CN102644241A - 斜拉桥的空间曲面索塔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种斜拉桥的空间曲面索塔，包括索塔基座和分列于桥梁横向两侧的两组索塔体，索塔体由两个支腿组成，两个支腿的腿脚沿桥梁纵向和横向均错开且上部固连成整体使整个索塔体形成的空间扭曲面结构，本发明具有较好的承受弯矩和承受纵向和横向剪力能力，既具有足够的面内稳定性，又能够具有足够的面外稳定性，在桥面横向以及纵向均实现支撑，以保证整个索塔的稳定性，索塔本身不存在倾倒的风险；本发明在施工方面也比传统的矩形截面索塔简便，材料用量降低较多，且不需施工横向联系，降低成本并可缩短工期；本发明不占用桥面的上部空间，索塔设计也不需考虑桥面通行条件，并且整体具有较美观的外形。

Description

斜拉桥的空间曲面索塔
技术领域
本发明属于桥梁工程领域，特别涉及斜拉桥的空间曲面索塔。
背景技术
斜拉桥是现代大跨桥梁的重要的结构形式，适用于在跨越峡谷、海湾、大江、大河等不易修筑桥墩的地方架设；斜拉索桥由拉索、索塔、主梁和桥面组成，桥面荷载经主梁传给拉索、再由拉索传到索塔。
现有技术中，斜拉桥的索塔大致分为A型塔、H型塔和独柱塔三种类型，以及在此基础上的变异构型，均属于平面结构，虽然造型简洁，施工较方便，但平面结构造型的索塔，其承载能力通常不取决于索塔材料强度，而是由索塔面内外的稳定性决定，故平面结构造型的索塔沿纵桥向和横桥向的断面尺寸通常需要很大，由于索塔自身截面尺寸过大将导致耗材高(自重大)、侵占桥梁净宽和欠美观的缺陷，并且传统结构的索塔外形单一，不具有艺术特性。
因此，在适宜条件下宜对现有斜拉桥的索塔空间构型进行改进，使其在具有足够面内外稳定性的同时，又能减小索塔自身截面尺寸，以降低材料用量，减小自重，减少索塔对桥梁使用净空的侵占，并赋予索塔空间曲面特有的美观和更丰富的自主艺术造型。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是针对斜拉桥提供一种空间曲面索塔，使索塔在具有足够面内外稳定性的同时，又能减小索塔自身截面尺寸，以降低材料用量，减小自重，减少索塔对桥梁使用净空的侵占，并赋予索塔空间曲面特有的美观和更丰富的自主艺术造型。
本发明的斜拉桥的空间曲面索塔，包括索塔基座和分列于桥梁横向两侧的两组索塔体，索塔体由两个支腿组成，两个支腿的腿脚沿桥梁纵向和横向均错开且上部固连成整体使整个索塔体形成的空间扭曲面结构。
进一步，每组索塔体的两个支腿之间共用同一索塔基座；
进一步，用于支撑两组索塔体的索塔基座位于水面常规水位以下，两组索塔体横向和纵向投影均为由两个支腿组成的柳叶形；
进一步，每组索塔体的两个支腿均位于柳叶形结构顶部固定连接，用于对桥梁的斜拉索进行锚固的位置位于两个支腿上部固连成整体处；
进一步，两组索塔体的支腿腿脚对应位于同一横向平面，两组索塔体塔顶分别向纵向两侧倾斜；
进一步，索塔体两侧的斜拉索之间呈竖排错位布置，并使斜拉索错位布置产生的扭矩与索塔空间扭曲面的扭曲方向相反。
本发明的有益效果是：本发明的斜拉桥的空间曲面索塔，采用索塔体代替现有的索塔结构，索塔体即为设有沿桥面纵向及横向均相互错开且相互之间固定连接的两个支腿，具有较好的承受弯矩和承受纵向和横向剪力能力，空间曲面索塔既具有足够的面内稳定性，又能够具有足够的面外稳定性，在桥面横向以及纵向均实现支撑，以保证整个索塔的稳定性，索塔本身不存在倾倒的风险，因而能够保证桥梁整体的稳定性；在施工方面，本发明也比传统的矩形截面索塔简便，材料用量降低较多，且不需施工横向联系，降低成本并可缩短工期；本发明不占用桥面的上部空间，索塔设计也不需考虑桥面通行条件，在桥梁中占据的空间位置明显减小，有利于桥梁净空的布置，并且整体具有较美观的外形。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明桥梁结构示意图；
图2为本发明索塔体结构示意图；
图3为图2沿A向视图；
图4为图3沿B向视图；
图5为拉索布置图。
具体实施方式
图1为本发明桥梁结构示意图，图2为本发明索塔体结构示意图，图3为图2沿A向视图，图4为图3沿B向视图，图5为拉索布置图，如图所示，本实施例的斜拉桥的空间曲面索塔，包括索塔基座3和分列于桥梁1横向两侧的两组索塔体，如图所示，分别为索塔体4和索塔体5；索塔体由两个支腿组成，两个支腿的腿脚沿桥梁纵向和横向均错开且上部固连成整体使整个索塔体形成的空间扭曲面结构；如图所示，索塔体4由支腿41和支腿42构成，索塔体5由支腿51和支腿52构成，纵向和横向错开，形成立体支撑结构，使得每个索塔体均有稳定的结构，不会发生倾倒；因而不需在两组索塔体之间设置横向联系；两组索塔体分别通过对应的拉索2施拉力于桥面1；拉索2的施工及结构采用现有的结构，在此不再赘述；索塔基座的施工也属于现有技术，在此不再赘述；与现有技术相同的是，索塔体两支腿用于与桥梁结构刚结并在其下竖直延伸与桥梁索塔基础相联结。
本实施例中，每组索塔体的两个支腿之间共用同一索塔基座，如图所示，索塔体4和索塔体5的支腿之间以及索塔体4和索塔体5均共用同一索塔基座；结构稳定，施工简便；索塔基座3可以采用由桥墩方式施工，也可以根据环境情况直接施工索塔基座。
本实施例中，用于支撑索塔体4和索塔体5的索塔基座3位于水面常规水位以下，索塔体4和索塔体5横向和纵向投影均为由两个支腿组成的柳叶形，形成空间曲面索塔结构，柳叶形状即是指顶部尖并向下逐渐圆滑过渡的柳叶形状；本结构使索塔基座3位于水下，而使柳叶形结构的索塔体4和索塔体5外露，使整体桥梁结构协调美观；柳叶形结构为圆滑曲面结构，利于分散承受压力、扭矩和剪切力，提高其整体稳定性；如图所示，索塔体立面造型为中下部竖向挖空倒置的柳叶状薄壁塔；索塔体的两薄壁支腿沿桥梁1横向纵向岔开并在桥梁处分别位于人行道两侧边缘，使索塔体的中上部形成自然的空间扭曲面，索塔体两薄壁支腿与桥梁结构刚结并在其下竖直延伸与索塔基座3相联结；斜拉索2锚固于所述索塔体上部整体空间扭曲面区域；针对标准桥面布置，两个索塔体分别设置在桥梁两边的人行道位置，行车道上方的二索塔体之间无需设置横向联系；两个索塔体在立面上可以设置成不同的倾斜角度以满足特定的桥梁景观造型需要。
本实施例中，每组索塔体每组索塔体(索塔体4和索塔体5的任意组)的两个支腿均位于柳叶形结构顶部固定连接，用于对桥梁1的斜拉索2进行锚固的位置位于两个支腿上部固连成整体处；柳叶形结构顶部形成的两个支腿的固定连接处具有足够的竖向空间，用于连接拉索，避免支腿单独承受拉索的拉力，进一步利于证整体稳定性。
本实施例中，索塔体4和索塔体5的塔脚位于同一横向平面，索塔体4和索塔体5的塔顶分别向纵向两侧倾斜，横向投影两组索塔体形成较为协调的花瓣结构，纵向是指桥梁纵向，横向是指桥梁的横向，整体较为美观，同时，利于承受拉所产生的反作用力。
本实施例中，索塔体(索塔体4和索塔体5)两侧的斜拉索之间呈竖排错位布置，并使斜拉索错位布置产生的扭矩与索塔空间扭曲面的扭曲方向相反，则索塔体两侧与拉索的连接点之间沿横向错位，错位方向使得拉索形成的力矩对支腿形成拉力，图5所示，斜拉索2和斜拉索21为索塔体两侧的拉索，横向错位使得该拉力能够部分抵消拉索对与索塔体的支腿施加的压力，也就是形成反方向力矩，有利于索塔体的抗扭稳定性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：包括索塔基座和分列于桥梁横向两侧的两组索塔体，索塔体由两个支腿组成，两个支腿的腿脚沿桥梁纵向和横向均错开且上部固连成整体使整个索塔体形成的空间扭曲面结构。
2.根据权利要求1所述的斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：每组索塔体的两个支腿之间共用同一索塔基座。
3.根据权利要求2所述的斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：用于支撑两组索塔体的索塔基座位于水面常规水位以下，两组索塔体横向和纵向投影均为由两个支腿组成的柳叶形。
4.根据权利要求3所述的斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：每组索塔体的两个支腿均位于柳叶形结构顶部固定连接，用于对桥梁的斜拉索进行锚固的位置位于两个支腿上部固连成整体处。
5.根据权利要求4所述的斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：两组索塔体的支腿腿脚对应位于同一横向平面，两组索塔体塔顶分别向纵向两侧倾斜。
6.根据权利要求5所述的斜拉桥的空间曲面索塔，其特征在于：索塔体两侧的拉索之间呈竖排错位布置，并使斜拉索错位布置产生的扭矩与索塔空间扭曲面的扭曲方向相反。
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