一种多塔自锚式悬索桥的制作方法

1.本实用新型涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种多塔自锚式悬索桥。


背景技术：

2.悬索桥是目前跨越能力最大的一种桥型，按主缆锚固形式的不同可以分为自锚式悬索桥和地锚式悬索桥。如图1所示，自锚式悬索桥由主缆4、索塔、加劲梁3、锚固构造以及吊杆5组成，受力性能与系杆拱桥类似，由主梁的受弯、受压以及主缆4的受拉来承担荷载，形成自平衡的受力体系，改善了基础的受力。与地锚式悬索桥相比，自锚式悬索桥不需要修建巨大的锚碇，具有更好的地形和地质状况适应性，布置形式也较为灵活，在大、中跨度上非常具有竞争力。
3.但是，对于多塔自锚式悬索桥，传统结构体系中，由于中索塔2主缆4经边索塔1锚固于梁端，主缆4无法对中索塔2纵桥向形成有效的约束，因此存在中索塔2纵桥向刚度弱的技术难题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型实施例期望提供一种多塔自锚式悬索桥，以改善中索塔的受力状况，提高结构体系的整体刚度。
5.为达到上述目的，本实用新型实施例的技术方案是这样实现的：
6.本实用新型实施例提供了一种多塔自锚式悬索桥，所述多塔自锚式悬索桥包括：
7.索塔，所述索塔竖直方向延伸；所述索塔至少设置有三个，包括设置于两端的边索塔和位于两个边索塔之间的中索塔；
8.梁，所述梁穿设于所述索塔，且所述梁的两端均至少延伸至所述边索塔；
9.缆索，包括至少一对呈交叉布置的缆索，沿所述梁的第一端至第二端的延伸方向，所述一对缆索中的其中一根缆索交替固定于上一个索塔的上端和下一个索塔下方的梁上，所述一对缆索中的另一根缆索交替固定于上一个索塔下方的梁上和下一个索塔的上端；
10.吊杆，设置于所述缆索和所述梁之间，所述吊杆的上端固定于所述缆索，所述吊杆的下端固定于所述梁。
11.上述方案中，所述一对缆索中的两个缆索沿所述梁的宽度方向间隔分布，两个所述缆索的间距大于预设值。
12.上述方案中，所述预设值为0.5米。
13.上述方案中，所述梁的两端均超出所述边索塔，所述边索塔和所述梁两端的端部之间设有缆索；所述缆索的一端固定于所述梁的端部，另一端固定于所述边索塔的上端。
14.上述方案中，所述索塔数量为奇数，所述一对缆索中的其中一根缆索的两端分别固定于所述梁的端部，所述一对缆索中的另一根缆索的两端固定于对应的两个边索塔下方的梁上。
15.上述方案中，所述索塔数量为偶数，所述一对缆索中的其中一根缆索的一端固定
于所述梁的第一端的端部，另一端固定在对应的边索塔下方的梁上；所述一对缆索中的另一根缆索的一端固定在所述梁的第二端的端部，另一端固定在对应的边索塔下方的梁上。
16.上述方案中，所述梁的宽度方向的两侧均包括有所述一对缆索，两侧的所述缆索沿所述梁宽度的中心线对称设置。
17.上述方案中，所述多塔自锚式悬索桥还包括桥墩，所述桥墩用于支撑所述梁的两端。
18.上述方案中，所述多塔自锚式悬索桥还包括有固定所述缆索的锚固点，所述锚固点包括设置于所述中索塔下方的梁上的第一锚固点，所述缆索穿设并固定于所述第一锚固点。
19.上述方案中，所述锚固点还包括有第二锚固点；所述第二锚固点设置于所述边索塔下方的梁上，所述缆索的一端插设并固定于所述第二锚固点。
20.根据本实用新型实施例的一种多塔自锚式悬索桥，通过至少一对呈交叉布置的缆索，将固定于中索塔上端的缆索均直接固定至相邻索塔下方的梁上，使中索塔在纵桥向受到有效约束，能改善中索塔的受力状况，提高结构体系的整体刚度。
21.本实用新型实施例的其它有益效果将在具体实施方式中结合具体技术方案进一步说明。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要的说明。应当理解，下面描述的附图仅仅是本实用新型实施例的一部分附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
23.图1为现有技术中多塔自锚式悬索桥的示意图；
24.图2为本实用新型实施例多塔自锚式悬索桥的示意图一(三个索塔)；
25.图3为本实用新型实施例多塔自锚式悬索桥的示意图二(四个索塔)；
26.图4为图2或图3中a-a的剖视示意图；
27.图5为图2或图3中b-b的剖视示意图；
28.图6为图2或图3中c-c的剖视示意图；
29.图7为图2或图3中d-d的剖视示意图；
30.图8为图2或图3中e-e的剖视示意图；
31.图9为图3中f-f的剖视示意图；
32.图10为图3中g-g的剖视示意图；
33.图11为图3中h-h的剖视示意图。
34.附图标记说明：
35.现有技术中：
36.1边索塔；2中索塔；3加劲梁；4主缆；5吊杆；6移动荷载。
37.本实用新型实施例：
38.21边索塔；22中索塔；231塔顶索鞍；241塔柱；242上横梁；243下横梁；30梁；311梁上索鞍；312梁端锚固座；313梁上锚固座；41第一缆索；42第二缆索；511第一缆索吊杆；512
第二缆索吊杆；60桥墩。
具体实施方式
39.针对现有技术中的问题，本实用新型实施例提供了一种多塔自锚式悬索桥，所述多塔自锚式悬索桥包括：
40.索塔，所述索塔竖直方向延伸；所述索塔至少设置有三个，包括设置于两端的边索塔和位于两个边索塔之间的中索塔；
41.梁，所述梁穿设于所述索塔，且所述梁的两端均至少延伸至所述边索塔；
42.缆索，包括至少一对呈交叉布置的缆索，沿所述梁的第一端至第二端的延伸方向，所述一对缆索中的其中一根缆索交替固定于上一个索塔的上端和下一个索塔下方的梁上，所述一对缆索中的另一根缆索交替固定于上一个索塔下方的梁上和下一个索塔的上端；
43.吊杆，设置于所述缆索和所述梁之间，所述吊杆的上端固定于所述缆索，所述吊杆的下端固定于所述梁。
44.根据本实用新型实施例的一种多塔自锚式悬索桥，通过至少一对呈交叉布置的缆索，将固定于中索塔上端的缆索均直接固定至相邻索塔下方的梁上，使中索塔在纵桥向受到有效约束，能改善中索塔的受力状况，提高结构体系的整体刚度。
45.以下结合附图及具体实施例，对本实用新型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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。并且，下面描述的实施例，仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。本技术领域的普通技术人员，根据这些实施例，在不付出创造性劳动的前提下获得的所有其它实施例，均属于本实用新型保护的范围。
46.实施例
47.本实施例提供了一种多塔自锚式悬索桥，如图2、图3所示，所述多塔自锚式悬索桥包括：
48.索塔，所述索塔竖直方向延伸；所述索塔至少设置有三个，包括设置于两端的边索塔21和位于两个边索塔21之间的中索塔22；
49.梁30，所述梁30穿设于所述索塔，且所述梁30的两端均至少延伸至所述边索塔21；
50.缆索，包括至少一对呈交叉布置的缆索，沿所述梁30的第一端至第二端的延伸方向，所述一对缆索中的其中一根缆索交替固定于上一个索塔的上端和下一个索塔下方的梁上，所述一对缆索中的另一根缆索交替固定于上一个索塔下方的梁上和下一个索塔的上端；
51.吊杆，设置于所述缆索和所述梁30之间，所述吊杆的上端固定于所述缆索，所述吊杆的下端固定于所述梁30。
52.这里，示例性地，所述梁30为一种刚性梁，即加劲梁，具体可以是桁架梁或扁平钢箱梁。一般在行业内也称为主梁，下同。
53.这里，示例性地，所述梁30的走向为沿所述多塔自锚式悬索桥的纵向延伸。所述纵向即为桥走向的方向，也称为纵桥向，或称为桥的长度方向；横向即为垂直于纵向的方向，或称为梁30的宽度方向，下同。
54.这里，所述缆索一般在行业内也称为主缆，下同。示例性地，上述“交替固定”中的“固定”，除了在缆索的两端，均为穿设固定，即穿设在塔顶索鞍或梁上索鞍并固定。
55.这里，示例性地，至少一对呈交叉布置的缆索，是为了实现如下目的：将固定于中索塔22上端的缆索均直接固定至相邻索塔下方的梁上。即固定于中索塔22上端的缆索固定于相邻索塔下方的梁上后，就不能再和现有技术一样，再固定至相邻索塔的上端，因此需要布设另一条缆索。另一条缆索和之前的一条缆索一样，均沿所述梁30的第一端至第二端的延伸方向布设，不过两条缆索的高点和低点都间隔一个跨度。也因为如此，同一个跨度内的缆索有两条，且呈交叉布置，区别于现有技术中的一条缆索，呈倒置的抛物线形状。
56.这里，示例性地，缆索的高点是指固定于索塔上端的点，低点是指缆索固定于梁上的点。跨度可以是两个索塔之间的区域，或索塔和梁30的端部之间的区域。
57.这里，示例性地，如图2、图3所示，所述索塔纵向两侧的缆索类似“人”字形，即上端连接于所述索塔，下端连接于梁端或相邻索塔下方的梁上。这样，中索塔纵向两侧都受到有效约束，降低了中索塔塔顶受到的水平不平衡力，改善中索塔的受力状况，进而提升了整个结构体系的竖向刚度。
58.进一步地，索塔纵向两侧都受到有效约束，也能更好的适应纵向不对称荷载作用在桥面。例如，现有技术中，如图1所示，有移动载荷6在第一个跨度内，即在左边的边索塔1和中索塔2之间的加劲梁3上，因此中索塔2的左侧的缆索受到更大的拉力。但是右侧的缆索是通过边索塔1间接连接到梁端，没有被从有效的竖向和纵向固结中引出的缆索约束，即右侧的约束相对较弱。这样，现有技术中的悬索桥存在两个风险：一是当中索塔纵向刚度较大时，缆索与塔顶存在滑移的风险，滑移可能导致结构整体失稳或垮塌；二是索塔受拉变形，索塔塔顶较大的纵桥向位移会造成梁挠度变形过大，轻则影响桥梁的使用性能，重则可能导致结构整体失稳或垮塌。
59.而本实用新型实施例中，中索塔在纵向的两侧都受到有效约束，可以避免上述风险。例如因为移动荷载的作用，中索塔塔顶可能会产生较大的水平不平衡力，而两侧的缆索因为都直接锚固于相邻索塔下方的梁上，即缆索的竖向和纵向固结，提供了强劲的约束，限制塔顶的纵桥向位移，大幅降低了缆索在中索塔塔顶两侧的索力差值。因此，可以有效避免缆索与塔顶的滑移，减少塔顶的变形，能更好的适应纵向不对称荷载作用在桥面。即本实用新型实施例的多塔自锚式悬索桥，克服了传统多跨自锚式悬索桥的缺陷，改善了中索塔的受力状况，从而提高了体系的整体竖向刚度。
60.根据本实用新型的一个可选的实施方式，参见图4-图11所示，所述一对缆索中的两个缆索沿所述梁30的宽度方向间隔分布。具体地，可以将一对缆索中的缆索分别称为第一缆索41和第二缆索42，其中第一缆索在宽度方向的外侧。这样，在梁30的宽度方向，第一缆索41和所述第二缆索42相互隔开，不致产生干扰或冲突，例如不妨碍各自吊杆的安装。
61.且两个所述缆索的间距大于预设值，这样，可以更规范的布置第一缆索41和第二缆索42。
62.具体地，所述预设值为0.5米。这是实际施工时确定的距离规范，是避免两条缆索干扰或冲突的一个更合理的距离。
63.为便于附图的表达更清楚，将吊杆分为第一缆索吊杆511和第二缆索吊杆512两种分别标号。
64.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述梁30的两端均超出所述边索塔21，
所述边索塔21和所述梁30两端的端部之间设有缆索；所述缆索的一端固定于所述梁30的端部，另一端固定于所述边索塔21的上端。这样，缆索的两端可以直接锚固在梁上，不必另外设置锚碇，更便于所述缆索的锚固。
65.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述索塔数量为奇数，参见图2，所述一对缆索中的其中一根缆索的两端分别固定于所述梁30的端部，所述一对缆索中的另一根缆索的两端固定于对应的两个边索塔21下方的梁上。所述索塔数量为奇数的，第一缆索41的两端都固定于所述梁30的端部，更稳固。
66.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述索塔数量为偶数，参见图3，所述一对缆索中的其中一根缆索的一端固定于所述梁30的第一端的端部，另一端固定在对应的边索塔21下方的梁上；所述一对缆索中的另一根缆索的一端固定在所述梁30的第二端的端部，另一端固定在对应的边索塔21下方的梁上。所述索塔数量为偶数的，中索塔22的数量是偶数，中索塔22的受力更均衡。这里的第一端和第二端为所述梁30相对的两端。
67.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述梁30的宽度方向的两侧均包括有所述一对缆索，这样，悬索桥能承受更大的荷载。
68.且两侧的所述缆索沿所述梁宽度的中心线对称设置。这样，悬索桥在所述梁30的宽度方向的受力更均衡。
69.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述多塔自锚式悬索桥还包括桥墩60，所述桥墩60用于支撑所述梁30的两端。这样，梁30的两端可以得到有效支撑，也便于安装梁端锚固座312。
70.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述多塔自锚式悬索桥还包括有固定所述缆索的锚固点，所述锚固点包括设置于所述中索塔22下方的梁上的第一锚固点，所述缆索穿设并固定于所述第一锚固点。具体地，所述第一锚固点包括梁上索鞍311。梁上索鞍311既能供所述缆索穿过，也能把穿设的一段缆索固定。
71.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述锚固点还包括有第二锚固点；所述第二锚固点设置于所述边索塔21下方的梁上，所述缆索的一端插设并固定于所述第二锚固点。具体地，所述第二锚固点包括梁上锚固座313，所述梁上锚固座313可以固定缆索的一端，且固定的很牢固。
72.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述锚固点还包括有第三锚固点；所述第三锚固点设置于所述边索塔21上端，即塔顶，所述缆索穿设并固定于所述第三锚固点。具体地，所述第三锚固点包括塔顶索鞍231，类似梁上索鞍311，所述塔顶索鞍231既能供所述缆索穿过，也能把穿设的一段缆索固定。
73.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述锚固点还包括有第四锚固点；所述第四锚固点设置于所述梁30的端部，所述缆索的一端插设并固定于所述第四锚固点。具体地，所述第四锚固点包括梁端锚固座312，所述梁端锚固座312可以固定缆索的一端，且固定的很牢固。
74.根据本实用新型的一个可选的实施方式，所述索塔包括塔柱241、上横梁242和下横梁243；所述塔柱241设有两根，沿竖直方向延伸；所述上横梁242和下横梁243分别位于所述塔柱241的上端和下端，并连接两根塔柱241。这样，整个索塔结构合理、整体强度高，承载能力强。
75.进一步地，所述下横梁243还用于支撑所述梁30。这样，可以使所述梁30得到较好的支撑，结构更稳固。
76.按照本实用新型设计的一种多塔自锚式悬索桥，解决了现有技术中多塔自锚式悬索桥存在的中间索塔纵桥向刚度弱，结构体系竖向刚度低的技术难题；并且能减少缆索在中索塔塔顶两侧的索力差值，防止缆索与中索塔塔顶索鞍之间的滑移；还具有原理清晰、结构简单、方便实施的特点；有着良好的经济效益和社会效益，为未来的桥梁结构选型提供一具有竞争力的方案。
77.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
78.需要说明的是，在本实用新型实施例记载中，除非另有说明和限定，术语“连接”应做广义理解。例如，可以是电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
79.本实用新型实施例中如有涉及的术语“第一\第二\第三”，仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。可以理解地，“第一\第二\第三”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序。
80.在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。
81.以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。