[实用新型]承受较大横桥向风荷载的空间三维缆索体系地锚式悬索桥

说明书

本实用新型公开了一种承受较大横桥向风荷载的空间三维缆索体系地锚式悬索桥，包括主梁和在主梁两端对称设置的桥塔，以及横跨主梁和桥塔并通过锚碇固定一对主缆，主缆包括桥塔间的中跨主缆和两岸的边跨主缆，桥塔以主梁的中心线对称设置，每个桥塔位于主梁中心线与主梁侧面间，桥塔与锚碇之间的一对边跨主缆在水平面上呈喇叭形形状，中跨主缆通过索夹安装有多根吊索，吊索另一端固定在主梁两侧的吊索吊点上，在吊索内力增加不多的情况下，空间三维缆索体系悬索桥的主缆和主梁的连接更加紧密，振动更加一致，主缆、吊索对主梁约束更强，结构具有更好的空间整体性能，横桥向刚度、扭转刚度得到显著提高，大大提高了整个桥梁的空间刚度和抗风稳定性。

技术领域

本实用新型涉及桥梁悬索桥桥型设计领域，具体涉及一种承受较大横桥向风荷载的空间三维缆索体系地锚式悬索桥。

背景技术

随着材料科学和施工技术的快速发展，以及日益增长的交通需求，加速了悬索桥的长大化发展进程。随着悬索桥跨径增大，桥梁的宽跨比、横桥向刚度、扭转刚度和结构阻尼不断减小，自振频率降低，这将导致桥梁结构在静风作用下变形增大，风荷载作用下结构承载能力、抗风静力稳定性和抗风动力稳定性均难以解决。而这类超大跨径桥梁多建于开阔峡谷和海面等风速较高，甚至是台风频发地区，这就对超大跨悬索桥的抗风能力提出更高要求。

而我国现在已建成的超大跨径地锚式悬索桥均为平面二维缆索体系，均是通过改变梁体断面形状、增加梁体宽度、增加抗风索等增大结构的抗风能力，这往往会加大梁体设计难度、桥面宽度增加过多、影响结构美观且造价增加较多，且在横桥向风力作用下，结构横桥向位移较大，极大的影响了行车舒适性。以往由于空间三维缆索体系悬索桥较平面二维缆索体系悬索桥受力复杂，难以施工、应用极少，少量的工程实践基本均为跨径低于450m且空间性不强的自锚式独塔空间三维缆索体系悬索桥，而宽跨比较小，空间性较强的大跨径空间三维缆索体系地锚式悬索桥则从未设计。如图1～2所示目前的特大桥主跨跨径800m，主跨跨径较大，属于特大跨径范畴，桥面布置仅为双向四车道，而非特大桥常规设计的双向八车道，桥面较窄，桥面宽度一般为30～45m，桥梁宽跨比较小，这就导致桥梁横桥向刚度较小，进而在风荷载下，结构受力较大，横桥向位移也较大的难题。

发明内容

本实用新型针对现有超大跨径悬索桥结构形式普遍存在桥面宽跨比较小、桥梁横桥向刚度不足，横桥向风荷载作用下，桥梁结构横桥向受力不足，且横桥向位移较大，严重影响行车舒适性的难题，为了在不增加桥面宽度、不设置影响桥梁景观的抗风索、且造价增加较少的前提下，能够大大提高结构的横桥向刚度，从而满足结构承受横桥向风荷载的受力要求，提供了一种承受较大横桥向风荷载的空间三维缆索体系地锚式悬索桥；在解决了横桥向抗风难题的同时，桥梁在横桥向地震作用下的结构受力和结构位移也大为减小。其适应超大跨径、桥面较窄、桥面宽跨比小于传统正常值范畴，桥梁横桥向刚度相对较小，横桥向抗风能力较差，并同时承受较大风荷载的悬索桥。

为实现上述目的，本实用新型所设计一种承受较大横桥向风荷载的空间三维缆索体系地锚式悬索桥，它包括主梁和在主梁两端对称设置的桥塔，以及横跨主梁和桥塔并通过锚碇固定一对主缆，所述主缆包括桥塔间的中跨主缆和两岸的边跨主缆，所述桥塔以主梁的中心线对称设置，且每个桥塔位于主梁中心线与主梁侧面间，所述桥塔与锚碇之间的一对边跨主缆在水平面上呈喇叭形形状，所述中跨主缆通过索夹安装有多根吊索，所述吊索另一端固定在主梁两侧的吊索吊点上，一对中跨主缆在水平面上呈鱼肚型形状。

进一步地，所述主梁的宽度为10.0m～25.0m，所述主梁的宽度为传统悬索桥桥梁主梁宽度1/2～1/3。

再进一步地，所述中跨主缆和两岸的边跨主缆在竖直面上呈悬链线形状，所述主缆的矢跨比为1/12～1/9。

再进一步地，所述锚碇在水平面上呈喇叭形形状。