CN101424071B - 一种大跨径斜拉桥支承体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大跨径斜拉桥支承体系，涉及桥梁工程技术领域，它由主梁、桥塔、斜拉索、过渡墩、横向抗风支座、纵向带限位功能的粘滞阻尼器、横向有限刚度的纵向滑动支座、横向阻尼器和伸缩装置等九部分组成。与已有的大跨径斜拉桥支承体系相比，本发明的不同特点是：主梁和桥塔之间设置纵向带限位功能的粘滞阻尼器，主梁与过渡墩之间设置横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器。本发明为大跨径斜拉桥提供有效的刚度和阻尼，可保证桥梁的静力和动力响应控制在可接受的范围之内，且结构受力明确，适用性强。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，是一种大跨径斜拉桥的支承体系。
背景技术
现代斜拉桥和悬索桥的出现，使人类跨越大江、大河、海洋的能力不断提高。随着跨径的增大，桥梁构件向更高、更长、更柔的方向发展，结构特性表现出自身刚度越来越小、阻尼越来越低的趋势，对地震、强风、汽车及温度作用越来越敏感。
大跨径斜拉桥作为一种有较大跨越能力的结构形式，其在纵向的支承体系有主梁与桥塔刚结体系、全飘浮体系、阻尼体系(设置粘滞阻尼器或液压缓冲器)、阻尼和弹性并用体系等。主梁与桥塔间采用刚结方式，结构刚度大，有利于桥塔区主梁的安装；但温度荷载和地震荷载将在桥塔底部产生很大的弯矩，桥塔在悬臂安装主梁时和成桥后需要承受由风荷载产生的过大扭矩。主梁和桥塔间采用全飘浮方式，主梁的振动周期较长，可以减小地震响应，并能释放温度荷载内力；但桥梁纵向刚度很小，在大风荷载作用下会在主梁梁端产生过大位移而导致伸缩装置大型化，也会引起桥塔顶部位移和塔底弯矩过大，使桥塔存在偏心受压失稳的可能，增大了基础规模，造成桥梁造价的大幅提升。设置粘滞阻尼器或液压缓冲器是控制地震、脉动风和汽车制动等动荷载反应的理想途径，通过上述装置给桥梁提供的附加阻尼，使动荷载产生的能量得到耗散，降低了结构的动力响应；但是对于风荷载而言，受粘滞阻尼器或液压缓冲器作用的仅仅是脉动风部分(即抖振)，而平均风荷载引起的梁端位移和桥塔底部弯矩依然很大，还需要采取措施提高桥梁的刚度。在大跨径斜拉桥的桥塔和主梁之间安装粘滞阻尼器和水平弹簧装置是一种阻尼和弹性并用体系，但由于安放空间有限，这种方式往往难以实施。
大跨径斜拉桥一般在主梁与过渡墩之间设置横向刚性限位支座。采用横向刚性限位支座，过渡墩墩身及基础需要设计得非常强大才足以抵抗强大的横向荷载，支座本身也需要进行特殊设计，使建桥成本庞大。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种大跨径斜拉桥支承体系，它能够为斜拉桥结构提供较高的刚度和阻尼，并减少成本。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种大跨径斜拉桥支承体系，包括主梁、桥塔、斜拉索、过渡墩、横向抗风支座和伸缩装置；其还包括纵向带限位功能的粘滞阻尼器、横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器；其中，
横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器位于主梁与桥塔之间，它们将主梁与桥塔相连接；横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器位于主梁与过渡墩之间，它们将主梁两端与过渡墩相连接；两个伸缩装置位于主梁两端，它们将主梁和引桥主梁相连接。
所述的支承体系，其所述在主梁与桥塔之间的横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器；横向抗风支座位于主梁与桥塔的塔柱之间，沿桥梁横向布置，设置于主梁两外侧面与塔柱内侧面之间，在每个索塔处主梁每侧至少有一个；纵向带限位功能的粘滞阻尼器位于主梁和桥塔的横梁之间，沿桥梁纵向布置，设置于主梁底面与桥塔横梁的顶面之间，在每个索塔处至少有一个；
纵向带限位装置的粘滞阻尼器的两端各有一耳板，一耳板与主梁连接，固定在主梁底面上，另一耳板与桥塔连接，固定在桥塔的横梁上；纵向带限位装置的粘滞阻尼器的轴向与主梁的纵方向一致。
所述的支承体系，其所述在主梁与过渡墩之间的横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器，沿过渡墩顶平面的横向布置，在每个过渡墩顶面至少各有两个；两横向阻尼器分别布置在两横向有限刚度的纵向滑动支座外侧；
横向阻尼器为软钢阻尼器、液体黏滞阻尼器、液压缓冲阻尼器或粘弹性阻尼器其中之一。
本发明所述的适用于大跨径斜拉桥的支承体系，其有益效果是：
一、在主梁和桥塔之间设置纵向带限位功能的粘滞阻尼器，即可以有效提高桥梁的刚度，减小大风荷载作用下主梁的梁端位移和桥塔的弯矩；又可以提高桥梁的阻尼，抑制地震、脉动风和汽车制动等动荷载反应。
二、在主梁和过渡墩之间设置横向有限刚度的纵向滑动支座，可以约束小震、正常风荷载、温度荷载作用下桥梁的横向变位。由于强震、大风荷载作用下，横向有限刚度的纵向滑动支座破坏，在主梁与过渡墩之间的横向阻尼器发挥作用，减小了桥梁横向变形引起的桥梁端部伸缩量，保护了伸缩装置。横向有限刚度的纵向滑动支座的破坏，也减少了传递到过渡墩上的横向荷载，保护了下部结构。
附图说明
图1为本发明大跨径斜拉桥支承体系的正视示意图；
图2为本发明大跨径斜拉桥支承体系的俯视示意图；
图3为本发明的主梁与桥塔纵向连接剖面示意图；
图4为本发明的主梁与桥塔横向连接剖面示意图；
图5为本发明的过渡墩的墩顶平面上横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器布置示意图；
图6为本发明的主梁与过渡墩连接处剖面示意图。
附图中标记分述如下：
主梁1；桥塔2；斜拉索3；过渡墩4；横向抗风支座5；纵向带限位功能的粘滞阻尼器6；横向有限刚度的纵向滑动支座7；横向阻尼器8；伸缩装置9；引桥主梁10；主梁底面上的耳板11；桥塔横梁顶面上的耳板12；主梁底面上的固定端板13；过渡墩顶面上的固定端板14。
具体实施方式
结合附图对本发明的具体实施方式做进一步详细的描述。
如图1、2所示，本发明的一种大跨径斜拉桥支承体系，是由：主梁1、桥塔2、斜拉索3、过渡墩4、横向抗风支座5、纵向带限位功能的粘滞阻尼器6、横向有限刚度的纵向滑动支座7、横向阻尼器8和伸缩装置9等九大部分组成。主梁1与桥塔2之间由横向抗风支座5和纵向带限位功能的粘滞阻尼器6连接，主梁1与过渡墩4之间由横向有限刚度的纵向滑动支座7和横向阻尼器8连接，两个伸缩装置9设置于主梁1两端和引桥主梁10与主梁1相近的一端之间。
如图3、图4所示，纵向带限位功能的粘滞阻尼器6位于主梁1和桥塔2的横梁之间，设置于主梁1的底面与桥塔2的横梁顶面之间，在每个桥塔2处至少有一个。纵向带限位装置的粘滞阻尼器6的两端各有一耳板11、12，耳板11与主梁1连接，固定在主梁1底面上，耳板12与桥塔2连接，固定在桥塔2的横梁上。纵向带限位装置的粘滞阻尼器6的轴向与主梁1的纵方向一致。横向抗风支座5位于主梁1与桥塔2的塔柱之间，沿桥梁横向布置，设置于主梁1两外侧面与桥塔2的塔柱内侧面之间，在每个桥塔2处，主梁1每侧至少有一个。
如图5、图6所示，过渡墩4顶平面上布置有横向有限刚度的纵向滑动支座7和横向阻尼器8，沿过渡墩4顶平面的横向布置，在每个过渡墩4顶面至少各有两个；两横向阻尼器8分别布置在两横向有限刚度的纵向滑动支座7外侧。
横向阻尼器可为软钢阻尼器、液体黏滞阻尼器、液压缓冲阻尼器或粘弹性阻尼器其中之一。
横向阻尼器8的两端各有一个固定端板13、14，固定端板13与主梁1连接，固定在主梁1的底面上，固定端板14与过渡墩4连接，固定在过渡墩4的顶面上。
与已有的大跨径斜拉桥支承体系相比，本发明的不同的特点是：主梁1和桥塔2之间设置纵向带限位功能的粘滞阻尼器6，主梁1和过渡墩4之间设置横向有限刚度的纵向滑动支座7和横向阻尼器8。
本发明的纵向约束体系，主梁1和桥塔2之间的纵向带限位功能的粘滞阻尼器6。一方面，可以将缓慢荷载(如温度变化、汽车荷载、平均风)所产生的位移缓慢传送，无约束作用；但在快速荷载(如地震、脉动风、汽车制动)作用下，会发挥约束功能，将荷载传递给桥塔2。另一方面，使桥梁能够释放常规运营荷载(诸如温度、正常风、交通荷载)下桥塔2、主梁1之间产生的相对位移，又能够约束大风荷载的作用，从而达到减小桥塔2的弯矩和主梁1的梁端位移的目的。
本发明的横向约束体系，主梁1与过渡墩4之间的横向有限刚度的纵向滑动支座7，可以约束小震、正常风荷载、温度荷载作用下桥梁的横向变位，并将横向荷载传递给过渡墩4。在强震、大风荷载作用下，该支座的横向约束功能被破坏，主梁1与过渡墩4之间的横向阻尼器8发生作用，给桥梁提供附加阻尼，使横向动荷载产生的能量得到耗散，减低桥梁的动力响应，减小了桥梁横向变形引起的桥梁端部伸缩量，保护了伸缩装置9；横向有限刚度的纵向滑动支座7的破坏，也减小了传递到过渡墩4上的横向荷载，保护了下部结构。
Claims (2)
1.一种大跨径斜拉桥支承体系，包括主梁、桥塔、斜拉索、过渡墩、横向抗风支座和伸缩装置；其特征在于：还包括纵向带限位功能的粘滞阻尼器、横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器；其中，
横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器位于主梁与桥塔之间，将主梁与桥塔相连接；横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器位于主梁与过渡墩之间，将主梁两端与过渡墩相连接；两个伸缩装置位于主梁两端，将主梁和引桥主梁相连接；
所述在主梁与过渡墩之间的横向有限刚度的纵向滑动支座和横向阻尼器，沿过渡墩顶平面的横向布置，其在每个过渡墩顶面各有两个；两横向阻尼器分别布置在两横向有限刚度的纵向滑动支座外侧；
横向阻尼器为软钢阻尼器、液体黏滞阻尼器、液压缓冲阻尼器或粘弹性阻尼器其中之一。
2.根据权利要求1所述的大跨径斜拉桥支承体系，其特征在于：所述在主梁与桥塔之间的横向抗风支座和纵向带限位功能的粘滞阻尼器；横向抗风支座位于主梁与桥塔的塔柱之间，沿桥梁横向布置，设置于主梁两外侧面与桥塔塔柱内侧面之间，在每个桥塔处，主梁每侧至少有一个；纵向带限位功能的粘滞阻尼器位于主梁和桥塔的横梁之间，沿桥梁纵向布置，设置于主梁底面与桥塔横梁的顶面之间，在每个桥塔处至少有一个；
纵向带限位装置的粘滞阻尼器的两端各有一耳板，一耳板与主梁连接，固定在主梁底面上，另一耳板与桥塔连接，固定在桥塔的横梁顶面上；纵向带限位装置的粘滞阻尼器的轴向与主梁的纵方向一致。
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