1.本发明属于一种斜拉桥体系，具体涉及了一种桁架斜拉桥。
背景技术：
2.斜拉桥又名斜张桥，其上部结构由主塔、桥面系、斜拉索构成，是一种桥面体系受压（密索）或受弯（稀索）为主，支撑体系以斜拉索受拉和主塔受压为主的桥梁，因为具有跨越能力大、施工方便、力学性能好等优点，斜拉桥在公路和铁路中均被广泛应用。
3.在传统的斜拉桥中，斜拉索是整个桥梁的生命，其在运营期间的安全是斜拉桥结构安全的最重要条件之一，可以说，斜拉索的使用寿命决定着整个桥梁的经济性、安全性和生命周期。斜拉索的损伤与强度退化对斜拉桥结构体系可靠性有着直接影响，某个斜拉索的脆性断裂甚至可能导致结构体系的突然破坏。国内外许多斜拉桥坍塌事故基本上都是由斜拉索失效引起的，例如，2018年8月，意大利莫兰迪大桥仅在正常交通荷载作用下就发生了垮塌，调查结果显示，造成大桥垮塌的主要原因是钢索老化导致强度明显下降。
4.桥梁的设计使用年限一般多为100年，而斜拉索设计寿命在30年以上，但是斜拉索作为斜拉桥结构体系的关键、易损构件，其强度在桥梁服役期内不可避免地要经历退化过程。在运营期内，由于长期承受恒载、活载与疲劳荷载作用，并暴露于风雨、潮湿与污染的大气环境中，斜拉索极易遭受疲劳与腐蚀破坏，使其的实际使用寿命大大低于设计寿命，国内外斜拉索换索案例统计表明，被更换拉索的平均使用寿命仅为15.3年左右。
5.在斜拉桥的生命周期内，斜拉索破坏的最主要原因是钢材的锈蚀和疲劳引起拉索内钢丝的断裂。斜拉索防腐措施经过多年的发展虽有不断改进，但是毕竟外界环境因素复杂，实际经验表明，无论采取哪种防腐措施，其效果在很大程度上仍取决于施工和安装的质量，因此目前尚没有找到一种完美无患的防腐方法。此外，斜拉索刚度小、阻尼低，质量小且跨度大，在桥梁全寿命周期内，其一直处于高应力状态，并且承受来自随机车流、风和海浪等荷载的长期作用，容易产生疲劳损伤，当疲劳幅值过大时，会影响斜拉桥的正常使用，危及桥梁结构安全。
6.在斜拉索寿命上出问题的代表桥例首先可举原联邦德国汉堡的科尔伯兰特桥，该桥通车几年后就发现斜拉索腐蚀严重，必须经过全部换索才能维持安全，据估算，整座桥梁换索的费用超过建桥造价的50%，约600万美元。可见，斜拉索换索的代价十分高昂，这也是导致斜拉桥经济性不高的原因之一。
7.随着我国社会经济的发展，斜拉桥的跨径也向超大跨迈进，在已建的桥梁中，目前最大跨径已达1088m。但是跨径增大后，斜拉桥面临的其他问题也日益突出。第一，斜拉桥的柔性特征愈加明显，较难满足重载或高速铁路桥的要求。第二，长索自重引起的垂度效应明显，从而导致斜拉索等效刚度快速降低。第三，斜拉索水平分力对主梁施加的轴向压力逐渐积累，在近塔处轴向力达到最大，可能导致梁体强度或稳定问题。此外，远塔处斜拉索倾角的减小不仅直接加剧主梁轴力，且会导致自身的竖向支承能力降低。第四，斜拉桥的塔较高、索较长、主梁迎风面大，存在主梁、索塔的侧向和纵位移以及主梁、索塔的角点应力超
限。此外，结构抗风稳定性亦降低。第五，斜拉桥的塔、梁、墩等费用快速上升，当双塔体系斜拉桥的主跨超过1200m后，其造价与悬索桥相比已不占优势。
8.综上可知，斜拉桥跨径的适用范围不是由其极限确定，而是由其力学性能和经济性确定。随着跨径的增大，交通量和车辆轴重的不断增加，传统斜拉桥体系的力学性能和经济性已越来越难以满足要求。我国目前仍处于快速发展阶段，人们日益增长的出行需求对交通运输业提出了更高的要求，总的来说，斜拉桥的优点及发展前途是明确的，寻求有效方法对斜拉桥结构体系进行创新以解决上述提出的问题，对提高斜拉桥的力学性能和经济性，促进斜拉桥体系的发展都具有重要意义。
技术实现要素：
9.本发明的目的是彻底解决传统斜拉桥存在的斜拉索寿命短问题，改善传统斜拉桥体系的力学性能，提高其经济性。本发明提供了一种桁架斜拉桥，具有承载力高、刚度大、经济性好等优点，在一定的跨度内具有一定的工程应用价值及美学价值。
10.为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种桁架斜拉桥，主要由主梁、主塔和斜桁架组成；所述斜桁架布置于主塔的两侧，两端分别与主塔、主梁相连，且桁高自上而下逐渐增大。
11.在本发明中，以少量耐久性好的刚性斜桁架取代数量多的柔性斜拉索，可避免斜拉桥在服役期内斜拉索因腐蚀和疲劳而导致的换索问题。斜桁架的存在有效减小了主跨的计算跨径，且其参与抗弯减小了主梁的弯矩峰值，参与抗压减小了主梁的轴力，从而可节省主梁的用钢量，进而降低桥梁造价。
12.作为本发明进一步说明，主塔可为混凝土结构或钢结构；根据主塔在纵桥向的数量，可分为独塔、双塔和多塔斜拉桥；根据主塔在横桥向的数量，可分为独柱、双柱和多柱斜拉桥。
13.作为本发明进一步说明，斜桁架在横桥向可布置为单榀、双榀和多榀，且每榀斜桁架间可根据需要以一字形、v字形、k字形、三角形或米字形横联相接。
14.作为本发明进一步说明，主梁可为箱梁或桁架梁，当为桁架梁时，跨中部分的桁高可根据需要适当增大。
15.作为本发明进一步说明，所述的斜桁架所采用的构件的截面为箱型、圆型，或者构件为通用的型钢。
16.作为本发明进一步说明，所述的斜桁架所采用的构件相互连接时采用焊接、铆接、螺栓连接或栓焊结合的方式。
17.作为本发明进一步说明，全桥可做成漂浮体系、半漂浮体系、塔梁固结和塔墩铰接体系或塔梁墩固结体系。
18.本发明的优点：1.不需布置斜拉索，不存在长索自重引起的垂度效应，且可彻底解决斜拉桥在服役期内斜拉索因腐蚀和疲劳而导致的换索问题。
19.2.全桥刚度大，稳定性好。斜桁架为刚性结构，自身的拉压刚度大、稳定性好，其取代斜拉索后，可改善传统斜拉桥的柔性特征。
20.3.桥梁全寿命周期长，安全性高，后期养护维修费用少。桁架斜拉桥不使用斜拉
索，桥梁运营期内不需要花费高代价进行换索，且不会发生斜拉索强度退化失效事故。
附图说明
21.图1是本发明的结构布置形式之一。
22.图2是本发明的结构布置形式之二。
23.图3是本发明的结构布置形式之三。
24.附图标记：1
‑
主梁，2
‑
主塔，3
‑
斜桁架。
具体实施方式
25.为阐述本发明的技术方案，体现其力学性能的优越性和经济性，以下结合图1～图3和实施例，对本发明的做进一步说明。
26.实施例：一种桁架斜拉桥，主要由主梁、主塔和斜桁架组成；斜桁架布置于主塔的两侧，两端分别与主塔、主梁相连，跨中侧桁高自上而下逐渐增大，边跨侧则相反。
27.应用实例：实施例采用本发明的布置形式之二，桥跨布置为30m+130m+30m，主梁采用桁架梁，桁高4m，桥面宽26m，主塔高28m，设计荷载为城
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a级，共布置4车道。经有限元软件计算，与同等规模的传统斜拉桥相比，在恒载+活载+温度荷载的共同作用下主梁的轴力减少了30%，活载作用下主梁的挠度减少了25%，基频提高了20%，稳定性提高了20%。