一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統的製作方法
2023-04-24 00:35:56 4
一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，該系統包括：在主纜(1)與主梁(2)之間且在主跨中部區域沿縱向設置的中央索扣(5)；在主纜(1)與主梁(2)之間且在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置的交叉拉索(6)；在主纜(1)與主梁(2)之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區域沿縱向設置的邊索扣(7)；在橋塔(3)與主梁(2)之間且沿縱向設置的彈性約束裝置(8)和動力阻尼裝置(9)；以及在主梁(2)兩端沿縱向設置的液壓緩衝裝置(10)。本實用新型能夠同時有效控制懸索橋縱向和扭轉的靜動力響應，提高短吊索的抗疲勞性能，實施方案簡單合理、安全經濟。
【專利說明】一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及橋梁工程【技術領域】，具體涉及一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統。
【背景技術】
[0002]懸索橋是以主纜受拉為主要承重構件的柔性纜索橋梁結構。主梁自重、二期恆載、汽車活載等荷載均通過吊索傳遞給主纜，最終由主纜將全部荷載由主塔和錨碇傳遞給基礎。
[0003]在汽車活載、溫度作用、大風、地震等靜動力荷載作用下，懸索橋的主梁和主纜都將產生較大的豎向、縱橋向、橫橋向位移及扭轉位移，需要有效解決縱向和扭轉的靜動力響應問題:(I)由於大跨徑懸索橋主梁長度較大，主梁兩端的縱橋向靜動力位移較大，因此主梁兩端的伸縮裝置較大且其疲勞問題突出；(2)由於主梁和主纜的位移不同步，短吊索的疲勞問題突出；(3)由於主纜對主梁的抗扭轉運動約束較弱，橋梁的抗風穩定性問題突出。因此，需要研究控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的合理結構體系。
[0004]傳統懸索橋的結構體系有:(I)主梁沿縱橋向為飄浮體系，如虎門大橋、江陰大橋、海滄大橋等；(2)主纜與主梁之間設置中央索扣，如日本的明石海峽大橋、潤揚大橋、壩陵河大橋等；(3)橋塔與主梁之間設置阻尼裝置，如西堠門大橋、南京長江四橋等；(4)主纜與主梁之間設置中央索扣，同時在主梁兩端設置液壓緩衝器，如丹麥的大海帶東橋。
[0005]研究表明，傳統的飄浮體系無法解決懸索橋縱向和扭轉的靜動力響應問題；主纜與主梁之間設置中央索扣可以在一定程度上解決大橋縱向的靜力響應問題，但對縱向動力響應問題和扭轉響應問題效果不大；橋塔與主梁之間設置阻尼裝置可以在一定程度上解決大橋縱向的動力響應問題，但對縱向靜力響應問題和扭轉響應問題沒有效果；主纜與主梁之間設置中央索扣，同時在主梁兩端設置液壓緩衝器，可以在一定程度上控制主梁縱向靜動力響應、改善主跨跨中短吊索的疲勞問題，但對主梁的扭轉響應沒有很好解決，對多跨懸索邊跨短吊索的疲勞問題也沒有很好解決。因此，需要研究能夠同時有效控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的新型結構體系。
實用新型內容
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]有鑑於此，本實用新型的主要目的是針對懸索橋在汽車活載、溫度作用、大風、地震等靜動力荷載作用下的響應問題，提供一種用於有效控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為達到上述目的，本實用新型提供了一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，該系統包括:在主纜I與主梁2之間且在主跨中部區域沿縱向設置的中央索扣5 ；在主纜I與主梁2之間且在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置的交叉拉索6 ;在主纜I與主梁2之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區域沿縱向設置的邊索扣7 ;在橋塔3與主梁2之間且沿縱向設置的彈性約束裝置8和動力阻尼裝置9 ;以及在主梁2兩端沿縱向設置的液壓緩衝裝置10。
[0010]上述方案中，所述中央索扣5沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下遊兩側對稱布置，布置在主纜I與吊索4所在的平面內。所述中央索扣5選用的材料為鑄鋼製作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強複合材料(CFRP)製作的柔性索扣。所述剛性索扣在主纜I的上、下遊兩側對稱布置I對；所述柔性索扣為沿中跨縱向對稱布置，其在主纜I的上、下遊兩側對稱布置η對，η為自然數。
[0011]上述方案中，所述交叉拉索6沿橋梁橫向布置，其形狀為「X」形，上端分別與上、下遊側主纜I相連，下端分別與下、上遊側主梁2相連。所述交叉拉索6選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性拉索，其在主跨1/4區域和3/4區域沿主跨跨中對稱布置m對，m為自然數。
[0012]上述方案中，所述邊索扣7沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下遊兩側對稱布置，布置在主纜I與吊索4所在的平面內。所述邊索扣7選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性索扣，其在主纜I的上、下遊兩側對稱布置k對，k為自然數。
[0013]上述方案中，所述彈性約束裝置8沿橋梁縱向布置，其為彈簧、鋼拉索或碳纖維複合材料拉索。
[0014]上述方案中，所述動力阻尼裝置9沿橋梁縱向布置，其為金屬阻尼器、高分子複合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或複合型阻尼器。
[0015](三)有益效果
[0016]從上述技術方案可以看出，本實用新型具有以下有益效果:
[0017]1、本實用新型提供的這種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，通過在主纜I與主梁2之間在縱向設置中央索扣5和邊索扣7、在橋塔3與主梁2之間在縱向設置彈性約束裝置8和動力阻尼裝置9、在主梁2兩端在縱向設置液壓緩衝裝置10，能夠同時有效控制懸索橋的縱向靜力和動力響應，減小主梁兩端伸縮裝置的規模並改善其抗疲勞性能，有效控制主梁和主纜縱向的靜動力相對位移，從而改善短吊索的抗疲勞性能；
[0018]2、本實用新型提供的這種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，通過在主纜I與主梁2之間在主跨中部區域沿縱向設置中央索扣5，在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置交叉拉索6，能夠同時有效提高懸索橋的對稱和反對稱扭轉剛度，從而控制懸索橋扭轉的靜動力響應；
[0019]3、本實用新型提供的這種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，能夠同時控制懸索橋縱向和扭轉的靜動力響應，而且安裝、檢查、維護、更換方便，經濟性好。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型提供的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統的結構示意圖。
[0021]圖2是本實用新型提供的在主跨1/4區域設置3對交叉拉索的結構示意圖。
[0022]附圖標記:主纜I ;主梁2 ;橋塔3 ;吊索4 ;中央索扣5 ;交叉拉索6 ;邊索扣7 ;彈性約束裝置8 ;動力阻尼裝置9 ;液壓緩衝裝置10。
【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本實用新型進一步詳細說明。
[0024]圖1是本實用新型提供的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統的結構示意圖。如圖1所示，該系統包括:在主纜I與主梁2之間且在主跨中部區域沿縱向設置的中央索扣5 ;在主纜I與主梁2之間且在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置的交叉拉索6 ;在主纜I與主梁2之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區域沿縱向設置的邊索扣7 ;在橋塔3與主梁2之間且沿縱向設置的彈性約束裝置8和動力阻尼裝置9 ；以及在主梁2兩端沿縱向設置的液壓緩衝裝置10。
[0025]所述中央索扣5沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下遊兩側對稱布置，可布置在主纜I與吊索4所在的平面內；中央索扣5選用的材料可為鑄鋼製作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性索扣；其中剛性索扣在主纜I的上、下遊兩側對稱布置I對；柔性索扣為沿中跨縱向對稱布置，其在主纜I的上、下遊兩側對稱布置η對，η為自然數。
[0026]邊索扣7沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜I相連、下端與主梁2相連，在主纜I的上、下遊兩側對稱布置，可布置在主纜I與吊索4所在的平面內；邊索扣7選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性索扣，其在主纜I的上、下遊兩側對稱布置k對，k為自然數。
[0027]彈性約束裝置8沿橋梁縱向布置，其可為彈簧、鋼拉索或碳纖維複合材料拉索。動力阻尼裝置9沿橋梁縱向布置，其可為金屬阻尼器、高分子複合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或複合型阻尼器。
[0028]圖2是本實用新型提供的在主跨1/4區域設置3對交叉拉索的結構示意圖。如圖1和圖2所示，交叉拉索6沿橋梁橫向布置，其形狀為「X」形，上端分別與上、下遊側主纜I相連、下端分別與下、上遊側主梁2相連；交叉拉索6選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性拉索，其在主跨1/4區域和3/4區域沿主跨跨中對稱布置m對，m為自然數。
[0029]本實用新型提供的這種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，能夠同時控制懸索橋縱向和扭轉的靜動力響應，而且安裝、檢查、維護、更換方便，經濟性好。
[0030]另外，本實用新型提供的這種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，也可以被稱為一種用於控控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的結構體系、設備或裝置，這裡「結構體系」等同於「系統、設備或裝置」。
[0031]以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，並不用於限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，該系統包括: 在主纜(I)與主梁(2)之間且在主跨中部區域沿縱向設置的中央索扣(5)； 在主纜(I)與主梁(2)之間且在主跨1/4區域和3/4區域沿橫向設置的交叉拉索(6)； 在主纜(I)與主梁(2)之間且在多跨懸索橋的邊跨端部區域沿縱向設置的邊索扣(7)； 在橋塔(3)與主梁(2)之間且沿縱向設置的彈性約束裝置(8)和動力阻尼裝置(9)；以及 在主梁(2)兩端沿縱向設置的液壓緩衝裝置(10)。
2.根據權利要求1所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述中央索扣(5)沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜(I)相連、下端與主梁(2)相連，在主纜(I)的上、下遊兩側對稱布置，布置在主纜(I)與吊索(4)所在的平面內。
3.根據權利要求2所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述中央索扣(5)選用的材料為鑄鋼製作的剛性索扣，或者為鋼拉索或碳纖維增強複合材料(CFRP)製作的柔性索扣。
4.根據權利要求3所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述剛性索扣在主纜(I)的上、下遊兩側對稱布置I對；所述柔性索扣為沿中跨縱向對稱布置，其在主纜⑴的上、下遊兩側對稱布置η對，η為自然數。
5.根據權利要求1所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述交叉拉索(6)沿橋梁橫向布置，其形狀為「X」形，上端分別與上、下遊側主纜(I)相連，下端分別與下、上遊側主梁(2)相連。
6.根據權利要求5所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述交叉拉索(6)選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性拉索，其在主跨1/4區域和3/4區域沿主跨跨中對稱布置m對，m為自然數。
7.根據權利要求1所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述邊索扣(7)沿橋梁縱向布置，其形狀為「Λ」形，上端與主纜(I)相連、下端與主梁(2)相連，在主纜(I)的上、下遊兩側對稱布置，布置在主纜(I)與吊索(4)所在的平面內。
8.根據權利要求7所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述邊索扣(7)選用的材料為鋼拉索，或者為碳纖維增強複合材料(CFRP)拉索製作的柔性索扣，其在主纜(I)的上、下遊兩側對稱布置k對，k為自然數。
9.根據權利要求1所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述彈性約束裝置(8)沿橋梁縱向布置，其為彈簧、鋼拉索或碳纖維複合材料拉索。
10.根據權利要求1所述的用於控制懸索橋縱向和扭轉靜動力響應的系統，其特徵在於，所述動力阻尼裝置(9)沿橋梁縱向布置，其為金屬阻尼器、高分子複合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滯阻尼器、粘彈性阻尼器或複合型阻尼器。
【文檔編號】E01D19/16GK203834341SQ201420068666
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年2月17日 優先權日:2014年2月17日
【發明者】張喜剛, 劉高, 黃李驥, 李貞新, 吳宏波, 吳文明, 劉天成 申請人:中交公路規劃設計院有限公司, 中交公路長大橋建設國家工程研究中心有限公司