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种悬拱组合系桥梁，通过结构独特的特长梭形轻型拱杆组成的杆拱与功能不同的悬索结合抗弹结构吊索安装使用的系统结构。解决了现有技术中绳索桥跨度受承重绳索质量限制的问题、以及拱杆长度在桥跨范围内受重力弯折力限制的问题和传统拱杆在力的作用下自身抗震抗弯折能力的问题、以及绳索的拉伸弹性带来的抗风问题即桥梁刚性问题、以及杆拱的稳固问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明的悬拱组合系桥梁中，所提及拱体均采用由拱杆组成的杆拱。

一种悬拱组合系桥梁，包括托拱悬索、托桥悬索、梭形水平拱杆、斜拱杆一a、b，斜拱杆二a、b，索塔、桥跨、抗弹结构吊索、锚锭；其特征在于悬索分工，一组悬索稳固杆拱，杆拱托起另一组悬索，并借此组悬索托起桥跨，即分工悬索与特长梭形杆杆拱结合抗弹结构吊索安装使用的系统结构，即托拱悬索的一端分别固定于梭形水平拱杆的两端承点，另一端则分别相向穿过梭形水平拱杆索孔越过索塔固定于锚锭，即托拱悬索一两端固定于承点一、锚锭一，托拱悬索二两端固定于承点二、锚锭二，整体梭形水平拱杆因受两托拱悬索重叠段的内对拉作用力，使得水平拱杆更为稳固，从而保证了拱体的稳固性。托拱悬索非重叠段架设于索塔，托拱悬索和梭形杆杆拱均由若干吊索相互连接，利用抗弹结构吊索托起斜拱杆及杆拱全部或部分重力弯折力，使斜拱杆保持纵向受力良好的笔直形态并稳固杆拱，水平拱杆因受拱压的挤推和两托拱悬索的内对拉作用力，使其全部或部分重量通过梭形水平拱杆上方较粗的支梁传递给斜拱杆，以保持其纵向受力良好的笔直形态。所述斜拱杆一a、b及斜拱杆二a、b各组连接形成上合下开的v形拱脚，使得拱体横向更稳固，托桥悬索a两端固定于斜拱杆一a脚部、斜拱杆二a脚部，托桥悬索b两端固定于斜拱一b脚部、斜拱杆二b脚部，使拱脚的推力与悬索的拉力有所抵消，降低了拱脚地基的负担和要求。托桥悬索均直接或间接架设在承点上，即两托桥悬索以拱杆端头承点为直接支撑或在承点上建立悬空索塔或吊索等方式为间接支撑，桥跨和托桥悬索均由若干抗弹结构吊索相互连接，利用抗弹结构吊索托起桥跨。

此悬拱悬系统结构是由悬拱结构和拱悬结构组合而来。

悬拱结构：即悬索托起拱杆及杆拱全部或部分重力弯折力，使拱杆长度在桥跨范围内不受重力弯折力限制，并保持拱杆纵向受力良好的笔直形态，从而稳固承重杆拱并增大承重杆拱跨度的建筑结构。

拱悬结构：即以特长杆杆拱上的拱杆端头衔接点为承点托起全部或部分承重悬索，因为向桥体中间移动或增加悬索承点，缩短了承点之间的距离，所以降低了大跨径绳索桥对绳索质量的要求，增加了同等跨径该桥梁的承重量。

一种梭形特长拱杆，包括支梁、紧固梁架；其结构在于将传统拱杆杆体分成一根以上支梁且按一定段距由若干紧固梁架连接形成的中间宽大且向两头渐变窄小的梭形结构杆体，紧固梁架所在面垂直于轴线，轴线为杆体两端连线，紧固梁架由外紧固梁和内紧固梁组成，但当支梁数量为二时，紧固梁架只是唯一一根紧固梁且不分内外（但可由若干此平面杆体平行连接形成扁担型立体梭形杆），当支梁数量为三时，可不要内紧固梁。紧固梁架的结构是由相邻支梁之间同时按一定段距相互连接的外紧固梁和以外紧固梁接点建立垂直通过轴线相互连接的内紧固梁连接组成，且相邻支梁与轴线夹面夹角不大于180°，当梭形拱杆工作时，支梁梁段处于压缩状态，紧固梁架梁段处于拉伸状态，且所有梁段均为笔直

一种稳固拱体的悬拱连接方式，此连接方式的前提条件是拱体存在水平杆梁，杆梁可以是拱体加固梁，也可不是本结构中的梭形杆，其连接方式如上所述，即托拱悬索一两端固定于承点一、锚锭一，托拱悬索二两端固定于承点二、锚锭二，整体水平杆梁因受两托拱悬索的重叠段内对拉作用力，使得水平杆梁更为稳固，从而保证了拱体的稳固性。

一种抗弹结构绳索，其特征在于套管使其内绳索存在预应拉力，即绳索穿过套管与管扣拉块连接，且绳索外围紧贴套管内围，且能穿动，且套管两端存在顶推管扣拉块的作用力，使得当管扣拉块的外拉力小于绳索预应拉力时，套管绳索形变极小，其原理基础在于同等大小作用力下套管纵向压缩形变远小于绳索拉伸形变，所以此类套管结构绳索在一定拉力下形变极小。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的悬拱组合系桥梁，可稳健突破跨径问题或同等跨径悬索桥的承重问题；

2本发明中的“悬拱结构”在一定范围内消除了重力弯折力对拱杆的长度限制，因此可建造特长杆体组成的特大悬拱组合结构建筑。

3本发明中的“拱悬结构”，因为向桥体中间移动或增加悬索承点，缩短了承点之间的距离，所以降低了大跨径绳索桥对绳索质量的要求，增加了同等跨径该桥梁的承重量。

4、v形结构斜拱杆使桥体横向更稳固，提高了桥体刚性。

5、拱脚与托桥悬索连接使拱脚的推力与悬索的拉力有所抵消，降低了拱脚地基的负担和要求。

6、本发明采用结构独特的梭形拱杆，其在有拱压推挤或内对拉作用力条件下，自身具有较强的抗震抗弯折的能力，可建造由特长梭形拱杆组成的特大杆拱。

7、两悬索向水平杆梁内对拉的悬拱连接方式，可稳固水平杆梁，从而保证了桥体的稳固性。

8、在一定拉力下形变极小的套管吊绳，可提高桥跨刚性，将风等因素产生的共振现象消灭在萌发期，使桥跨更安全。

附图说明

图1是本发明的悬拱组合系桥梁的结构示意图；

图2是悬拱组合系桥梁的俯视图；

图3是梭形水平杆拱的结构示意图；

图4是斜杆拱的结构示意图；

图5是图3的横截面结构示意图；

图6是图4的横截面结构示意图；

图7是吊索的结构示意图；

图中标记：1-桥跨，2-索塔，3-锚定二，4-锚定一，5-承点二，6-承点一，7-托拱悬索一，8-托拱悬索二，9-水平拱杆，10-抗弹结构吊索，11-斜拱杆一a,12-斜拱杆一b,13-斜拱杆二a，14-斜拱杆二b，15-托桥悬索a，16-托桥悬索b，17-支梁，18-紧固梁架，19-索孔，20-绳索，21-套管，22-管扣拉块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作详细的说明。

为了使发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如说明书各附图所示，一种悬拱组合系桥梁，包括桥跨1，索塔2，锚定二3，锚定一4，支梁17，紧固梁架18，索孔19，承点二5，承点一6，托拱悬索一7，托拱悬索二8，水平拱杆9，抗弹结构吊索10，斜杆拱一a11,斜杆拱一b12,斜杆拱二a13，斜杆拱二b14，托桥悬索a15，托桥悬索b16；托拱悬索一7两端固定于承点一6、锚定一4,托拱悬索二8两端固定于承点二5、锚定二3,两托拱悬索7、8重叠段均穿过索孔19,非重叠段架设于索塔2，两托拱悬索7、8上固定有若干抗弹结构吊索10，连接于斜杆拱上紧固梁架18中心，因托拱悬索7、8对水平拱杆15的内对拉作用力稳固了水平拱杆15，从而也稳固了拱体，当然托拱悬索7、8两端也均可直接连接于桥体两边锚定，不再穿过水平杆梁，而是与若干垂直或严重倾斜的吊索连接，托起并稳固拱体。斜拱杆一、二分别是由斜拱杆一a、b11、12及斜拱杆二a、b13、14连接形成的上合下开的v形拱脚，托桥悬索15、16端点分别连接于非同组非同根斜杆拱脚部，当然也可在索塔2上增加架设托桥悬索的承点，其端点位置也会变动，目前承点二5，承点一6为托桥悬索15、16承点，托桥悬索上固定有若干抗弹结构吊索10，且这些抗弹结构吊10连接于桥跨1，故托起桥跨1。

实施例2

如图3至图6所示，一种用于实施例1的梭形拱杆，包括支梁17、紧固梁架18，水平索形拱杆则会增加索孔19；其结构在于将传统拱杆杆体分成一根以上支梁且按一定段距由若干紧固梁架18连接形成的中间宽大且向两头渐变窄小的梭形结构杆体，紧固梁架18所在面垂直于轴线，轴线为杆体两端连线，紧固梁架18由外紧固梁和内紧固梁组成，但当支梁17数量为二时，紧固梁架18只是唯一一根紧固梁且不分外内，不过可由若干此平面杆体平行连接形成扁担型立体梭形杆，当支梁17数量为三时，可不要内紧固梁。紧固梁架18的结构是由相邻支梁之间同时按一定段距相互连接的外紧固梁和以外紧固梁接点建立垂直通过轴线相互连接的内紧固梁连接组成，且相邻支梁17与轴线夹面夹角不大于180°，当梭形拱杆工作时，支梁17梁段处于压缩状态，紧固梁架18梁段处于拉伸状态，且所有梁段均为笔直，如图5所示水平拱杆横截面示意图，上方支梁要粗一些，水平拱杆9的重量主要通过较粗的此支梁传递给斜拱杆，图中索孔19均在杆体轴线上，或轴线正下方排列成弧线。

实施例3

如图7所示，一种用于实施例1的悬拱桥梁的抗弹结构吊索10,包括绳索20、套管21和管扣拉块22；所述绳索20外侧套有套管21,所述绳索20穿过套管21两端与管扣拉块22连接,且绳索20外围紧贴套管21内围，且能穿动，且套管21两端存在顶推管扣拉块22的作用力；抗弹结构吊索10的结构设计原理是基于:物质的挤压形变小于抗拉形变，从而当吊索承受拉力小于吊索内绳索20预应拉力时，使形变极小，可增强桥体刚性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。