CN107558353B - 拉索式限高架 - Google Patents

Abstract

本发明属于桥梁辅助设施技术领域，具体涉及拉索桥技术领域。拉索式限高架，包括限高架本体，限高架本体设置在桥梁的左右两侧，限高架本体包括钢桁架、主缆、吊索、锚碇房、索塔、辅助索塔，主缆下设有若干吊索，吊索下端连接钢桁架，辅助索塔设置在水中，索塔包括混凝土承台、两根支梁、钢管柱，两根支梁设置在混凝土承台上，钢管柱设置在混凝土承台下，两根支梁之间设有主梁，主缆搭设在主梁上支梁上套设有保护套，锚碇房内设有智能拉索系统，智能拉索系统包括测力装置、锚碇、收放装置、反馈控制中心。本发明的有益效果在于：确保过高船只停留在干线大桥外，自身具有较高的结构强度，可应付频发的碰撞事故，保证干线大桥的安全。

Description

拉索式限高架

技术领域

本发明属于桥梁辅助设施技术领域，具体涉及拉索桥技术领域。

背景技术

随着交通运输业的不断发展，大量跨海、跨江、跨河桥梁不断兴建。而这种桥梁本身所处的江、河、湖、海域大都是繁忙的航道，其水流、波涛、风浪等情况复杂，桥梁不可避免地承担着一定的船舶碰撞的风险。在非状况下，船舶碰擦或撞击桥梁的桥架时，具有一定速度的船舶的动量很大，毁损桥梁时有发生。

广深高速公路与广深一级公路平行，全线为全封闭、双向六车道（部分路段为双向十车道），设计时速120km/h，沿线与广州市环城高速公路、广州市北二环高速公路、广州市东南西环高速公路、虎门大桥、东莞市常虎高速公路、深圳市机荷高速公路、深圳市南坪快速干线相连接，全线设有互通立交20座、桥梁169座、隧道1座。

川槎大桥位于广深高速麻涌至望牛墩之间路段，横跨倒运海水道，在倒运海水道狮子洋——斗朗段中上游，其所在航道的规划等级为Ⅳ级，规划通航船舶为500t级。川槎大桥平均每天船舶通过量约为30~50艘。通航船舶有散货船、干货船、平板船、自卸砂船、集装箱船、打捞船等，以散货船和干货船为主。

近年以来，川槎大桥多次被船只碰撞，2013年至2016年4月有6起比较严重的碰撞事件。经检测，川槎大桥有9片T梁受损，为确保桥梁安全，广深珠高速公路有限公司从今年4月份开始，对该桥进行了半围闭维修加固。

今年进入汛期，南方暴雨频降。极端罕见强降雨的袭击，增加了广深高速桥梁遭船舶撞击的风险。广深高速公路为联系广州、深圳特区、香港的重要通道，也是国道主干线同江至三亚公路广东省的重要路段。作为最繁忙的交通大动脉，广深高速高峰期车流量超过10万辆/天，一旦发生事故，后果不堪设想。

目前，在江河湖海的桥梁的桥架大多数是弧形的桥架，船只过往桥洞时，船只顶部高出桥梁的高度，与桥架发生碰撞；碰撞桥架是由以下因素影响：潮夕的不确定性；潮水的变化；水流的变动；水位高低的变化；航道的变化；风浪天气的变幻；船舶技术状况及伪规操作；船员素质低、驾驶人员安全意识和情绪等非状态下航行，出现船只正插、正撞、侧碰、侧撞、偏转撞击，因此桥梁的桥架必须设置限高防撞装置，保护桥梁的安全。

发明内容

本发明解决上述问题，提供一种拉索式限高架

本发明的技术方案如下：拉索式限高架，包括限高架本体，所述的限高架本体设置在桥梁的左右两侧，限高架本体包括钢桁架、主缆、吊索、锚碇房、索塔、辅助索塔、所述索塔呈“门”字型设置在两岸，所述的主缆有两根固定在索塔上，主缆的两端固定在锚碇房内，所述的主缆下设有若干吊索，所述的吊索下端连接钢桁架，所述的辅助索塔设置在水中，所述的索塔包括混凝土承台、两根支梁、钢管柱，所述的两根支梁设置在混凝土承台上，所述的钢管柱设置在混凝土承台下，所述的两根支梁之间设有主梁，所述的主缆搭设在主梁上所述的支梁上套设有保护套，所述的锚碇房内设有智能拉索系统，所述的智能拉索系统包括测力装置、锚碇、收放装置、反馈控制中心，所述的辅助索塔至少有一个，所述的辅助索塔包括辅助承台、保护支梁、钢管底柱，所述的保护支梁有两个设置在辅助承台上，所述的钢管底柱设置在辅助承台下，所述的钢桁架架设在两根支梁之间，保护支梁设置在钢桁架两侧。

进一步的，所述的钢桁架由桁架节阵列组成，所述的桁架节包括两个正方形框架，所述的正方体框架的六个正方面上均设有对角的十字架，所述的两个正方形框架中一个正方形框架的一个正方面与另一个正方形框架的正方面贴合形成公共正方面，所述的公共正方面上设有公共十字架，在其中的一个正方体框架中与公共正方面相对的正方面上设有正面挡板，所述的正面挡板通过两条加厚侧板固定在正方形框架上，所述的两个正方形框架的底部设有底部挡板。

进一步的，所述的钢管桩有10个，两列布置，每列有5根钢管桩，所述的钢管桩直径为1300mm。

进一步的，所述的钢桁架间隙设置在两根支梁之间，所述的钢桁架还间隙设置在两根保护支梁之间。

本发明的实现过程如下：本限高架采用悬索桥的形式，限高架是设置在干线大桥的左右两侧的，作为对干线大桥的保护，与普通的悬索桥不同，限高架的主缆下吊设的是钢桁架，钢桁架用于拦截过高船只，索塔设置在河的两岸的两侧，辅助索塔设置在水中，索塔上设有主梁， 主缆挂设在主梁上，主缆的两端固定在锚碇房内，主梁起到支撑并将主缆挂起的功能，辅助索塔主要用于防止钢桁架晃动，辅助索塔的两根保护支梁增强了钢桁架被桥梁撞击时的强度，需要注意的是，钢桁架与两根保护支梁和两根支梁存在左右间隙，而钢桁架又是用吊索悬空挂起的，所以当有船只撞到钢桁架上时，钢桁架可出现一定程度的摆动，减缓船只的撞击力，同时钢桁架与相对的保护支梁和支梁之间的间隙不宜过大，吊索左右的摆动角度小于10度，当摆动角度大于10度时，保护支梁和支梁的内部应力将急剧增大，不利于索塔和辅助索塔的稳定。

锚碇房内设有智能拉索系统，所述的智能拉索系统包括测力装置、锚碇、收放装置、反馈控制中心，在船只撞击钢桁架的时候，主缆上的拉力突然增大，如果采用通常的锚碇方式将主缆固定，不能消除由船只突然撞击所带来的冲量，对主缆的锚碇处产生不可修复损害，智能拉索系统正是用于消除突然撞击所带来的巨大冲量，当船只撞击到钢桁架时，测力装置检测到应力突然增加，反馈控制中心发出命令，收放装置控制锚碇放出一部分出缆以消除巨大冲量，由于吊索左右的摆动角度小于10度，所以当吊索与竖直方向呈5度角时钢桁架撞击到保护支梁和支梁上，此时撞击力由保护支梁和支梁共同承担，主缆上的内部拉力将不再增加，反馈控制中心收到测力装置信号，收放装置将不再放开主缆，当撞击船只远离钢桁架时，吊索将恢复到竖直状态，测力装置检测到内部应力变小，反馈控制中心控制收放装置将主缆收回一部分，还原到初始状态。

钢桁架结构型限高架目的在于将过高的船只拦截在限高架外，由于限高架设置在干线大桥的左右两侧，所以只需考虑到从该方向通行的船只通行情况，故在桁架节的一侧和底面设有正面挡板和底部挡板，考虑到船只一般会与正面挡板发生正面碰撞，为缓冲正面碰撞的冲击力，故正面挡板通过2条加厚侧板固定在正方体框架。经过ansys有限元分析钢桁架的结构对来自正面挡板的冲击具有很高的强度，可应付频发的碰撞事故。

本发明的有益效果在于：确保过高船只停留在干线大桥外，自身具有较高的结构强度，可应付频发的碰撞事故，保证干线大桥的安全。

附图说明

图1为具体实施例的平面布置示意图。

图2为具体实施例的立面示意图。

图3为具体实施例的侧面示意图。

图4为具体实施例的桁架节的立体图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步说明。

本发明有益效果在于：

拉索式限高架，包括限高架本体，所述的限高架本体设置在桥梁的左右两侧，限高架本体包括钢桁架11、主缆17、吊索19、锚碇房15、索塔、辅助索塔、所述索塔呈“门”字型设置在两岸，所述的主缆17有两根固定在索塔上，主缆17的两端固定在锚碇房15内，所述的主缆17下设有若干吊索19，所述的吊索19下端连接钢桁架11，所述的辅助索塔设置在水中，所述的索塔包括混凝土承台18、两根支梁12、钢管柱13，所述的两根支梁12设置在混凝土承台18上，所述的钢管柱13设置在混凝土承台18下，所述的两根支梁12之间设有主梁22，所述的主缆17搭设在主梁22上，所述的支梁12上套设有保护套23，所述的锚碇房15内设有智能拉索系统，所述的智能拉索系统包括测力装置14、锚碇26、收放装置16、反馈控制中心，所述的辅助索塔至少有一个，所述的辅助索塔包括辅助承台24、保护支梁21、钢管底柱25，所述的保护支梁21有两个设置在辅助承台24上，所述的钢管底柱25设置在辅助承台24下，所述的钢桁架架设在两根支梁12之间，保护支梁设置在钢桁架11两侧。所述的钢桁架11间隙设置在两根支梁12之间，所述的钢桁架11还间隙设置在两根保护支梁21之间，所述的吊索19在钢桁架11在间隙中的水平摆动角度小于10度。

所述的钢桁架11由桁架节阵列组成，所述的桁架节7包括两个正方形框架，所述的两个正方体框架的六个正方面上均设有对角的十字架6，所述的两个正方形框架中一个正方形框架1的一个正方面与另一个正方形框架8的正方面贴合形成公共正方面，所述的公共正方面上设有公共十字架9，在其中的一个正方体框架8中与公共正方面相对的正方面上设有正面挡板3，所述的正面挡板3通过两条加厚侧板固定在正方形框架8上，所述的两个正方形框架的底部设有底部挡板4。所述的钢管桩13有10个，两列布置，每列有5根钢管桩13，所述的钢管桩13直径为1300mm。

限高架是设置在干线大桥的左右两侧的，作为对干线大桥的保护，与普通的悬索桥不同，限高架的主缆17下吊设的是钢桁架11，钢桁架11用于拦截过高船只，索塔设置在河的两岸的两侧，辅助索塔设置在水中，索塔上设有主梁22， 主缆17挂设在主梁22上，主缆17的两端固定在锚碇房15内的锚碇26，主梁17起到支撑并将主缆17挂起的功能，辅助索塔主要用于防止钢桁架11晃动，辅助索塔的两根保护支梁21增强了钢桁架被桥梁撞击时的强度，其中，钢桁架11与两根保护支梁21和两根支梁12存在左右间隙，而钢桁架11又是用吊索悬空挂起的，所以当有船只撞到钢桁架11上时，钢桁架11可出现一定程度的摆动，减缓船只的撞击力，同时钢桁架11与相对的保护支梁21和支梁12之间的间隙不宜过大，一般钢桁架11摆动时，吊索19左右的摆动角度小于10度，当摆动角度大于10度时，保护支梁和支梁的内部应力将急剧增大，不利于索塔和辅助索塔的稳定。

锚碇房15内设有智能拉索系统，所述的智能拉索系统包括测力装置14、锚碇26、收放装置16、反馈控制中心，在船只撞击钢桁架11的时候，主缆17上的拉力突然增大，如果采用通常的锚碇方式将主缆17固定，不能消除由船只突然撞击所带来的冲量，对主缆17的锚碇26处产生不可修复损害，智能拉索系统正是用于消除突然撞击所带来的巨大冲量，当船只撞击到钢桁架11时，测力装置14检测到应力突然增加，反馈控制中心发出命令，收放装置16控制锚碇26放出一部分出主缆17以消除巨大冲量，由于吊索19左右的摆动角度小于10度，所以当吊索与竖直方向呈5度角时钢桁架撞击到保护支梁和支梁上，此时撞击力由保护支梁21和支梁12共同承担，主缆17上的内部拉力将不再增加，反馈控制中心收到测力装置14信号，收放装置16将不再放开主缆17，当撞击船只远离钢桁架11时，吊索19将恢复到竖直状态，测力装置14检测到内部应力变小，反馈控制中心控制收放装置将主缆收回一部分，还原到初始状态。

由于限高架设置在干线大桥的左右两侧，所以只需考虑到从该方向通行的船只通行情况，故在桁架节7的一侧和底面设有正面挡板3和底部挡板4，考虑到船只一般会与正面挡板3发生正面碰撞，为缓冲正面碰撞的冲击力，故正面挡板通过2条加厚侧板5固定在正方体框架。经过ansys有限元分析钢桁架11的结构对来自正面挡板3的冲击具有很高的强度，可应付频发的碰撞事故。

本发明的有益效果在于：确保过高船只停留在干线大桥外，自身具有较高的结构强度，可应付频发的碰撞事故，保证干线大桥的安全。

Claims (2)

1.拉索式限高架，其特征在于：包括限高架本体，所述限高架本体设置在桥梁的左右两侧，限高架本体包括钢桁架、主缆、吊索、锚碇房、索塔、辅助索塔、所述索塔呈“门”字型设置在两岸，所述主缆有两根固定在索塔上，主缆的两端固定在锚碇房内，所述主缆下端设有若干吊索，所述吊索下端连接钢桁架，所述辅助索塔设置在水中，所述索塔包括混凝土承台、两根支梁、钢管柱，所述两根支梁设置在混凝土承台上，所述两根支梁之间设有主梁，所述主缆搭设在主梁上，所述钢管柱设置在混凝土承台下，所述支梁上套设有保护套，所述锚碇房内设有智能拉索系统，所述智能拉索系统包括测力装置、锚碇、收放装置、反馈控制中心，所述辅助索塔至少有一个，所述辅助索塔包括辅助承台、保护支梁、钢管底柱，所述保护支梁有两个设置在辅助承台上，所述钢管底柱设置在辅助承台下，所述钢桁架架设在两根支梁之间，保护支梁设置在钢桁架两侧；

所述钢桁架由桁架节阵列组成，所述桁架节包括两个正方形框架，所述正方形框架的六个正方面上均设有对角的十字架，所述两个正方形框架中一个正方形框架的一个正方面与另一个正方形框架的正方面贴合形成公共正方面，所述公共正方面上设有公共十字架，在其中的一个正方形框架中与公共正方面相对的正方面上设有正面挡板，所述正面挡板通过两条加厚侧板固定在正方形框架上，所述两个正方形框架的底部设有底部挡板；

所述钢桁架与两根保护支梁和两根支梁存在左右间隙，钢桁架摆动时，吊索左右的摆动角度小于10度；

当船只撞击到钢桁架时，测力装置检测到应力突然增加，反馈控制中心发出命令，收放装置控制锚碇放出一部分主缆以消除巨大冲量，当撞击船只远离钢桁架时，吊索将恢复到竖直状态，测力装置检测到内部应力变小，反馈控制中心控制收放装置将主缆收回一部分，还原到初始状态。

2.根据权利要求1所述拉索式限高架，其特征在于：所述钢管柱有10个，两列布置，每列有5根钢管柱，所述钢管柱直径为1300mm。