CN111236038A - 一种新型悬索桥中央扣装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型悬索桥中央扣装置，包括索夹、吊索上滑轮、双股吊索、减振架、吊索下滑轮、双股吊索固定装置、空间型斜杆、粘滞阻尼器以及空间型斜杆固定装置；所述索夹固定于悬索桥主缆跨中部位，所述吊索上滑轮、斜杆上端固定于索夹；所述双股吊索通过上下滑轮形成闭环，中部设若干减振架；所述粘滞阻尼器固定于斜杆中部。本发明通过将吊索通过上下滑轮形成闭环、设置减振架、在斜杆上设粘滞阻尼器，减小了短吊索纵向振动，防止由于纵向往复运动导致吊索锚头损坏；本发明通过设置空间型斜杆，减小了短吊索横向振动。本发明可设置于悬索桥跨中，用于跨中短吊索的多向减振。

Description

一种新型悬索桥中央扣装置
技术领域
本发明涉及一种新型悬索桥中央扣装置，适用于大跨悬索桥跨中主缆、主梁的连接，主要应用于土木结构桥梁工程领域。
背景技术
随着土木工程领域设计手段、施工技术的快速发展，大跨度悬索桥的数量不断增多、跨径不断增大。与其他桥梁结构相比，悬索桥具有跨越能力强、对通航影响较小等优点，因此在超大型跨江、跨海工程中被广泛采用。特别是在我国的长江流域，支流众多，城市群经济繁荣，交通需求量大、通航需求量高，建设了一大批规模宏大、意义非凡的大跨度悬索桥，例如，目前世界第二大跨径的悬索桥——杨泗港长江大桥（主跨1700m），即将通车的我国第一座公铁两用悬索桥——五峰山长江大桥（主跨1092m）。
大跨度的悬索桥是一种柔度较大的结构，在地震、强风、车辆等动力作用下，主梁、主缆之间易发生相对往复运动。而跨中短吊索相较于其它长吊索，主梁、主缆相同的错动位移下，其偏折角度最大。因此，跨中短吊索的锚头、端部在反复位移下，容易产生疲劳破坏。改善短吊索的受力性能、延长其服役寿命对提升悬索桥的服役寿命、节约桥梁的运维成本至关重要。
将大跨度悬索桥的主缆和主梁在跨中位置进行扣连，即在悬索桥跨中设置中央扣，是一种提升大跨悬索桥刚度的有效措施。自上世纪50年代在美国新塔科马大桥上首次采用以来，各种形式的中央扣已被广泛运用于世界各地的多座悬索桥。现今使用的中央扣主要有两种形式：（1）将主梁在跨中位置采用刚度较大的构件与主缆进行连接，如三角桁架等，称为刚性中央扣，其中，润扬长江大桥南汊桥是我国首次采用刚性中央扣；（2）采用限制纵向位移方式进行连接，如一对或者多对斜吊杆（斜扣索），称为柔性中央扣，五峰山长江大桥便选择了这一种形式。目前，通过在大跨度悬索桥跨径中央位置设置中央扣来改善悬索桥跨中短吊索受力性能，已经成为一种趋势。
目前多采用的三角桁架、斜杆等中央扣形式中，斜向构件大多与短吊索位于同一平面，尽管增加了悬索桥主梁、主缆的纵向约束。但对于主梁、主缆的横向错动导致的短吊索横向振动，无法提供较好的防护措施。
因此，亟需一种既能保护悬索桥跨中短吊索锚头、端部，又能减小其纵、横向振动的新型构造。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种新型悬索桥中央扣装置，在保护跨中短吊索不因往复运动发生锚头、端部破坏的同时，减小短吊索的纵、横向振动，提升大跨度悬索桥跨中部位的受力性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种新型悬索桥中央扣构造装置，包括索夹、吊索上滑轮、双股吊索、减振架、吊索下滑轮、双股吊索固定装置、空间型斜杆、粘滞阻尼器以及空间型斜杆固定装置；其中，所述索夹固定于悬索桥主缆跨中部位；所述吊索上滑轮设置在索夹正下部；所述空间型斜杆设置在索夹下部作用两侧的孔道内；所述空间型斜杆下端穿过空间型斜杆固定装置形成空间三角形；所述双股吊索固定装置、空间型斜杆固定装置固定于悬索桥主梁；所述吊索下滑轮固定于双股吊索固定装置；所述双股吊索通过上下滑轮形成闭环，中部设若干减振架；所述粘滞阻尼器的连接端铰接于空间型斜杆的中部。
作为本发明的一种改进，所述索夹固定于悬索桥主缆跨中，索夹左、右段下部设两个分开的孔道，所述孔道直径大于空间型斜杆的直径，空间型斜杆上端穿过该孔道；索夹中部下方设滚轴，滚轴中心与吊索上滑轮中心重合，吊索上滑轮绕滚轴自由转动。
作为本发明的一种改进，所述吊索的上下滑轮、边缘设置适合吊索直径的凹槽，使得吊索能通过滑轮、形成闭环。
作为本发明的一种改进，所述减振架分为左右两侧的固定装置和中部的弹簧，所述固定装置通过高强螺栓固定在双股吊索上，固定装置的金属外壳与吊索之间设置橡胶垫层。
本发明的有益效果是：
（1）该构造通过设置双股短吊索，并在短吊索上下设置滑轮，使之形成闭环，通过闭环绕滑轮的转动，保护了纵向运动下往复受力的短吊索的锚头和端部。
（2）通过在双股吊索中部设置若干带有弹簧的减振架，弹簧由于吊索的纵向运动而拉伸，产生恢复力，减小短吊索的纵向振动。
（3）通过将斜拉索上端穿过索夹上预留的两个孔道，下端穿过主梁上预留的孔道，斜拉索形成空间三角形，增加跨中部位的横向刚度，减小短吊索的横向振动。
（4）通过在斜拉索中部设粘滞阻尼器，当主缆、主梁发生纵向错动时，受拉侧斜杆中产生拉力，引起粘滞阻尼器产生阻尼力，更好地起到了减小短吊索纵向振动的效果。
该构造通过对悬索桥跨中部位的新设计，在悬索桥主缆、主梁由于地震、强风、车辆等动力荷载下发生位移时，保护了悬索桥跨中短吊索的锚头和端部不因疲劳而发生破坏，同时减小短吊索的多向振动，这对于提升大跨度悬索桥跨中部位的受力性能，延长其服役寿命，有着极为重大的意义，具有广泛的工程应用前景。
附图说明
图1为构造的主视图；
图2为构造的侧视图；
图3为索夹的三维立体图；
图4为滑轮的三维立体图；
图5为减振架的三维立体图；
图6为空间型斜杆的俯视图；
图7为粘滞阻尼器的三维立体图。
附图标记列表：
1索夹；2吊索上滑轮；3双股吊索；4减振架；5吊索下滑轮；6双股吊索固定装置；7空间型斜杆；8粘滞阻尼器；9空间型斜杆固定装置；10凹槽；11、减振架固定装置；12弹簧；13高强螺栓；14橡胶垫层，15孔道。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1、2所示，本发明的一种新型悬索桥中央扣装置包括索夹1；吊索上滑轮2；双股吊索3；减振架4；吊索下滑轮5；双股吊索固定装置6；空间型斜杆7；粘滞阻尼器8以及空间型斜杆固定装置9。
如图3所示，索夹1固定于悬索桥主缆跨中，从左至右分为三种截面，左、右段下部设两个分开的孔道15，孔道直径略大于空间型斜杆7的直径，斜杆上端穿过该孔道15；索夹中部下方设滚轴，滚轴中心与吊索上滑轮2中心重合，吊索上滑轮2可绕滚轴自由转动。
如图4所示，吊索的上下滑轮2、5边缘设置适合吊索3直径的凹槽10，使得吊索3能较好地通过滑轮2、5形成闭环。滑轮2、5的凹槽内采用涂润滑油等措施，减小滑轮2、5与吊索3之间的摩擦，使得吊索3在纵向拉伸时，能绕滑轮2、5自由转动。
如图5所示，减振架由左至右分为三部分，分别为左右两侧的固定装置11和中部的弹簧12。固定装置11通过高强螺栓13固定在双股吊索3上，金属外壳与吊索之间设置橡胶垫层14，增大固定装置与吊索3之间的摩擦，使减振架4更紧密地固定于吊索3上；双股吊索3在被纵向拉伸时，左右两股吊索上固定装置之间距离增大，减振架4上弹簧12受拉，产生纵向的恢复力，阻止吊索的进一步拉伸，起到纵向减振作用。
如图2、6所示，斜杆7上部穿过索夹1的下部的两个孔道15，下部穿过主梁上空间型斜杆固定装置9上的一个孔道，整体形成一个空间三角形，一方面在一侧设置了两根斜杆7，增加了中央扣的刚度，另一方面两根斜杆形成三角形，增加了中央扣的横向刚度，有利于减小悬索桥跨中短吊索的横向振动。
如图7所示，斜杆7中部设置粘滞阻尼器8，在主缆、主梁发生纵向错动时，必有一侧斜杆中产生拉力，从而该侧粘滞阻尼器8中产生阻尼力，减小斜杆受拉的同时，阻止了主缆、主梁进一步的纵向错动，增大纵向约束作用，减小短吊索纵向振动。
本实施方案中需要注意以下几个方面：
一、该构造应安装在悬索桥跨中位置，根据需要可在相邻吊索间安装若干本构造以获得更好地减振效果。
二、索夹的大小、在主缆上的固定方式，可根据主缆直径、实际施工情况具体选择调整。
三、滑轮的大小、润滑措施、减振架上弹簧的刚度等根据设计受力按需求选取。
四、中央双股吊索、斜杆都形成了闭环，结点位置应适当选择，避免渗水，且检修时要多加注意，以免结点处钢绞线锈蚀等破坏。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (4)

1.一种新型悬索桥中央扣装置，其特征在于，所述中央扣构造包括索夹（1）、吊索上滑轮（2）、双股吊索（3）、减振架（4）、吊索下滑轮（5）、双股吊索固定装置（6）、空间型斜杆（7）、粘滞阻尼器（8）、空间型斜杆固定装置（9）；其中，所述索夹（1）固定于悬索桥主缆跨中部位；所述吊索上滑轮（2）设置在索夹（1）正下部；所述空间型斜杆（7）上端设置在索夹（1）下部左右两侧的孔道内；所述空间型斜杆（7）下端穿过空间型斜杆固定装置（9）的孔道形成空间三角形；所述双股吊索固定装置（6）、空间型斜杆固定装置（9）固定于悬索桥主梁；所述吊索下滑轮（5）固定于双股吊索固定装置（6）；所述双股吊索（3）通过上下滑轮（2）、（5）形成闭环，中部设若干减振架（4）；所述粘滞阻尼器（8）的连接端铰接于空间型斜杆（7）的中部。
2.根据权利要求1所述的一种新型悬索桥中央扣装置，其特征在于，所述索夹（1）固定于悬索桥主缆跨中，索夹（1）左、右段下部设两个分开的孔道（15），所述孔道（15）直径大于空间型斜杆（7）的直径，空间型斜杆（7）上端穿过该孔道（15）；索夹（1）中部下方设滚轴，滚轴中心与吊索上滑轮（2）中心重合，吊索上滑轮（2）绕滚轴自由转动。
3.根据权利要求1所述的一种新型悬索桥中央扣装置，其特征在于，所述吊索的上下滑轮（2）、（5）边缘设置适合吊索（3）直径的凹槽（10），使得吊索（3）能通过滑轮（2）、（5）形成闭环。
4.根据权利要求1所述的一种新型悬索桥中央扣装置，其特征在于，所述减振架分为左右两侧的固定装置（11）和中部的弹簧（12），所述固定装置（11）通过高强螺栓（13）固定在双股吊索（3）上，固定装置（11）的金属外壳与吊索之间设置橡胶垫层（14）。
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