CN214883050U - 一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系 - Google Patents

Abstract

针对超大跨径海峡悬索桥，提出空间缆索加固体系和临时性抗风缆索加固体系，形成一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系。将桥塔结构改造为带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔，在平行钢丝缆索体系上，增加双曲抛物面碳纤维缆空间索网和抛物线形钢结构曲梁，采用夹具将三者牢固连接在一起，平行钢丝缆索承担竖向荷载，双曲抛物面碳纤维空间索网提高其扭转刚度，大幅度提高其颤振临界风速。在海底，设置多个海底地锚桩，碳纤维抗风缆索下端与海底地锚桩相连，碳纤维抗风缆索上端与悬索桥加劲梁相连，形成临时性抗风缆索加固体系，当气象卫星预报罕遇特大超级强台风后，封闭航道交通，启用临时性抗风缆索体系，抵御超级强台风灾害。

Description

一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系

技术领域

本实用新型属于桥梁工程领域，涉及一种超大跨径悬索桥结构的加固技术，具体涉及一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系。

背景技术

随着平行缆索悬索桥跨径的不断增加，其抗扭刚度明显下降，超大跨径悬索桥结构日趋轻柔化，其颤振抗风稳定性问题日益严重。

对于平行缆索悬索桥，随着跨度的增大，竖向频率与扭转频率部下降，逐渐趋向于接近，其结果在较低风速下将发生颤振失稳。因此，如何在提高悬索桥跨越能力的同时，保证超大跨径悬索桥具有足够的抗风稳定性，是今后超大跨径悬索桥面临的重大难题。

超大跨径悬索桥有三类改善结构抗风性能的方法：改善断面气动性能、控制结构振动特性和改变结构体系，对于超大跨径悬索桥，前两种方法改进超大跨径悬索桥抗风稳定性的效果非常有限，然而，采用空间缆网对平行缆索悬索桥结构进行抗风加固处理，仅仅只需增加一些施工工序，就可从大幅度提高超大跨径悬索桥结构的抗扭刚度和抗侧刚度，从而获得很好的抗风稳定性，可望实现建造4000m～5000m超大跨径海峡悬索桥。

在平行钢丝缆索体系悬索桥的基础上，将原有的桥塔结构修改为带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔，在平行钢丝缆索体系上增加双曲抛物面碳纤维缆空间索网，形成超大跨径空间混合缆索海峡悬索桥，平行钢丝缆索体系承担竖向荷载，双曲抛物面碳纤维缆空间索网增加抗扭刚度，提高抗扭频率和扭弯频率比，可大幅度提高超大跨径空间缆索海峡悬索桥的抗风稳定性。

全球厄尔尼诺现象加剧，台风强度不断增加，超大跨径海峡悬索桥需要采用超大跨径空间混合缆索海峡悬索桥的设计方案，同时，也需要做好备用的罕遇超级强台风的临时加固方案。

在桥梁设计基准内，超大跨径海峡悬索桥遭遇超级强台风也就有仅仅数次，将超大跨径空间缆索海峡悬索桥的抗风设计标准确定为能够抵御罕遇超级强台风，在技术上和经济性上是不切合实际的，也是没有必要性的。

如今，气象卫星技术非常发达，完全能够做到提前数天精确预报超级强台风，在罕遇超级强台风达到之前，封闭航道交通，超大跨径海峡悬索桥启用临时性抗风缆索加固体系，进行超大跨径空间缆索海峡悬索桥的临时抗风缆索加固处理，如此，就可以保护超大跨径悬索桥平稳安全地渡过短短数日的罕遇超级强台风灾害。

借鉴大轮船的锚链缆索方法，在获悉罕遇超级强台风预报后，将锚固于海底地锚桩上并深埋在海床沟槽中的临时性碳纤维抗风加固缆索牵引到桥面处，临时性碳纤维抗风加固缆索牢牢固定于加劲梁桥面之上，抵御超级强台风灾害，技术可行，方案经济合理。

实用新型内容

技术问题：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，在平行钢丝缆索体系悬索桥的基础上，增加双曲抛物面碳纤维缆空间索网，大幅度提高超大跨径悬索桥的抗风稳定性，启用锚固于海底地锚桩上临时性碳纤维抗风加固缆索，抵御罕遇超级强台风灾害。

技术方案：本实用新型的一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，包括四肢柱桥塔、锚碇结构、平行钢丝缆索、空间缆索加固体系、吊杆、桁架式加劲梁、拱形中央扣和临时性抗风缆索加固体系，其特征在于：带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔由门式框架四肢柱、抛物线拱形塔帽和塔帽支撑斜柱构成，左右两股下垂的平行钢丝缆索悬挂在两个带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔之间，左右两股下垂的平行钢丝缆索锚固于锚碇结构之中，空间缆索加固体系由双曲抛物面碳纤维空间索网和抛物线形钢结构曲梁组成，双曲抛物面碳纤维空间索网是由数根碳纤维缆索空间交叉构成，其空间构型为双曲抛物面直纹曲面索网下垂形成的空间索网，双曲抛物面碳纤维空间索网覆盖在左右两股平行钢丝缆索之上，多道抛物线形钢结构曲梁放置在双曲抛物面碳纤维空间索网之上，双曲抛物面碳纤维空间索网分为左右两股集中锚固于左右两个锚碇结构之中，采用夹具将平行钢丝缆索和双曲抛物面碳纤维空间索网41与抛物线形钢结构曲梁三者牢固连接；吊杆分为竖向钢丝吊杆和斜向碳纤维吊杆二组，竖向钢丝吊杆上端与平行钢丝缆索相连，下端与桁架式加劲梁相连，斜向碳纤维吊杆上端与抛物线形钢结构曲梁相连，下端与桁架式加劲梁相连，在悬索桥中间区域设置钢管混凝土拱形中央扣；临时性抗风缆索加固体系由海底地锚桩和碳纤维抗风缆索组成，在每一个海底地锚桩的桩头集中锚固一定数量的碳纤维抗风缆索，碳纤维抗风缆索的上端分散锚固连接在桁架式加劲梁之上。

优选地，所述的碳纤维抗风缆索平时埋入在海床沟槽之中，罕遇超级强台风时，牵引碳纤维抗风缆索出海面，碳纤维抗风缆索拽紧桁架式加劲梁，进行超大跨径悬索桥的临时抗风加固。

上述超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：进行超大跨径悬索桥的桥址选择，施工桩基础承台，施工带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔，修建锚碇结构；

步骤二：在海底处，施工大直径海底地锚桩，在每一个海底地锚桩的桩头集中锚固一定数量的碳纤维抗风缆索，将碳纤维抗风缆索埋入在海床沟槽之中；

步骤三：修建临时施工猫道，牵引左右两股平行钢丝缆索悬挂于两个带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔之间，并锚固于锚碇结构之中，安装竖向钢丝吊杆，架设桁架式加劲梁，形成超大跨径平行缆索悬索桥；

步骤四：依据双曲抛物面数学方程，将多股碳纤维缆索空间交叉布置，形成双曲抛物面碳纤维空间索网，下垂的双曲抛物面碳纤维空间索网覆盖在左右两股平行钢丝缆索之上，将双曲抛物面碳纤维空间索网悬挂于带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔之上，双曲抛物面碳纤维空间索网分为左右两股集中锚固于左右两个锚碇结构之中；

步骤五：安装抛物线形钢结构曲梁，采用夹具将左右两股平行钢丝缆索和双曲抛物面碳纤维空间索网与抛物线形钢结构曲梁三者牢固连接，斜向碳纤维吊杆的上端与抛物线形钢结构曲梁的端部牢固连接，斜向碳纤维吊杆的下端与桁架式加劲梁固定连接，形成空间缆索加固体系；

步骤六：在超大跨径悬索桥的跨中区段，安装拱形中央扣，提高空间缆索加固体系和桁架式加劲梁的协同工作能力，安装栏杆和桥面铺装，形成双曲抛物面空间混合缆索体系的超大跨径悬索桥，投入运行使用；

步骤七：在获悉气象卫星的罕遇超级强台风预报后，封闭航道交通，取出深埋在海床沟槽中的碳纤维抗风缆索，将碳纤维抗风缆索的上端分散锚固连接桁架式加劲梁，形成临时性抗风缆索体系，临时加固超大跨径空间缆索海峡悬索桥，抵御超级强台风灾害；

步骤八：超级强台风过后，拆除临时性抗风缆索体系，恢复航道交通运营。

改革传统平行钢丝缆索悬索桥，在传统的两股平行钢丝缆索承担竖向荷载基础上，增加少量的碳纤维马鞍抛物面空间缆索网，可大幅度提高悬索桥的抗扭刚度和扭转频率比，平行钢丝缆索和双曲抛物面碳纤维空间缆索两组缆索混合使用，优势互补，协同工作，大幅度增强了超大跨径悬索桥的抗风能力，可以大幅度超大跨径海峡悬索桥抗风稳定性问题。

借鉴大轮船的锚链缆索方法，在海底，打入多个锚碇桩，碳纤维锚链缆索锚固在锚碇桩的桩头，碳纤维抗风缆索“深埋”在海床沟槽之中，平时不会影响航道运行，得到超级强台风预报后，依据超级强台风的等级，启用部分或者全部临时性碳纤维抗风缆索，快速牵引碳纤维抗风缆索到桥面处，牢牢固定于加劲梁桥面之上，进一步提高超大跨径海峡悬索桥的抗风能力，确保超级台风对海峡超大跨径悬索桥的没有轻微损伤，以便台风灾害后，快速修理，尽快恢复交通，抵御罕遇超级强台风灾害。

有益效果：本实用新型的一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，具有以下有益效果：

目前，国内外掀起了一股修建跨海连岛大桥的热潮，为了避免建造深海深水基础，为了满足2艘80万吨级的轮船通航要求，需修建5000米级超大跨径海峡悬索桥。

依据目前的超大跨径悬索桥结构设计施工技术，传统的平行钢丝缆索体系悬索桥可以承担5000米级超大跨径悬索桥的竖向自重和车辆荷载，但是，由于平行缆索体系悬索桥侧向刚度差，抗扭刚度差，5000米级超大跨径平行缆索体系海峡悬索桥的颤振临界风速仅为30m/s，是不能满足5000米级超大跨径海峡悬索桥的抗风稳定性设计要求。

为了提高5000米超大跨径海峡悬索桥抗风稳定性，可以采用空间缆索体系加固处理平行缆索体系悬索桥，双曲抛物面碳纤维空间缆索索网覆盖超大跨径海峡悬索桥的两根平行钢丝缆索，新增碳纤维空间缆索索网约束两根平行缆索的上下异向振动，就可从大幅度提高超大跨径悬索桥结构的抗扭刚度和抗侧刚度，从而大幅度提高5000米超大跨径悬索桥的抗风稳定性。

借鉴蜘蛛网结构构形，在平行钢丝缆索体系悬索桥的基础上，将桥塔改为带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔，增设双曲抛物面碳纤维空间缆索网，多股碳纤维缆索空间交叉布置，固定空间缆索交叉节点，设置抛物线形钢结构曲梁，将平行钢丝缆索、碳纤维空间缆索网和抛物线形钢结构曲梁三者连接在一起，形成双曲抛物面空间混合缆索网结构体系，施工操作简单可行。

5000米级超大跨径海峡悬索桥采用空间混合缆索体系，平行钢丝缆索体系承担竖向荷载，双曲抛物面碳纤维空间缆索网可提高超大跨径悬索桥的空间刚度，可大幅度提高其抗扭频率和扭弯频率比，可大幅度提高其颤振临界风速，5000米级超大跨径空间缆索体系海峡悬索桥的颤振临界风速约为72m/s，基本可满足5000米级超大跨径海峡悬索桥的抗风稳定性设计要求。

全球厄尔尼诺现象加剧，台风强度不断增加，5000米级超大跨空间混合缆索海峡悬索桥是百年大计，5000米级超大跨径海峡悬索桥设计需要做好遇到18级超强台风临时加固的抗风防御工作，考虑到基本风速的高度修正系数、考虑阵风系数1.19后安全系数1.2，5000米级超大跨径海峡悬索桥的检验风速约为105m/s(对应18级超级强台风的检验风速)。

但是，在桥梁设计基准100年内，超大跨径悬索桥遭遇超级强台风也就有仅仅数次，然而，如果为了能够抵御数次的罕遇超级强台风，就大幅度提高超大跨径空间缆索海峡悬索桥结构的抗风设计等级标准，在结构技术上和国家经济性上是不切合实际的，浪费国家的大量的人力物力，也是完全没有必要性的。

鉴于5000米级超大跨径悬索桥抵御18级强台风的悬索桥设计施工方案是非常难以实现的，也将浪费巨大的人物财力，因此，5000米级超大跨径海峡悬索桥结构可以按照抵御15级台风设计，一旦遇到15级以上台风，封闭航道交通，则启用临时性抗风缆索加固体系，临时性碳纤维抗风缆索加固方案经济合理。

地震是不可以预报的自然灾害，罕遇超级强台风是可以气象卫星进行精准预报的自然灾害，抗震和抗风的设防策略应该有所不同。

结构物抗震设计三水准设防原则：小震不坏，中震可修，大震不倒。

5000米级超大跨径悬索桥设计二水准设防原则：中风不坏，大风启用临时性抗风缆索加固体系。

如今，台风预报的气象卫星技术发达，完全能够做到提前数天预报罕遇超级强台风，在强台风达到之前，封闭航道交通，5000米级超大跨径悬索桥启用临时性碳纤维抗风缆索加固体系，保护超大跨径悬索桥平稳安全地渡过短短2～3天的15级以上超级强台风灾害，技术可行，方案经济合理。

临时性抗风缆索加固体系施工方法为：先施工海底地锚缆索桩，桩顶连接碳纤维临时抗风缆索，碳纤维抗风缆索平时深埋在海床沟槽之中，平时不会影响航道运行。

当得到超强台风天气预报，快速牵引碳纤维抗风缆索到桥面处，碳纤维抗风缆索牢牢拽紧加劲梁两侧边缘，确保超大跨径空间缆索海峡悬索桥结构安全，罕遇超级强台风过后，将碳纤维抗风缆牵引回海床沟槽原处，尽快恢复交通。

遇到15级以上超级强台风，启用全部的临时性抗风缆索加固体系，全桥临时性碳纤维抗风缆索加固，确保超大跨径空间缆索海峡悬索桥结构的安全性。退一步说，5000米级超大跨径悬索桥遇到12～15级左右的超强台风，也应该做好临时加固防台风措施避免台风引起的结构损伤，12～15级可以启用临时性抗风缆索加固体系之中的少量的抗风缆索，确保超级台风对海峡超大跨径悬索桥的没有轻微损伤，以便台风灾害后，快速修理，尽快恢复交通。

双曲抛物面碳纤维缆空间索网抗风加固体系和临时性抗风缆索抗风加固体系，两种抗风加固体系是缺一不可的。

其中，双曲抛物面碳纤维缆空间索网抗风加固体系是永久性的抗风加固体系，可以在不影响航道交通情况下，抵御中等级别的台风灾害，确保琼州海峡大桥正常使用；

其中，临时性抗风缆索抗风加固体系是临时性的抗风加固体系，在封闭航道交通下，抵御罕遇超级台风灾害，经济合理，技术可行，完美地解决了5000m级超大跨径琼州海峡悬索桥的抗风稳定性问题。

附图说明

图1是超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系的三维示意图；

图2是图1中的碳纤维空间缆索加固体系的三维示意图；

图3是图1中的临时性碳纤维缆索抗风加固体系的三维示意图；

图4是超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系的施工过程示意图；

图5是四肢柱桥塔的三维示意图；

图6是双曲抛物面的构型示意图；

图中有：四肢柱桥塔1；锚碇结构2；平行钢丝缆索3；空间缆索加固体系4；双曲抛物面碳纤维空间索网41；抛物线形钢结构曲梁42；吊杆5；竖向钢丝吊杆51；斜向碳纤维吊杆52；桁架式加劲梁6；拱形中央扣7；临时性抗风缆索加固体系8；海底地锚桩81；碳纤维抗风缆索82。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型做进一步具体说明。

实施例1：

本实用新型的一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，包括四肢柱桥塔1、锚碇结构2、平行钢丝缆索3、空间缆索加固体系4、吊杆5、桁架式加劲梁6、拱形中央扣7和临时性抗风缆索加固体系8，其特征在于：带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔1由门式框架四肢柱、抛物线拱形塔帽和塔帽支撑斜柱构成，左右两股下垂的平行钢丝缆索3悬挂在两个带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔1之间，左右两股下垂的平行钢丝缆索3锚固于锚碇结构2之中，空间缆索加固体系4由双曲抛物面碳纤维空间索网41和抛物线形钢结构曲梁42组成，双曲抛物面碳纤维空间索网41是由数根碳纤维缆索空间交叉构成，其空间构型为双曲抛物面直纹曲面索网下垂形成的空间索网，双曲抛物面碳纤维空间索网41覆盖在左右两股平行钢丝缆索3之上，多道抛物线形钢结构曲梁42放置在双曲抛物面碳纤维空间索网41之上，双曲抛物面碳纤维空间索网41分为左右两股集中锚固于左右两个锚碇结构2之中，采用夹具将平行钢丝缆索3和双曲抛物面碳纤维空间索网41与抛物线形钢结构曲梁42牢固连接；吊杆5分为竖向钢丝吊杆51和斜向碳纤维吊杆52二组，竖向钢丝吊杆51上端与平行钢丝缆索3相连，下端与桁架式加劲梁6相连，斜向碳纤维吊杆52上端与抛物线形钢结构曲梁42相连，下端与桁架式加劲梁6相连，在悬索桥中间区域设置钢管混凝土拱形中央扣7；临时性抗风缆索加固体系8由海底地锚桩81和碳纤维抗风缆索82组成，海底地锚桩81的桩头集中锚固一定数量的碳纤维抗风缆索82，碳纤维抗风缆索82的上端分散锚固连接在桁架式加劲梁6之上。

所述的碳纤维抗风缆索82平时埋入在海床沟槽之中，罕遇超级强台风时，牵引碳纤维抗风缆索82出海面，碳纤维抗风缆索82拽紧桁架式加劲梁6，进行超大跨径悬索桥的临时抗风加固。

实施例2：

本实用新型的一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：进行超大跨径悬索桥的桥址选择，施工桩基础承台，施工带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔1，修建锚碇结构2；

步骤二：在海底处，施工大直径海底地锚桩81，在每一个海底地锚桩81的桩头集中锚固一定数量的碳纤维抗风缆索82，将碳纤维抗风缆索82埋入在海床沟槽之中；

步骤三：修建临时施工猫道，牵引左右两股平行钢丝缆索3悬挂于两个带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔1之间，并锚固于锚碇结构2之中，安装竖向钢丝吊杆51，架设桁架式加劲梁6，形成超大跨径平行缆索悬索桥；

步骤四：依据双曲抛物面数学方程，将多股碳纤维缆索空间交叉布置，形成双曲抛物面碳纤维空间索网41，下垂的双曲抛物面碳纤维空间索网41覆盖在左右两股平行钢丝缆索3之上，将双曲抛物面碳纤维空间索网41悬挂于带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔1之上，双曲抛物面碳纤维空间索网41分为左右两股集中锚固于左右两个锚碇结构2之中；

步骤五：安装抛物线形钢结构曲梁42，采用夹具将左右两股平行钢丝缆索3和双曲抛物面碳纤维空间索网41与抛物线形钢结构曲梁42牢固连接，斜向碳纤维吊杆52的上端与抛物线形钢结构曲梁42的端部牢固连接，斜向碳纤维吊杆52的下端与桁架式加劲梁6固定连接，形成空间缆索加固体系4；

步骤六：在超大跨径悬索桥的跨中区段，安装拱形中央扣6，提高空间缆索加固体系4和桁架式加劲梁6的协同工作能力，安装栏杆和桥面铺装，形成双曲抛物面空间混合缆索体系的超大跨径悬索桥，投入运行使用；

步骤七：在获悉气象卫星的罕遇超级强台风预报后，封闭航道交通，取出深埋在海床沟槽中的碳纤维抗风缆索82，将碳纤维抗风缆索82的上端分散锚固连接桁架式加劲梁6，形成临时性抗风缆索体系8，临时加固超大跨径空间缆索海峡悬索桥，抵御超级强台风灾害；

步骤八：超级强台风过后，拆除临时性抗风缆索体系8，恢复航道交通运营。

实施例3：

某超大跨径海峡悬索桥，采用单跨悬索桥结构形式，主跨径为5000米，锚碇结构到桥塔的距离为1200米，桥面宽度60米，桥面两侧是公路部分单向4车道，桥面中间部分为双轨铁路，为了满足5000米级超大跨径悬索桥的抗风稳定性要求，在平行钢丝缆索体系悬索桥的基础上，采用超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系加强抗扭刚度，提高临界颤振风速。

四肢柱人字形桥塔柱采用格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙筒中筒桥塔柱的结构形式，格栅管式双钢板混凝土组合剪力墙内部设置波形钢板的拉结钢隔板，人字形桥塔柱高度为600米，人字形桥塔柱纵向两腿之间中心距离为240米，左右人字形桥塔柱横向的底部中心距离为180米，桥塔肢柱其截面结构尺寸为线性变化的25×25米～20×20米矩形截面，组合剪力墙墙体的壁厚线性变化2.5米～2米，内灌线性变化的C80～C50混凝土。

顶部钢管混凝土抛物线形巨型拱圈结构采用双钢板混凝土组合箱形拱结构，抛物线形拱圈抛物线跨长为240米，矢高为60米，拱圈截面尺寸为20×15米矩形，箱形拱壁厚为1.0米，内灌注C50混凝土，抛物线形拱圈下部设置焊接钢箱梁的巨型刚性系杆，截面尺寸为15×15米矩形截面，内部设置16φ0.3米的预应力高强钢丝索。

巨型斜撑采用双钢板混凝土组合箱型空心柱结构，截面尺寸为15×15米矩形，箱型柱壁厚0.8米，内灌注C50混凝土。

巨型连系梁采用双钢板混凝土组合箱梁结构，巨型连系梁截面尺寸均为15×15米，箱型连续梁壁厚为0.6米，内灌注C50混凝土。

平行钢丝缆索采用预制平行索股法(PPWS法)工艺，桥梁跨径为5000m，矢跨比1/11，平行钢丝缆索下垂454.5米，采用2000MPa的φ5.2mm高强钢丝缆索成品，全桥共布置六根钢丝缆索，左右两侧各三根成品缆索，采用三角形方法捆绑在一起，每根主缆直径为1.6米。

双曲抛物面索网采用4000MPa的高强碳纤维缆索，全桥共18根碳纤维双曲抛物面空间缆索，每根碳纤维主缆直径为0.4米。

带有下部预应力拉杆的钢结构曲梁设置在双曲抛物面索网和两股平行钢丝缆索之上，钢结构曲梁间距为120米，全桥共计39个，钢结构曲梁采用钢箱形拱结构，截面尺寸为0.4×0.2米，钢板壁厚为25mm，下部预应力拉杆采用左右两根直径0.1m的750MPa高强预应力钢棒。

竖向钢丝吊杆间距为40米，共计2×123根钢丝吊杆，钢丝吊索采用1860MPa高强钢丝缆索，钢丝吊索直径为0.12m钢丝索。

钢结构曲梁两端设置斜向碳纤维吊杆与加劲梁相连，斜向碳纤维吊杆间距为120米，斜向碳纤维吊杆采用直径为0.12米的4000MPa的高强碳纤维缆索，共计2×39根碳纤维斜向吊杆。

加劲梁结构采用钢桁架式加劲梁，桥面板局部镂空，桥面宽度为60米，加劲梁的梁高为15米。

悬索桥的中间区域设置钢管混凝土拱形中央扣，以便提高全桥整体性，减少加劲梁纵向位移，拱形中央扣的跨度为150米，矢高为30米，钢管直径2米壁厚18mm的钢管制作，内灌注C50混凝土。

抗风缆索体系由地锚缆索桩和临时抗风缆索组成，5000米级空间混合缆索海峡悬索桥间隔750米设置一套临时抗风缆索体系，全桥设置三套临时抗风缆索体系，每套布置左中右三个海底地锚桩，全桥海底地锚桩共九根，海底地锚桩采用钢护筒护壁的钻孔灌注桩，中间海底地锚桩直径4米，两侧海底地锚桩直径3米，海底地锚桩桩长均为100米，桩身混凝土采用C40，桩身内部设置十字形焊接双H600型钢。

在左右两根地锚缆索桩上，各安装一组7根直径0.08米碳纤维临时抗风缆索，中间的地锚缆索桩上，安装二组共14根直径0.08米碳纤维临时抗风缆索，一套的四组碳纤维临时抗风缆索呈现倒W形布置，每组7根直径0.08米碳纤维临时抗风缆索沿着桥梁纵向分散锚固连接加劲桁架的下弦，临时抗风缆索体系为加劲梁提供竖向及侧向约束，以便抵御超级强台风灾害。

碳纤维抗风缆平时埋入海床沟槽之中，在获悉气象卫星的罕遇超级强台风预报后，封闭航道交通，取出深埋在海床的碳纤维抗风缆索，将碳纤维抗风缆索的上端分散锚固连接桁架式加劲梁，形成临时性抗风缆索体系，临时加固超大跨径空间缆索海峡悬索桥，抵御超级强台风灾害。

针对5000m级超大跨径琼州海峡悬索桥将面临颤振抗风稳定性的设计难题，提出双曲抛物面碳纤维缆空间索网抗风加固体系和临时性抗风缆索抗风加固体系，两种抗风加固体系是缺一不可的，其中，双曲抛物面碳纤维缆空间索网抗风加固体系是永久性的抗风加固体系，可以在不影响航道交通情况下，抵御中等级别的台风灾害，确保琼州海峡大桥正常使用；其中，临时性抗风缆索抗风加固体系是临时性的抗风加固体系，在封闭航道交通下，抵御罕遇超级台风灾害，经济合理，技术可行，完美地解决了5000m级超大跨径琼州海峡悬索桥的抗风稳定性问题。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (2)

1.一种超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，其特征在于：带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔(1)由门式框架四肢柱、抛物线拱形塔帽和塔帽支撑斜柱构成，左右两股下垂的平行钢丝缆索(3)悬挂在两个带有抛物线拱形塔帽的四肢柱桥塔(1)之间，左右两股下垂的平行钢丝缆索(3)锚固于锚碇结构(2)之中，空间缆索加固体系(4)由双曲抛物面碳纤维空间索网(41)和抛物线形钢结构曲梁(42)组成，双曲抛物面碳纤维空间索网(41)是由数根碳纤维缆索空间交叉构成，其空间构型为双曲抛物面直纹曲面索网下垂形成的空间索网，双曲抛物面碳纤维空间索网(41)覆盖在左右两股平行钢丝缆索(3)之上，多道抛物线形钢结构曲梁(42)放置在双曲抛物面碳纤维空间索网(41)之上，双曲抛物面碳纤维空间索网(41)分为左右两股集中锚固于左右两个锚碇结构(2)之中，采用夹具将平行钢丝缆索(3)和双曲抛物面碳纤维空间索网(41)与抛物线形钢结构曲梁(42)牢固连接；吊杆(5)分为竖向钢丝吊杆(51)和斜向碳纤维吊杆(52)二组，竖向钢丝吊杆(51)上端与平行钢丝缆索(3)相连，下端与桁架式加劲梁(6)相连，斜向碳纤维吊杆(52)上端与抛物线形钢结构曲梁(42)相连，下端与桁架式加劲梁(6)相连，在悬索桥中间区域设置钢管混凝土拱形中央扣(7)；临时性抗风缆索加固体系(8)由海底地锚桩(81)和碳纤维抗风缆索(82)组成，海底地锚桩(81)的桩头集中锚固一定数量的碳纤维抗风缆索(82)，碳纤维抗风缆索(82)的上端分散锚固连接在桁架式加劲梁(6)之上。

2.根据权利要求1所述的超大跨径悬索桥的碳纤维索网抗风加固结构体系，其特征在于：所述的碳纤维抗风缆索(82)平时埋入在海床沟槽之中，罕遇超级强台风时，牵引碳纤维抗风缆索(82)出海面，碳纤维抗风缆索(82)拽紧桁架式加劲梁(6)，进行超大跨径悬索桥的临时抗风加固。

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