CN117468313A - 一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法，属于悬索桥技术领域，采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，包括桥梁主体，桥梁主体包括桥墩和铰接于桥墩顶部并呈对称设置的两个钢主塔，钢主塔的顶部设有锚固主跨主缆的连接器，混凝土单桩基础，混凝土单桩基础设有多个并呈扇形间隔分布于桥梁主体的边跨侧，斜拉杆铰接于混凝土单桩基础与连接器之间，以使桥梁主体的轴向拉力传递至混凝土单桩基础上；本申请可以通过采用混凝土单桩基础，避免重力式单桩基础占地面积大，建造成本高，且在地形受限时，桥梁跨径小，在小跨径地形中，可以任意位置布置，然后根据受力计算分析，建造的深度以满足受力即可。

Description

一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法

技术领域

本申请涉及悬索桥技术领域，特别涉及一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法。

背景技术

景观桥梁的设计相对于常规桥梁，更为关注桥梁的景观设计，而桥梁景观是同时关注“景观受众”民众、“景观主体”桥梁、“景观载体”环境的设计学科，景观桥梁在设计初期就建立了“景观设计与结构设计并行”的新型设计模式，需要根据桥址实际地形情况进行相应的桥型布置，以达到景观优美、桥型合理。

城市人行天桥多采用梁式结构或者梁拱组合结构，较少采用斜拉、悬索等柔性桥梁结构形式，当受景观要求，采用常规悬索桥结构时，为了保证桥梁结构的桥跨合理布置，边跨跨度较大，会占用较大地块，增加了桥梁的占地面积。

发明内容

本申请实施例提供一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法，以解决相关技术中现有的悬索桥结构边跨大，占用空间大，导致在地形受限的情况下不便于建设的问题。

本申请实施例第一方面提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，包括：

桥梁主体，所述桥梁主体包括桥墩和铰接于桥墩顶部并呈对称设置的两个钢主塔，所述钢主塔的顶部设有锚固主跨主缆的连接器；

混凝土单桩基础，所述混凝土单桩基础设有多个并呈扇形间隔分布于所述桥梁主体的边跨侧；

斜拉杆，所述斜拉杆铰接于混凝土单桩基础与连接器之间，以使桥梁主体的轴向拉力传递至混凝土单桩基础上。

一些实施例中，位于同一边跨侧的所述混凝土单桩基础分为两组，且两组混凝土单桩基础的数量均为偶数，每组所述混凝土单桩基础分别通过斜拉杆与同一钢主塔顶部的连接器铰接。

一些实施例中，同一组所述混凝土单桩基础沿主跨主缆的延伸方向对称设置，两组所述混凝土单桩基础以桥梁主体的中轴线对称设置。

一些实施例中，所述连接器内开设有孔道，所述主跨主缆的自由端通过锚头连接于孔道内。

一些实施例中，所述混凝土单桩基础上设置有铰接座，所述斜拉杆远离连接器的一端通过铰接轴与铰接座铰接。

一些实施例中，所述桥梁主体还包括设置于桥墩上主跨钢梁、设置于桥墩上方与钢主塔连接的主跨主缆和设置于主跨钢梁与主跨主缆之间的吊索；

所述桥墩有两个，所述主跨钢梁横跨设置于两个桥墩上，所述主跨主缆与钢主塔通过连接器连接。

一些实施例中，所述吊索有若干个，若干个所述吊索沿主跨钢梁的长度方向等间距线性排列。

一些实施例中，所述吊索的一端与主跨钢梁之间通过销接连接；

所述吊索的另一端与主跨主缆之间通过销接连接。

一些实施例中，所述桥墩采用门式墩，所述主跨钢梁采用纵横梁式的钢板梁，所述吊索采用密封钢丝绳，所述钢主塔采用王字形钢结构，所述斜拉杆为工字形钢结构。

本申请实施例第二方面提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥的施工方法，包括以下步骤：

当建造悬索桥受到地形限制跨径时，首先根据地形设计桥梁，确定桥梁建设的位置，然后在桥梁的边跨处找到任意能放置混凝土单桩基础的位置，接着根据桥梁的位置和混凝土单桩基础的位置计算混凝土单桩基础的建造深度，以确保混凝土单桩基础可以承载桥梁的轴向拉力；

确定好混凝土单桩基础的建造深度之后，开始在建造用于支撑的两个桥墩，每个桥墩的两个墩柱的柱顶上各建造一个钢主塔，钢主塔远离桥墩的一端设置连接器，接着使混凝土单桩基础在指定位置建造；

混凝土单桩基础在每个钢主塔的边跨处均有偶数个，且沿主跨主缆的延伸方向对称设置，同一边跨的两个钢主塔处的混凝土单桩基础整体呈扇形间隔分布，建造后混凝土单桩基础后，使斜拉杆的一端通过铰接座连接在混凝土单桩基础上，另一端与连接器铰接；

接着再继续铺设主跨主缆，然后在主跨主缆上铺设吊索，最后在两个桥墩之间铺设主跨钢梁，并使主跨钢梁与吊索连接，即可完成桥梁建设。

本申请实施例提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法，在地形受限时因为混凝土单桩基础的占地面积小，可在桥梁边跨处任意可放置的位置进行建造，且无需固定与桥梁的距离，当找到可放置的位置后，通过对桥梁和混凝土单桩基础的建造位置的受力进行分析计算得出建造深度，通过不同的建造深度来承载不同位置的受力，避免了相对于重力式锚碇基础，占地面积大，成本高，在小跨径地形中，位置距离固定，导致有些位置无法建造，使其无法使用。

当桥梁边跨跨径较小时，鞍座提供的摩擦力不能平衡主跨主缆的不平衡水平力，所以在此结构中不使用鞍座而采用连接器，通过连接器连接主跨主缆，和铰接斜拉杆，再结合桥梁整体结构和斜拉杆的设置用于平衡不平衡力，且使斜拉杆只受到轴向拉力，而不承受弯矩。

钢主塔与主跨钢梁也通过铰接轴铰接，通过铰接的形式使主跨钢梁的力传递方向更加明确，只传递轴向力。

混凝土单桩基础在每个钢主塔处有两个，呈八字形对称设置，两个钢主塔处的混凝土单桩基础又呈扇形分布，建造后混凝土单桩基础后，使斜拉杆的一端通过铰接座连接在混凝土单桩基础上，另一端与连接器铰接，每个墩柱上连接的两个混凝土单桩基础对称式布置，避免单个墩柱受力不均，桥墩上的两个墩柱处的混凝土单桩基础整体布置也为对称式且为扇形，使两个墩柱受力均匀，使桥墩整体受力均匀，且采用扇形的布置，提高承载力，使整体受力面积增大，单个混凝土单桩基础受力强度降低。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的主视示意图；

图2为本申请实施例提供的俯视示意图；

图3为本申请实施例提供的侧视示意图；

图4为本申请中吊索和主跨钢梁提供的结构示意图；

图5为本申请中连接器提供的结构示意图。

1、桥墩；2、主跨钢梁；3、吊索；4、主跨主缆；5、钢主塔；6、斜拉杆；7、混凝土单桩基础；71、铰接座；8、连接器；81、孔道。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥及方法，其能解决现有的悬索桥结构边跨大，占用空间大，导致在地形受限的情况下不便于建设的问题。

参见图1-5所示，本申请实施例第一方面提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，包括：

桥梁主体，桥梁主体包括用于支撑在地面上的两个桥墩1，两个桥墩1分别位于需要建造桥梁的两个建造端点上，通过铰接连接在桥墩1上呈对称设置的钢主塔5，通过铰接设置的钢主塔5使力的传递更加明确，只传递轴向的力，桥墩1的上方设置有主跨主缆4，主跨主缆4的两端与钢主塔5上的连接器8连接，连接在主跨主缆4上沿主跨主缆4的长度方向等间距间隔设置的若干个吊索3，横跨设置于两个桥墩1上的主跨钢梁2。

混凝土单桩基础7，在地形受限时因为混凝土单桩基础7的占地面积小，可在桥梁边跨处任意可放置的位置进行建造，且无需固定与桥梁的距离，当找到可放置的位置后，通过对桥梁和混凝土单桩基础7的建造位置的受力进行分析计算得出建造深度，通过不同的建造深度来承载不同位置的受力，避免了相对于重力式锚碇基础，占地面积大，成本高，在小跨径地形中，位置距离固定，导致有些位置无法建造，使其无法使用。

连接器8，连接器8固定在钢主塔5上，用于替代鞍座，通过连接器8连接主跨主缆4和铰接斜拉杆6，使斜拉杆6只承受轴向力，不用承受弯矩，同时又可使主跨主缆4的拉力传递到斜拉杆6上，避免了当桥梁边跨跨径较小时，鞍座提供的摩擦力不能平衡主跨主缆4的不平衡水平力，无法使用安装鞍座，导致受力无法保持平衡。

本实施例中，连接器8内开设有孔道81，主跨主缆4的自由端通过锚头连接于孔道81内，通过孔道81使主跨主缆4的自由端可伸入孔道81内，然后在使用锚头固定在孔道81内，即可使主跨主缆4与钢主塔5连接在一起。

本实施例中，斜拉杆6的一端通过铰接轴与连接器8铰接，通过铰接的设置和与同样铰接的钢主塔5配合，只受到轴向拉力，不承受弯矩，使斜拉杆6混凝土单桩基础7上设置有铰接座71，斜拉杆6的另一端通过铰接轴与铰接座71铰接。

本实施例中，吊索3的一端与主跨钢梁2之间通过销接连接，吊索3的另一端与主跨主缆4之间通过销接连接，通过销接连接使吊索3与主跨钢梁2和主跨主缆4之间，使吊索3的安装快捷效率高，且结构稳定，适应变形能力强。

本实施例中，钢主塔5与主跨钢梁2也通过铰接轴铰接，通过铰接的形式使主跨钢梁2的力传递方向更加明确，只传递轴向力，避免斜拉杆6承受弯矩，提高对不平衡力的抗性，再结合桥梁整体结构和斜拉杆6的设置用于平衡不平衡力。

本实施例中，桥墩1采用门式墩，主跨钢梁2采用纵横梁式的钢板梁，吊索3采用密封钢丝绳，钢主塔5采用王字形钢结构，斜拉杆6为工字形钢结构。

以此实施例举例说明，在建造桥梁时，采用桥跨布置为11.29+49+9.44m，两个桥墩1中心距离为44m，桥面宽度6m，桥面横向布置为栏杆0.3m+人行道5.4m+栏杆0.3m，总横向距离为6m，墩柱中心间距为11.372m，墩柱为矩形变截面，墩顶为1.2m×1.2m，墩底为1.8m×1.8m，横梁采用高1.2m×宽1.0m的矩形截面，横梁与墩柱采用圆弧顺接。

主跨钢梁2的梁高0.482m，吊索3位置的主跨钢梁2设置外挑横梁宽度为7m，非吊索3的位置梁宽6.3m，吊索3沿主跨钢梁2的中心线法向布置，其水平间距为2.65m-3.2m，主跨主缆4在钢主塔5塔顶横向水平间距12.142m，在跨中位置横向水平间距8.373m，钢主塔5塔顶纵向间距为49m横向间距为12.142m，塔底纵向间距为44m横向间距为11.372m，混凝土单桩基础7为2.5m×3.5m的矩形挖孔桩。

在一些可选的实施例中，参见图2所示，位于同一边跨侧的所述混凝土单桩基础7分为两组，且两组混凝土单桩基础7的数量均为偶数，每组所述混凝土单桩基础7分别通过斜拉杆6与同一钢主塔5顶部的连接器8铰接。

本实施例中，同一组所述混凝土单桩基础7沿主跨主缆4的延伸方向对称设置，两组所述混凝土单桩基础7以桥梁主体的中轴线对称设置，以附图2为例，混凝土单桩基础7在每个钢主塔5处有两个，呈八字形并沿主跨主缆4的延伸方向对称设置，每个钢主塔5上所连接的所有混凝土单桩基础7为一组，同一边跨处的两个钢主塔5上的两组混凝土单桩基础7又以桥梁主体的中轴线对称设置，且同一边跨处的混凝土单桩基础7又呈扇形间隔分布。

通过对称间隔分布式的布置，使桥墩1和主跨主缆4整体受力均匀，力的传递也是均匀的，且采用扇形的布置，提高承载力，使整体受力面积增大，避免单个墩柱和主跨主缆4受力不均，导致单个混凝土单桩基础7受力强度降低和主跨主缆4承载过多的力。

参见图1-5所示，本申请实施例第二方面提供了一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤101、当建造悬索桥受到地形限制跨径时，首先根据地形设计桥梁，确定桥梁建设的位置，然后在桥梁的边跨处找到能放置混凝土单桩基础7的任意位置，此位置只需要能够放下并布置混凝土单桩基础7即可，然后根据桥梁的位置和混凝土单桩基础7的位置计算混凝土单桩基础7的建造深度，以确保混凝土单桩基础7的深度足以承载桥梁的轴向拉力，在小跨径地形中，无法使用重力式锚碇基础，此时采用混凝土单桩基础7，相对于重力式锚碇基础，占地面积小，成本低，可以任意位置布置，然后根据受力计算分析，建造的深度以满足受力即可。

步骤102、确定好混凝土单桩基础7的建造位置之后，开始在建造用于支撑的两个桥墩1，每个桥墩1的两个墩柱上各建造一个钢主塔5，钢主塔5远离桥墩1的一端安装连接器8，接着使混凝土单桩基础7在指定位置建造。

步骤103、混凝土单桩基础7在每个钢主塔5处有两个，呈八字形并沿主跨主缆4的延伸方向对称设置，每个钢主塔5上所连接的所有混凝土单桩基础7为一组，同一边跨处的两个钢主塔5上的两组混凝土单桩基础7又以桥梁主体的中轴线对称设置，且同一边跨处的混凝土单桩基础7整体又呈扇形间隔分布，通过对称间隔分布式的布置，使桥墩1和主跨主缆4整体受力均匀，力的传递也是均匀的，且采用扇形的布置，提高承载力，使整体受力面积增大，避免单个墩柱和主跨主缆4受力不均，导致单个混凝土单桩基础7受力强度降低和主跨主缆4承载过多的力，建造后混凝土单桩基础7后，使斜拉杆6的一端通过铰接座71连接在混凝土单桩基础7上，另一端与连接器8铰接。

步骤104、接着在继续铺设主跨主缆4，然后在主跨主缆4上铺设吊索3，最后在两个桥墩1之间铺设主跨钢梁2，并使主跨钢梁2与吊索3连接，即可完成桥梁建设。

本申请的工作过程及工作原理：

当在地形受限的时候建造桥梁，此时桥梁的边跨跨径小，此时采用混凝土单桩基础7作为锚碇基础建造，混凝土单桩基础7的占地面积小，且不受跨径限制，可以在任意位置建造，只需要计算桥梁和混凝土单桩基础7位置的受力分析，以此计算出需要多少深度满足桥梁的受力即可，避免了常规采用重力式锚碇基础，导致占地面积大，在地形受限的时候寻找位置不便，且边跨距离固定，建造位置受限。

混凝土单桩基础7在每个钢主塔5处有两个，呈八字形并沿主跨主缆4的延伸方向对称设置，每个钢主塔5上所连接的所有混凝土单桩基础7为一组，同一边跨处的两个钢主塔5上的两组混凝土单桩基础7又以桥梁主体的中轴线对称设置，且同一边跨处的混凝土单桩基础7整体又呈扇形间隔分布，通过对称间隔分布式的布置，使桥墩1和主跨主缆4整体受力均匀，力的传递也是均匀的，且采用扇形的布置，提高承载力，使整体受力面积增大，避免单个墩柱和主跨主缆4受力不均，导致单个混凝土单桩基础7受力强度降低和主跨主缆4承载过多的力，建造后混凝土单桩基础7后，使斜拉杆6的一端通过铰接座71连接在混凝土单桩基础7上，另一端与连接器8铰接。

同时斜拉杆6通过连接器8与钢主塔5连接，且斜拉杆6与连接器8为铰接，使斜拉杆6只承受了轴向力，不承受弯矩，钢主塔5与桥墩1连接也为铰接，使钢主塔5的力传递方向明确，通过整体结构的设置，再利用连接器8、铰接的钢主塔5和斜拉杆6，解决了小跨径时无法使用鞍座平衡不平衡力的问题。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：包括桥梁主体，所述桥梁主体包括桥墩(1)和铰接于桥墩(1)顶部并呈对称设置的两个钢主塔(5)，所述钢主塔(5)的顶部设有锚固主跨主缆(4)的连接器(8)；

混凝土单桩基础(7)，所述混凝土单桩基础(7)设有多个并呈扇形间隔分布于所述桥梁主体的边跨侧；

斜拉杆(6)，所述斜拉杆(6)铰接于混凝土单桩基础(7)与连接器(8)之间，以使桥梁主体的轴向拉力传递至混凝土单桩基础(7)上。

2.如权利要求1所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

位于同一边跨侧的所述混凝土单桩基础(7)分为两组，且两组混凝土单桩基础(7)的数量均为偶数，每组所述混凝土单桩基础(7)分别通过斜拉杆(6)与同一钢主塔(5)顶部的连接器(8)铰接。

3.如权利要求2所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

同一组所述混凝土单桩基础(7)沿主跨主缆(4)的延伸方向对称设置，两组所述混凝土单桩基础(7)以桥梁主体的中轴线对称设置。

4.如权利要求1所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述连接器(8)内开设有孔道(81)，所述主跨主缆(4)的自由端通过锚头连接于孔道(81)内。

5.如权利要求1所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述混凝土单桩基础(7)上设置有铰接座(71)，所述斜拉杆(6)远离连接器(8)的一端通过铰接轴与铰接座(71)铰接。

6.如权利要求1所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述桥梁主体还包括设置于桥墩(1)上主跨钢梁(2)、设置于桥墩(1)上方与钢主塔(5)连接的主跨主缆(4)和设置于主跨钢梁(2)与主跨主缆(4)之间的吊索(3)；

所述桥墩(1)有两个，所述主跨钢梁(2)横跨设置于两个桥墩(1)上，所述主跨主缆(4)与钢主塔(5)通过连接器(8)连接。

7.如权利要求6所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述吊索(3)有若干个，若干个所述吊索(3)沿主跨钢梁(2)的长度方向等间距线性排列。

8.如权利要求7所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述吊索(3)的一端与主跨钢梁(2)之间通过销接连接；

所述吊索(3)的另一端与主跨主缆(4)之间通过销接连接。

9.如权利要求6所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

所述桥墩(1)采用门式墩，所述主跨钢梁(2)采用纵横梁式的钢板梁，所述吊索(3)采用密封钢丝绳，所述钢主塔(5)采用王字形钢结构，所述斜拉杆(6)为工字形钢结构。

10.一种采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥的施工方法，所述方法使用权利要求1-9任意一项所述的采用空间组合式链杆锚固体系的人行悬索桥，其特征在于：

当建造悬索桥受到地形限制跨径时，首先根据地形设计桥梁，确定桥梁建设的位置，然后在桥梁的边跨处找到任意能放置混凝土单桩基础(7)的位置，接着根据桥梁的位置和混凝土单桩基础(7)的位置计算混凝土单桩基础(7)的建造深度，以确保混凝土单桩基础(7)可以承载桥梁的轴向拉力；

确定好混凝土单桩基础(7)的建造深度之后，开始在建造用于支撑的两个桥墩(1)，每个桥墩(1)的两个墩柱的柱顶上各建造一个钢主塔(5)，钢主塔(5)远离桥墩(1)的一端设置连接器(8)，接着使混凝土单桩基础(7)在指定位置建造；

混凝土单桩基础(7)在每个钢主塔(5)的边跨处均有偶数个，且沿主跨主缆(4)的延伸方向对称设置，同一边跨的两个钢主塔(5)处的混凝土单桩基础(7)整体呈扇形间隔分布，建造后混凝土单桩基础(7)后，使斜拉杆(6)的一端通过铰接座(71)连接在混凝土单桩基础(7)上，另一端与连接器(8)铰接；

接着再继续铺设主跨主缆(4)，然后在主跨主缆(4)上铺设吊索(3)，最后在两个桥墩(1)之间铺设主跨钢梁(2)，并使主跨钢梁(2)与吊索(3)连接，即可完成桥梁建设。