[发明专利]一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法

说明书

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，具体是涉及一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法。

背景技术

梁桥、拱桥、索桥分别是不同的桥梁结构形式，其受力特点各有不同。其中梁桥以主梁的受弯为主、拱桥以拱肋的受压为主、索桥以索的受拉为主。拱桥和索桥跨越能力均大于梁桥，得益于其更能充分发挥材料的性能。但以受压为主的拱桥会在拱脚处产生水平推力，建造大跨度拱桥需要较好的地质条件，使基础能够抵抗拱脚处的水平推力。系杆拱可以解决拱脚处水平推力的问题，通过系杆连接桥两端拱脚，通过系杆的受拉与拱脚推力相平衡。但系杆所起的作用仅仅是平衡拱脚处水平力，对结构的承载能力毫无帮助，造成材料的极大浪费。

悬索桥是以主缆受拉为主要受力构件的桥梁，悬索桥能充分发挥钢材抗拉强度，跨越能力大，大跨度悬索桥主缆内力较大，需要建造锚碇来平衡主缆拉力。小跨径的悬索桥可采用自锚式，将主缆锚固在主梁上，使主梁受压，若主缆内力过大，则主梁受力较为不利。为减小主梁受压，自锚式悬索桥主缆通常采用较大垂跨比以减小主缆水平力分力。

可以看出，拱桥会对外部产生推力，悬索桥会对外部产生拉力，若通过结构自身解决(采用系杆拱或自锚式悬索桥)，也存在一定缺点，造成材料浪费或结构受力不利。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁。该组合式自平衡桥梁结合了拱、索受力特点，拱、索、梁三者的水平力处于自平衡状态，不需要外部的水平向约束，不对外部产生推力或拉力。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：包括主梁结构、铺装在所述主梁结构上的桥面、设置在主梁结构上方的两个拱圈和设置在主梁结构下方的两个主索，所述主梁结构的一端设置有用于对其支撑的第一支座，所述主梁结构的另一端设置有用于对其支撑的第二支座，所述拱圈的一端固定在主梁结构的一端，所述拱圈的另一端固定在主梁结构的另一端，所述主索的一端固定在主梁结构的一端，所述主索的另一端固定在主梁结构的另一端，所述主梁结构通过吊索与拱圈连接，所述主索通过撑杆与主梁结构连接，所述撑杆的上端与主梁结构相铰接，所述撑杆的下端与主索相铰接。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构包括多个纵梁和多个横梁，所述纵梁的一端与第一支座连接，所述纵梁的另一端与第二支座连接，多个所述纵梁依次拼接，所述桥面铺装在所述纵梁上，多个所述横梁连接在所述纵梁上且沿纵梁的延伸方向间隔布设，所述吊索的下端与横梁的端部相连接，所述撑杆的上端与横梁的端部相连接。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述纵梁为T形梁，所述横梁穿过所述纵梁的腹板。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构包括两个纵梁和设置在两个纵梁之间的多个横梁，所述横梁的一端与一个纵梁相连接，所述横梁的另一端与另一个纵梁相连接，所述纵梁的一端与第一支座连接，所述纵梁的另一端与第二支座连接，多个所述横梁上铺装有桥面板，所述桥面铺设在所述桥面板上，所述吊索的下端与纵梁相连接，所述撑杆的上端与纵梁相连接。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索通过倾斜布设的稳定杆与主梁结构相连接，所述稳定杆的上端与主梁结构相铰接，所述稳定杆的下端与主索相铰接。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索上设置有用于与撑杆下端相铰接的铰接接头，所述主梁结构上设置有用于与撑杆上端相铰接的铰接支座。

上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述撑杆的下端设置有两个相互平行的下护板，所述下护板上开设有下销孔，所述撑杆的上端设置有两个相互平行的上护板，所述上护板上开设有上销孔；所述铰接接头包括上卡板和与所述上卡板相拼接以将主索夹持的下卡板，所述上卡板的一侧面设置有第一上连接板，所述上卡板的另一侧面设置有第二上连接板，所述下卡板的一侧面设置有第一下连接板，所述下卡板的另一侧面设置有第二下连接板，所述第一上连接板和第一下连接板通过第一螺栓连接，所述第二上连接板和第二下连接板通过第二螺栓连接，所述上卡板上设置有用于插入两个下护板之间的衬板，所述衬板上开设有铰接孔，所述下护板和衬板通过穿过所述下销孔和铰接孔的下销轴相连接；所述铰接支座包括用于伸入两个所述上护板之间的垫板，所述垫板上开设有连接孔，所述上护板和垫板通过穿过所述上销孔和连接孔的上销轴相连接。