CN112962420B - 悬索桥及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种悬索桥及施工方法，所述悬索桥包括索塔、主缆、吊杆和桥面组件，所述桥面组件包括横梁和拉杆，所述横梁的两端分别与对应的所述吊杆连接，所述吊杆与所述横梁连接端相对的另一端与所述主缆连接，所述主缆的两端分别与所述索塔连接，所述拉杆纵向连接多个所述横梁。采用本发明，将多个横梁连接为整体，通过主缆、吊杆、横梁和拉杆形成为一个整体的空间索桁受力结构，从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡，且更为安全。

Description

悬索桥及施工方法

技术领域

本发明涉及一种悬索桥及施工方法。

背景技术

我国近年修建了大量的大跨度人行桥，人行桥振动已成为较为显著的问题。现有的解决方案主要是设置纵向刚性梁，增加结构高度等措施，桥梁较刚，失去人行桥的趣味性，同时需要付出较大的成本。

部分人行桥采用柔性桥面，桥面系无纵向构件或纵向构件较弱，随着人行桥桥梁跨径的不断增长，桥梁刚度不断下降，导致桥梁容易在人群荷载作用下产生共振，增加行人的不安全感，对结构安全性及耐久性造成危害。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中桥梁结构的刚度低的缺陷，提供一种悬索桥及施工方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种悬索桥，其特点在于，所述悬索桥包括索塔、主缆、吊杆和桥面组件，所述桥面组件包括横梁和拉杆，所述横梁的两端分别与对应的所述吊杆连接，所述吊杆与所述横梁连接端相对的另一端与所述主缆连接，所述主缆的两端分别与所述索塔连接，所述拉杆纵向连接多个所述横梁。

在本方案中，通过在与索塔连接的主缆的下方设置吊杆，并且在两侧的吊杆之间连接横梁，并在横梁上纵向连接多个拉杆，将多个横梁连接为整体，通过主缆、吊杆、横梁和拉杆形成为一个整体的空间索桁受力结构，从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡，且更为安全。

较佳地，沿着所述主缆的长度方向，多个所述横梁互相平行设置；所述吊杆纵向连接于所述主缆和所述横梁之间，且所述吊杆与所述横梁一一对应。

在本方案中，通过上述的结构形式，使得两侧的主缆之间横向设有多个相互平行的横梁，并且横梁的两端通过吊杆与主缆连接，从而使得结构具有更好的整体性和更好的刚度。

较佳地，所述吊杆对称设置于所述横梁的两端。

较佳地，沿着所述主缆的长度方向，所述拉杆从所述悬索桥的一端延伸至另一端。

较佳地，所述拉杆从一端向上延伸后向下延伸至另一端，形成中间上拱的对称结构。

在本方案中，采用上述的结构形式，拉杆因吊杆调节呈上拱线形，相当于施加了部分初始应力，可以控制结构自振频率，改变桥梁动力性能。

较佳地，所述拉杆从一端水平延伸至另一端。

较佳地，所述拉杆从所述悬索桥的一端张拉至另一端，以使所述拉杆具有初始应力。

在本方案中，可以通过调节拉杆的张拉程度来调节拉杆的应力，从而当桥面发生变形时，水平拉杆受拉，通过控制拉杆张拉力，可以控制桥面变形的幅度和频率，从而起到调节整个桥梁体系动力特性的效果。

较佳地，所述拉杆设置于所述横梁的上表面。

在本方案中，可以将拉杆设置于横梁的上表面，从而在施工建造时，能够便于建造，降低成本。

较佳地，所述桥面组件还包括桥面板，所述桥面板连接于所述横梁和所述拉杆的上方。

在本方案中，将横纵布置的横梁和拉杆作为桥面板的基础，并将桥面板铺设于其上，从而提升了桥面板的承重性能。

一种悬索桥的施工方法，其特点在于，所述施工方法用于建造如上述的悬索桥，所述施工方法包括以下步骤：

S100：在两端相对位置处分别设置索塔；

S200：将主缆的两端分别与所述索塔连接；

S300：在所述主缆的下方安装吊杆；

S400：在所述吊杆的下方安装横梁，且所述横梁的两侧分别与对应的所述吊杆连接；

S500：在所述横梁上纵向安装拉杆。

在本方案中，上述的施工方法，通过将主缆、吊杆、横梁和拉杆建造形成为一个整体的空间索桁受力结构，从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，从而使得桥梁更为安全。

较佳地，所述S500还包括：在安装所述拉杆的同时和/或安装所述拉杆后，张拉所述拉杆，以使所述拉杆具有初始应力。

本发明的积极进步效果在于：通过在与索塔连接的主缆的下方设置吊杆，并且在两侧的吊杆之间连接横梁，并在横梁上纵向连接多个拉杆，将多个横梁连接为整体，通过主缆、吊杆、横梁和拉杆形成为一个整体的空间索桁受力结构，从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡，且更为安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种悬索桥的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种悬索桥的桥面处的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种悬索桥的桥面处的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种悬索桥的桥面处的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种悬索桥的施工方法的流程示意图。

附图标记说明：

悬索桥1

索塔10

主缆20

第一主缆21

第二主缆22

吊杆30

桥面组件40

横梁41

拉杆42

桥面板43

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

本发明实施例提供了一种悬索桥1，如图1-3所示，悬索桥1包括索塔10、主缆20、吊杆30和桥面组件40，桥面组件40包括横梁41和拉杆42，横梁41的两端分别与对应的吊杆30连接，吊杆30与横梁41连接端相对的另一端与主缆20连接，主缆20的两端分别与索塔10连接，拉杆42纵向连接多个横梁41。通过在与索塔10连接的主缆20的下方设置吊杆30，并且在两侧的吊杆30之间连接横梁41，并在横梁41上纵向连接多个拉杆42，将多个横梁41连接为整体，通过主缆20、吊杆30、横梁41和拉杆42形成为一个整体的空间索桁受力结构，从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆42的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡，且更为安全。

如图1-3所示，在具体实施时，索塔10包括设置于桥跨两侧的两个索塔10，并且两个索塔10之间通过对称设置的第一主缆21和第二主缆22连接，第一主缆21和第二主缆22的两端分别与两个索塔10铰接，且第一主缆21和第二主缆22之间具有一定的间距；第一主缆21和第二主缆22悬挂于两个索塔10之间。

作为一种较佳地实施方式，如图3所示，沿着主缆20的长度方向，多个横梁41互相平行设置；吊杆30纵向连接于主缆20和横梁41之间，且吊杆30与横梁41一一对应。从而使得结构具有更好的整体性和更好的刚度。

在具体实施时，如图3所示，对于第一主缆21和第二主缆22对称的桥梁，第一主缆21和第二主缆22的相同位置处具有吊杆30，并且该吊杆30的长度相同，使得连接于其的横梁41能够水平设置，且多个横梁41之间相互平行。并且通过该种的结构形式，主缆20和拉杆42通过吊杆30和横梁41的作用相互牵引，可以通过控制拉杆42张拉力，起到调节整个桥梁体系动力特性的效果。在具体实施时，桥梁的第一主缆21和第二主缆22可能不对称，则相同位置处的吊杆30可以长度不同。并且，横梁可以为两端或一端具有向下倾角的梁，从而便于排水等。

作为一种较佳地实施方式，如图1-3所示，吊杆30对称设置于横梁41的两端。

作为一种较佳地实施方式，如图1和图3所示，沿着主缆20的长度方向，拉杆42从悬索桥1的一端延伸至另一端。从而一方面能够提升桥面的结构强度，另一方面也能够使得受力分散于各个拉杆42上，提升整体结构的稳定性。

在具体实施时，如图3所示，多个拉杆42可以互相平行设置。如图4所示，在具体实施时，多个拉杆之间也可能不相互平行，比如对于桥面宽度变化的桥梁，其拉杆之间可以在宽度较小的地方间距较小，在宽度较大的地方间距较大。

也即，对于不同的桥梁结构形式，可以具有多种主缆、吊杆、横梁和拉杆的布置形式，在满足结构强度、刚度要求和柔性要求的基础上，可以根据上述主缆、吊杆和横梁依次连接，并在横梁上连接拉杆的结构形式进行相应地调整。

作为一种较佳地实施方式，如图1所示，拉杆42从一端向上延伸后向下延伸至另一端，形成中间上拱的对称结构。拉杆42因吊杆30调节呈上拱线形，相当于施加了部分初始应力，可以控制结构自振频率，改变桥梁动力性能。

作为一种较佳地实施方式，拉杆42从悬索桥1的一端张拉至另一端，以使拉杆42具有初始应力。可以通过调节拉杆42的张拉程度来调节拉杆42的应力，从而当桥面发生变形时，水平拉杆42受拉，通过控制拉杆42张拉力，可以控制桥面变形的幅度和频率，从而起到调节整个桥梁体系动力特性的效果。

在具体实施时，拉杆42两端可以分别与设置于两端的索塔10基础相锚固。

作为一种较佳地实施方式，如图3所示，拉杆42设置于横梁41的上表面。从而在施工建造时，能够便于建造，降低成本。

在具体实施时，可以将拉杆42敷设于横梁41上表面的相应位置处。也可以根据实际情况，比如拉杆42还可以穿过横梁41设置。

作为一种较佳地实施方式，如图2所示，桥面组件40还包括桥面板43，桥面板43铺设于横梁41和拉杆42的上方。将桥面板43铺设于横纵布置的横梁41和拉杆42上，能够承受桥面板43的自重和桥面载荷，从而提升了桥面板43的承重性能。

通过上述的悬索桥1的结构形式，其索塔10与基础固结，主缆20与索塔10铰接，桥面组件40的横梁41通过吊杆30与主缆20连接，拉杆42与横梁41固结，桥面板与拉杆42连接。在具体实施时，桥面板可以与拉杆42固结，也可以搭设与拉杆42上。从而能够控制桥梁结构的刚度，控制桥梁的振动幅度，提高行人舒适性。并且上述的结构形式可用于新建桥梁的结构设计和已建桥梁的修复。

本发明实施例还提供了一种悬索桥1的施工方法，施工方法用于建造如上述的悬索桥1，如图5所示，施工方法包括以下步骤：

S100：在两端相对位置处分别设置索塔10；

S200：将主缆20的两端分别与索塔10连接；

S300：在主缆20的下方安装吊杆30；

S400：在吊杆30的下方安装横梁41，且横梁41的两侧分别与对应的吊杆30连接；

S500：在横梁41上纵向安装拉杆42。

上述的施工方法，可以依次或平行进行，在设置索塔10之前可以先进行桥梁基础施工。在安装拉杆42之后还可以安装桥面板和其他设施。

从而可以提升桥梁的整体刚度，影响结构自振频率。在此基础上，还能够通过控制拉杆42的张拉力，调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡，且更为安全。

作为较佳地实施方式，S500还包括：在安装拉杆42的同时和/或安装拉杆42后，张拉所述拉杆42，以使所述拉杆具有初始应力。

在具体实施时，在安装拉杆42的同时可以对拉杆42进行张拉；也可以在安装之后对拉杆42进行张拉；还可以在安装拉杆42的同时对拉杆42进行初步张拉后，再进行张拉调整。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种悬索桥，其特征在于，所述悬索桥包括索塔、主缆、吊杆和桥面组件，所述桥面组件包括横梁和拉杆，所述横梁的两端分别与对应的所述吊杆连接，所述吊杆与所述横梁连接端相对的另一端与所述主缆连接，所述主缆的两端分别与所述索塔连接，所述索塔包括设置于桥跨两侧的两个索塔，并且两个索塔之间通过对称设置的第一主缆和第二主缆连接，所述第一主缆和所述第二主缆的两端分别与两个索塔铰接，且所述第一主缆和所述第二主缆之间具有一定的间距；所述第一主缆和所述第二主缆悬挂于两个索塔之间；

所述拉杆纵向连接多个所述横梁；沿着所述主缆的长度方向，多个所述横梁互相平行设置；所述吊杆纵向连接于所述主缆和所述横梁之间，且所述吊杆与所述横梁一一对应；

所述拉杆设置于所述横梁的上表面；沿着所述主缆的长度方向，所述拉杆从所述悬索桥的一端延伸至另一端；所述拉杆从一端向上延伸后向下延伸至另一端，形成中间上拱的对称结构；所述拉杆两端分别与设置于两端的索塔基础相锚固；

其中，所述主缆和所述拉杆通过所述吊杆和所述横梁的作用相互牵引，所述主缆、所述吊杆、所述横梁和所述拉杆形成为一个整体的空间索桁受力结构；通过控制所述拉杆的张拉力，能够调节桥面变形的幅度和频率，使得桥梁的刚性和柔性达到平衡。

2.如权利要求1所述的悬索桥，其特征在于，所述吊杆对称设置于所述横梁的两端。

3.如权利要求1所述的悬索桥，其特征在于，所述拉杆从所述悬索桥的一端张拉至另一端，以使所述拉杆具有初始应力。

4.如权利要求1所述悬索桥，其特征在于，所述桥面组件还包括桥面板，所述桥面板连接于所述横梁和所述拉杆的上方。

5.一种施工方法，其特征在于，所述施工方法用于建造如权利要求1-4中任一项所述的悬索桥，所述施工方法包括以下步骤：

S100：在两端相对位置处分别设置索塔；

S200：将主缆的两端分别与所述索塔连接；

S300：在所述主缆的下方安装吊杆；

S400：在所述吊杆的下方安装横梁，且所述横梁的两侧分别与对应的所述吊杆连接；

S500：在所述横梁上纵向安装拉杆；所述S500还包括：在安装所述拉杆的同时和/或安装所述拉杆后，张拉所述拉杆，以使所述拉杆具有初始应力；

其中，所述主缆和所述拉杆通过所述吊杆和所述横梁的作用相互牵引，所述主缆、所述吊杆、所述横梁和所述拉杆形成为一个整体的空间索桁受力结构。

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