CN109653075A - 一种流线型多箱梁的主梁结构和主梁 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种流线型多箱梁的主梁结构，所述主梁结构包括：至少一个中间箱梁，其横截面的底部自两侧向中间呈外凸的第一流线型，所述中间箱梁上用于通行铁路；两边箱梁，其对称分布于所述中间箱梁的两侧，所述边箱梁上用于通行公路；靠近所述中间箱梁一侧的所述边箱梁横截面的底部呈外凸的第二流线型，远离所述中间箱梁一侧的所述边箱梁横截面呈尖角状；多个连接横梁，其纵向间隔分布，用于横向连接相邻的边箱梁和中间箱梁、或者是中间箱梁和中间箱梁；每个所述连接横梁包括至少一个单位连接横梁。本发明还公开了一种流线型多箱梁的主梁。本发明提供流线型的主梁结构，该主梁结构提高了抗风稳定性。

Description

一种流线型多箱梁的主梁结构和主梁

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种流线型多箱梁的主梁结构和主梁。

背景技术

对于同时通行公路和铁路的公铁两用桥，以往通常采用桁架结构作为主梁，以提高结构的体系刚度。但随着桥梁跨度的增加，结构的体系刚度不断降低，抗风稳定性逐渐凸显为大跨桥梁的一个控制性因素。目前对大跨度桥梁常见的抗风问题主要表现为颤振和涡振。颤振会引起结构的发散性破坏；涡振虽然不具有发散性，但剧烈的振动会引起结构发生疲劳破坏。

为解决大跨度桥梁的抗风稳定性问题，桥梁工程师自塔科马桥风毁事故以来进行了不断的探索和研究，提出了一些有效的主动控制气动措施，比如增加导流板、稳定板、开槽等措施，也取得了一些良好的效果；但当桥址处风速过大时，往往需要好几种气动措施组合。

大部分主动控制气动措施在原有主梁结构上增加构造措施，虽然未改变主梁的结构形式，但附加装置使得主梁的外形及功能性发生改变，比如在梁底增加的稳定板构造导致梁底检查车等构造需要进行特殊处理等。

因此，探索一种具有良好气动特性的主梁外形和具备易架设的特点，简化主梁结构上的气动措施，还能提高结构的抗风稳定性的主梁结构是有必要的。

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流线型多箱梁的主梁结构和主梁，本发明提供流线型的主梁结构，所述主梁结构提高了抗风稳定性。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案之一是：

一种流线型多箱梁的主梁结构，所述主梁结构包括：

至少一个中间箱梁，其横截面的底部自两侧向中间呈外凸的第一流线型，所述中间箱梁上用于通行铁路；

两边箱梁，其对称分布于所述中间箱梁的两侧，所述边箱梁上用于通行公路；靠近所述中间箱梁一侧的所述边箱梁横截面的底部呈外凸的第二流线型，远离所述中间箱梁一侧的所述边箱梁横截面呈尖角状；

多个连接横梁，其纵向间隔分布，用于横向连接相邻的边箱梁和中间箱梁、或者是中间箱梁和中间箱梁；每个所述连接横梁包括至少一个单位连接横梁。

在上述技术方案的基础上，横向相邻的所述中间箱梁和所述边箱梁、或所述中间箱梁和所述中间箱梁的边缘距离Bj＝4～12m。

在上述技术方案的基础上，每个所述连接横梁包括至少两个单位连接横梁，所述单位连接横梁之间位置对接为焊接或栓接。

在上述技术方案的基础上，所述单位连接横梁的断面形式为“工”型或“口”型。

在上述技术方案的基础上，所述中间箱梁的梁高大于所述边箱梁；

所述中间箱梁的梁高Hr＝4.5～5.5m；所述边箱梁尖角状夹角α＝10～15°。

在上述技术方案的基础上，所述第一流线型为圆弧曲面，其曲面半径Rr＝4～6m；所述第二流线型也为圆弧曲面，其曲面半径Rh＝4～6m。

在上述技术方案的基础上，所述中间箱梁位于两所述边箱梁尖角状的斜面延长面形成的区域内。

在上述技术方案的基础上，所述边箱梁远离所述中间箱梁一侧还设有风嘴；所述风嘴的宽度Bf＝2～3m。

在上述技术方案的基础上，所述风嘴的自右侧水平设置有导流板。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案之二是：

一种流线型多箱梁的主梁，所述主梁沿纵向方向分布有依次相连的上述的主梁结构；所述主梁结构之间为焊接或栓接。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明通过中间箱梁、边箱梁间隔分布，提高桥面的通透性，大幅提高结构的颤振临界风速；某桥的计算表明，相较于整箱梁结构，改进为本发明后，颤振临界风速从63m/s提高至95m/s；其次，中间箱梁、边箱梁均具有流线型的底部，该底部通过曲面圆弧匀顺过渡，有效降低风附着在梁底流动时发生涡脱及涡脱后再附着的现象，抑制涡激振动。

2、本发明的相邻的边箱梁和中间箱梁、或者是中间箱梁和中间箱梁之间的连接横梁包含有至少一个单位连接横梁，若起吊设备足以起吊主梁结构时，每个连接横梁仅包含一个单位连接横梁，边箱梁和中间箱梁通过连接横梁形成一个边箱梁和中间箱梁间隔分布的整体式主梁结构；在起吊设备不足以起吊主梁结构时，每个连接横梁至少包含两个单位连接横梁，那么边箱梁和与其相连的单位连接横梁、中间箱梁和与其相连的单位连接横梁形成横向的多个分块，在连接横梁对接的位置将单位连接横梁相连呈整块，降低连接难度，提高可操作性，同时焊接或栓接的质量均能得到保证，横向分块也可降低对起吊设备起吊能力的要求。

3、采用本发明的主梁结构，其自身结构的抗风稳定性增加明显，其架设也相对简单；而且，本发明还可适用于中间箱梁上通行铁路、两侧的边箱梁上通行公路的公铁合建桥梁，箱梁的间距可作为公路和铁路分区的天然屏障，避免多条道路之间相互干扰，提高安全可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例的主梁结构之一三维示意图；

图2为本发明实施例的主梁结构之一横截面示意图；

图3为本发明实施例的主梁结构(拆去连接横梁)横截面示意图；

图4为本发明实施例的边箱梁的横截面示意图；

图5为本发明实施例的主梁结构横截面的漩涡脱落示意图；

图6为没有圆弧过渡的主梁结构断面的漩涡脱落示意图；

图7为本发明实施例的主梁结构之二横截面示意图；

图8为本发明实施例的主梁结构之二三维示意图；

图9为本发明实施例的单位连接横梁的“工”型断面形式；

图10为本发明实施例的单位连接横梁的“口”型断面形式；

图中：1-边箱梁，11-风嘴，12-导流板，2-中间箱梁，3-连接横梁，31-单位连接横梁。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明中各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。需要指出的是，所有附图均为示例性的表示。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例

参见图1～图4所示，本发明实施例提供一种流线型多箱梁的主梁结构，主梁结构包括一个中间箱梁2、两边箱梁1、以及横向连接相邻的边箱梁1和中间箱梁2的连接横梁3；

中间箱梁2横截面的底部自两侧向中间呈外凸的第一流线型，中间箱梁2上用于通行铁路；其中，第一流线型为圆弧曲面，其曲面半径Rr＝4～6m，该结构设计可避免尖锐的折角，减少梁底气流在折角处漩涡脱落，抑制涡激振动；中间箱梁2的梁高Hr＝4.5～5.5m；

两边箱梁1对称分布于中间箱梁2的两侧，边箱梁1上用于通行公路；第二流线型也为圆弧曲面，其曲面半径Rh＝4～6m；靠近中间箱梁2一侧的边箱梁1横截面的底部呈外凸的第二流线型，远离中间箱梁2一侧的边箱梁1横截面呈尖角状；边箱梁1尖角状夹角α＝10～15°；中间箱梁2位于两边箱梁1尖角状的斜面延长面形成的区域内，即两边箱梁1的底面倾斜面的虚拟延长面之间；且中间箱梁2通行铁路，边箱梁1通行公路，铁路荷载相对于公路而言更大，对结构的刚度要求高，中间箱梁2的梁高大于边箱梁1，在本实施例中，边箱梁1的梁高Hh＝3～3.5m；

横向相邻的中间箱梁2和边箱梁1之间的多个连接横梁3纵向间隔分布，连接横梁3将边箱梁1和中间箱梁2连接成整体共同受力，且每个连接横梁3包括一个单位连接横梁31；横向相邻的中间箱梁2和边箱梁1、或中间箱梁2和中间箱梁2的边缘距离Bj＝4～12m，距离太宽则箱间连接横梁3受力很大，太窄则对颤振临界风速的提高有限。

在本实施例中，中间箱梁2的梁宽Br根据中间箱梁2上通行铁路数确定，通行两线铁路时，Br＝13～15m；边箱梁1的梁宽Bh根据边箱梁1上通行公路车道数及车道等级确定，每个边箱梁1单侧通行三车道高速公路时，取Bh＝17.5～18.5m。

作为本发明本实施例的一种改进方式，中间箱梁2的数量不限于一个，还可以为两个或更多，其数量根据桥面布置确定；多个中间箱梁2之间也采用连接横梁3相连，连接横梁3的连接分布形式与中间箱梁1和边箱梁2之间的连接分布形式相同。

作为本发明的另一种实施方式，如图7～10所示，每个连接横梁3包括两个单位连接横梁31，单位连接横梁31之间位置对接为焊接或栓接；单位连接横梁31的断面形式为“工”型或“口”型，该断面形式根据桥型综合确定，其次，在单位连接横梁31之间位置对接为焊接或栓接，降低连接难度，提高可操作性。

作为本发明的一种优选实施方式，边箱梁1远离中间箱梁2一侧还设有风嘴11；风嘴11的宽度Bf＝2～3m；风嘴11的自右侧水平设置有导流板12；增设风嘴11、导流板12提高了桥梁的抗风稳定性。其中，采用本发明的主梁结构和边箱梁1外侧的风嘴11设计，风嘴11的底部斜面和边箱梁1底部斜面呈平直段，并通过大半径圆弧曲面匀顺过渡到边箱梁1的顶部，匀顺的线形变化可避免尖锐的折角，如图5～6所示，可以知道本实施例中第一流线型、第二流线型的设计减少边箱梁1梁底气流在折角处漩涡脱落，抑制涡激振动。

本发明还提供一种流线型多箱梁的主梁，主梁沿纵向方向分布有依次相连的根据上述的主梁结构；主梁结构之间为焊接或栓接。

主梁的架设方法根据吊装能力分为整体式吊装和分体式吊装。

本发明实施例还提供一种根据上述的主梁结构的架设方法，架设方法为整体式吊装，其架设方法包括：

起吊主梁结构并放置于预设的位置；

依次沿纵向方向连接主梁结构；主梁结构之间为焊接或栓接。

本发明实施例还提供一种根据上述的主梁结构的架设方法，架设方法为分体式吊装，其架设方法包括：

起吊中间箱梁2、边箱梁1并放置于预设的位置；

对接与中间箱梁2、边箱梁1相连的单位连接横梁31；单位连接横梁31之间为焊接或栓接；

依次沿纵向方向连接主梁结构；主梁结构之间为焊接或栓接。

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 (10)

1.一种流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述主梁结构包括：

至少一个中间箱梁(2)，其横截面的底部自两侧向中间呈外凸的第一流线型，所述中间箱梁(2)上用于通行铁路；

两边箱梁(1)，其对称分布于所述中间箱梁(2)的两侧，所述边箱梁(1)上用于通行公路；靠近所述中间箱梁(2)一侧的所述边箱梁(1)横截面的底部呈外凸的第二流线型，远离所述中间箱梁(2)一侧的所述边箱梁(1)横截面呈尖角状；

多个连接横梁(3)，其纵向间隔分布，用于横向连接相邻的边箱梁(1)和中间箱梁(2)、或者是中间箱梁(2)和中间箱梁(2)；每个所述连接横梁(3)包括至少一个单位连接横梁(31)。

2.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，横向相邻的所述中间箱梁(2)和所述边箱梁(1)、或所述中间箱梁(2)和所述中间箱梁(2)的边缘距离Bj＝4～12m。

3.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，每个所述连接横梁(3)包括至少两个单位连接横梁(31)，所述单位连接横梁(31)之间位置对接为焊接或栓接。

4.根据权利要求3所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述单位连接横梁(31)的断面形式为“工”型或“口”型。

5.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述中间箱梁(2)的梁高大于所述边箱梁(1)；

所述中间箱梁(2)的梁高Hr＝4.5～5.5m；所述边箱梁(1)尖角状夹角α＝10～15°。

6.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述第一流线型为圆弧曲面，其曲面半径Rr＝4～6m；所述第二流线型也为圆弧曲面，其曲面半径Rh＝4～6m。

7.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述中间箱梁(2)位于两所述边箱梁(1)尖角状的斜面延长面形成的区域内。

8.根据权利要求1所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述边箱梁(1)远离所述中间箱梁(2)一侧还设有风嘴(11)；所述风嘴(11)的宽度Bf＝2～3m。

9.根据权利要求8所述的流线型多箱梁的主梁结构，其特征在于，所述风嘴(11)的自右侧水平设置有导流板(12)。

10.一种流线型多箱梁的主梁，其特征在于，所述主梁沿纵向方向分布有依次相连的根据权利要求1～9任意一项所述的主梁结构；所述主梁结构之间为焊接或栓接。