CN106192723B - 一种刚性与粘滞性组合约束结构和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种刚性与粘滞性组合约束结构和方法，用于斜拉桥的约束体系，斜拉桥包括第一主塔和第二主塔，包括支撑斜拉桥一端的刚性约束装置，其包括刚性支座和刚性基底，刚性支座设于刚性基底上方，刚性基底设于第一主塔上；支撑斜拉桥另一端的组合约束装置，其包括竖向约束装置和粘滞性约束装置，竖向约束装置包括竖向支座和竖向基底，竖向支座设于竖向基底上方，竖向基底设于第二主塔上；粘滞性约束装置包括设于第二主塔上的粘滞约束基底，粘滞约束基底上设有固定部件，竖向约束装置和固定部件之间还连接有活动部件，活动部件顺桥向设置。本发明可以改善桥梁的静力和动力性能，保障列车运营的安全性和舒适性，提高桥梁设计和建造的经济性。

Description

一种刚性与粘滞性组合约束结构和方法
技术领域
本发明涉及桥梁建造领域，具体涉及一种刚性与粘滞性组合约束结构和方法。
背景技术
大跨高速铁路斜拉桥的约束体系影响斜拉桥结构构件之间的内力传递与分配，其中，顺桥向约束体系是否合理不但对斜拉桥的抗风和抗震等动力性能产生重大影响，而且是决定高速铁路列车运营的安全性和舒适性的重要因素。目前大跨高速铁路斜拉桥梁的设计常采用顺桥向自由活动体系，这种约束形式可以降低温度变化以及地震、列车运营等冲击荷载对桥梁的影响，但是由于冲击荷载引起的梁端位移通常较大，因此不仅加大了铁路梁端伸缩装置设计和制造的难度，而且影响铁路列车运行的舒适性和安全性。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种刚性与粘滞性组合约束结构和方法，可以减小大跨斜拉桥的塔根弯矩和梁端位移，从而改善桥梁的静力和动力性能，保障高速铁路列车运营的安全性和舒适性，提高桥梁设计和建造的经济性。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种刚性与粘滞性组合约束结构，用于斜拉桥的约束体系，斜拉桥包括第一主塔和第二主塔，所述粘滞性约束装置包括设于所述第二主塔上的粘滞约束基底，所述粘滞约束基底上设有固定部件，包括：
支撑斜拉桥一端的刚性约束装置，其包括刚性支座和刚性基底，所述刚性支座设于所述刚性基底上方，所述刚性基底设于所述第一主塔上；
支撑斜拉桥另一端的组合约束装置，其包括竖向约束装置和粘滞性约束装置，所述竖向约束装置包括竖向支座和竖向基底，所述竖向支座设于所述竖向基底上方，所述竖向基底设于所述第二主塔上；
所述竖向约束装置和所述固定部件之间还连接有活动部件，所述活动部件顺桥向设置。
在上述技术方案的基础上，所述竖向支座包括垫块和连接耳板，所述连接耳板固定在所述垫块侧面。
在上述技术方案的基础上，所述活动部件的远离所述固定部件的一端与所述连接耳板固定连接。
在上述技术方案的基础上，所述粘滞性约束装置为粘滞阻尼器。
在上述技术方案的基础上，所述刚性基底和所述竖向基底分别位于所述第一主塔和所述第二主塔的中心线上。
本发明还提供一种使用上述刚性与粘滞性组合约束结构的大跨斜拉桥的约束方法，其特征在于：在一个主塔上设置所述刚性约束装置，在另外至少一个主塔中设置所述组合约束装置。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的刚性与粘滞性组合约束结构采用刚性约束装置和组合约束装置分别支撑斜拉桥的两端，其中，组合约束装置在竖向的作用为刚性约束，在顺桥向的作用根据斜拉桥受到的不同作用力表现为：在温度变化作用下可以自由活动，而在脉动风力、列车制动力及地震荷载等冲击荷载作用下为刚性约束。采用这种组合约束装置不仅可以降低温度变化对斜拉桥的影响，而且有效地减小冲击荷载引起的塔根弯矩和顺桥向位移，从而改善桥梁的静力和动力性能，保障桥梁符合高速铁路列车安全运行的各项指标要求，提高了列车运营的安全性和舒适性。
2、本发明的刚性与粘滞性组合约束结构减小了塔根弯矩和梁端位移，因此降低了梁端伸缩装置的设计难度，提高了桥梁设计和建造的经济性。
3、本发明中的组合约束装置设有垫块和连接耳板，垫块有利于分散竖向支座在竖向方向上的应力，连接耳板可以根据粘滞性约束装置的活动部件的形状和结构来设计制造并焊接在垫块侧面，从而实现与不同类型的粘滞性约束装置连接，从而组成组合约束装置，这种组合约束装置设计简单，制造和使用方便，安全可靠，并且节省材料和成本。
附图说明
图1为本发明的刚性与粘滞性组合约束结构的结构示意图。
图中：1-刚性约束装置，11-刚性支座，12-刚性基底，2-组合约束装置，21-竖向约束装置，22-粘滞性约束装置，211-竖向支座，212-竖向基底，213-垫块，214-连接耳板，221-活动部件，222-固定部件，223-粘滞约束基底，3-第一主塔，4-第二主塔。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种刚性与粘滞性组合约束结构，用于斜拉桥的约束体系，斜拉桥包括第一主塔3和第二主塔4，本刚性与粘滞性组合约束结构包括分别支撑斜拉桥两端的刚性约束装置1和组合约束装置2。
刚性约束装置1包括刚性支座11和刚性基底12，刚性支座11设于刚性基底12上方，刚性基底12均设于第一主塔3上，并位于第一主塔3的中心线上。
组合约束装置2包括竖向约束装置21和粘滞性约束装置22，竖向约束装置21包括竖向支座211和竖向基底212，竖向支座211设于竖向基底212上方，竖向基底212设于第二主塔4上，并位于第二主塔4的中心线上。
粘滞性约束装置22包括设于第二主塔4上的粘滞约束基底223，粘滞约束基底223上设有固定部件222，竖向约束装置21和固定部件222之间还连接有活动部件221，活动部件221顺桥向设置。
本发明的刚性与粘滞性组合约束结构采用刚性约束装置和组合约束装置分别支撑斜拉桥的两端，其中，组合约束装置2包括竖向约束装置21和粘滞性约束装置22，竖向约束装置21用于对斜拉桥在竖向的刚性约束，粘滞性约束装置用于对斜拉桥顺桥向的自由活动与粘滞性限位组合约束，在顺桥向的作用根据斜拉桥受到的不同作用力具体表现为：在温度变化作用下可以自由活动，而在脉动风力、列车制动力及地震荷载等冲击荷载作用下为刚性约束。采用这种组合约束装置不仅可以降低温度变化对斜拉桥的影响，而且有效地减小了冲击荷载引起的塔根弯矩和顺桥向位移，从而改善桥梁的静力和动力性能，保障桥梁符合高速铁路列车安全运行的各项指标要求，提高了列车运营的安全性和舒适性，并降低了梁端伸缩装置的设计难度，提高了桥梁设计和建造的经济性。
粘滞性约束装置22为粘滞阻尼器，粘滞性约束装置22的力学指标根据利用有限元程序建立的桥梁整体计算分析模型确定。
在组合约束装置2中，竖向支座211包括垫块213和连接耳板214，连接耳板214固定在垫块213侧面。
活动部件221的远离固定部件222的一端与连接耳板214固定连接。
垫块213不仅有利于分散竖向支座211在竖向方向上的应力，而且还用于竖向支座211与粘滞性约束装置22的连接，从而组成组合约束装置2，这种构造方式简单，安全可靠，节省材料。
连接耳板214用于连接竖向支座211和活动部件221，从而实现竖向约束装置21与粘滞性约束装置22的连接。具体连接方式为：连接耳板214可以根据活动部件221的形状和结构来设计，连接耳板214制造完成后可以焊接在竖向支座211中的垫块213侧面上，连接耳板214的位置根据活动部件221的位置确定，使活动部件221的运动方向为沿顺桥向方向，从而实现与不同类型的粘滞性约束装置22连接，这样的设计简单，制造和使用方便，成本较低。
本发明还提供一种使用上述刚性与粘滞性组合约束结构的大跨斜拉桥的约束方法，在一个主塔上设置刚性约束装置1，在另外至少一个主塔中设置组合约束装置2。
竖向约束装置21还可以单独设置在除第一主塔3和第二主塔4以外的其它主塔中设置。
在斜拉桥的除第一主塔3和第二主塔4以外的主塔上，针对桥梁实际构造和受力状况不同，可以设置组合约束装置2，也可以只设置竖向约束装置21，这种设计灵活方便、适应性强、成本低。
本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (6)

1.一种刚性与粘滞性组合约束结构，用于斜拉桥的约束体系，斜拉桥包括第一主塔(3)和第二主塔(4)，所述刚性与粘滞性组合约束结构包括粘滞性约束装置(22)，所述粘滞性约束装置(22)包括设于所述第二主塔(4)上的粘滞约束基底(223)，所述粘滞约束基底(223)上设有固定部件(222)，其特征在于，包括：
支撑斜拉桥一端的刚性约束装置(1)，其包括刚性支座(11)和刚性基底(12)，所述刚性支座(11)设于所述刚性基底(12)上方，所述刚性基底(12)设于所述第一主塔(3)上；
支撑斜拉桥另一端的组合约束装置(2)，其包括竖向约束装置(21)和粘滞性约束装置(22)，所述竖向约束装置(21)包括竖向支座(211)和竖向基底(212)，所述竖向支座(211)设于所述竖向基底(212)上方，所述竖向基底(212)设于所述第二主塔(4)上；
所述竖向约束装置(21)和所述固定部件(222)之间还连接有活动部件(221)，所述活动部件(221)顺桥向设置。
2.如权利要求1所述的一种刚性与粘滞性组合约束结构，其特征在于：所述竖向支座(211)包括垫块(213)和连接耳板(214)，所述连接耳板(214)固定在所述垫块(213)侧面。
3.如权利要求2所述的一种刚性与粘滞性组合约束结构，其特征在于：所述活动部件(221)的远离所述固定部件(222)的一端与所述连接耳板(214)固定连接。
4.如权利要求1所述的一种刚性与粘滞性组合约束结构，其特征在于：所述粘滞性约束装置(22)为粘滞阻尼器。
5.如权利要求1-4任一项所述的刚性与粘滞性组合约束结构，其特征在于：所述刚性基底(12)和所述竖向基底(212)分别位于所述第一主塔(3)和所述第二主塔(4)的中心线上。
6.一种使用权利要求1所述的刚性与粘滞性组合约束结构的大跨斜拉桥的约束方法，其特征在于：在一个主塔上设置所述刚性约束装置(1)，在另外至少一个主塔中设置所述组合约束装置(2)。
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