[发明专利]马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥

说明书

本发明提供一种马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥及方法，包括：桥塔，其包括门式框架柱、抛物线形塔帽和塔帽支撑斜柱；平行钢丝缆索，其悬挂在桥塔之间，所述平行钢丝缆索端部通过锚碇固定；马鞍抛物面索网，其为马鞍抛物面空间网下垂构成的空间索网，马鞍抛物面索网覆盖在平行钢丝缆索上，马鞍抛物面索网上还放置有多道钢结构曲梁，并通过夹具将所述平行钢丝缆索、马鞍抛物面索网与所述钢结构曲梁固定；空间斜拉索网，其设置在平行钢丝缆索两侧，上端锚固在塔帽支撑斜柱中，下端与加劲钢梁相连。本发明的悬索桥具有跨越能力强、结构空间刚度大、抗风稳定性好和施工方便等优点，从根本上解决特大跨径悬索桥抗风稳定性问题。

技术领域

本发明涉及本发明属于土木工程领域，具体涉及一种马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥及施工方法。

背景技术

传统的平行缆索体系悬索桥，随着跨度的增大，竖向挠振频率与扭振频率都下降，逐渐趋向于接近，结果在低风速下将发生颤振。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横向刚度和抗风稳定性，是超大跨径悬索桥面临的两大难题。

改善大跨径悬索桥结构抗风性能有三种方法：改善断面气动性能、控制结构振动特性和改变结构体系，目前大多采用前两种方法，这两种方法改进超大跨悬索桥抗风稳定性效果有限。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥及施工方法，解决现有悬索桥结构空间刚度小、跨越能力差、抗风稳定性差的技术问题。

技术方案：本发明所述的马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥，包括：

桥塔，其包括门式框架柱、抛物线形塔帽和塔帽支撑斜柱；

平行钢丝缆索，其悬挂在桥塔之间，所述平行钢丝端部通过锚碇固定；

马鞍抛物面索网，其为马鞍抛物面空间网下垂构成的空间索网，所述马鞍抛物面索网覆盖在平行钢丝缆索上，所述马鞍抛物面索网上还放置有多道钢结构曲梁，并通过夹具将所述平行钢丝缆索、马鞍抛物面索网与所述钢结构曲梁固定；

空间斜拉索网，其设置在所述平行钢丝缆索两侧，上端锚固与所述塔帽支撑斜柱中，下端与加劲钢梁相连；

吊杆，其包括两组竖向吊杆和两组斜向吊杆，所述竖向吊杆上段与所述平行钢丝缆索相连且下端与所述加劲钢梁相连，所述斜向吊杆上段与所述钢结构曲梁相连且下端与所述加劲钢梁相连。

其中，为了加强悬索桥的水平刚度，马鞍抛物面索网由数根碳纤维缆索空间交叉构成，加强空间缆索与加劲梁的藕合性作用和协同工作能力，悬索桥还设置有柔性中央扣，钢结构曲梁为抛物线形。

本发明所述马鞍抛物面空间混合缆索体系的悬索桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：开挖基坑，施工桥梁基础，修建桥塔和锚碇；

步骤二：架设牵引缆索，修建临时施工猫道，牵引左右两股平行钢丝缆索悬挂于二个桥塔之间，并锚固于锚碇基础中，安装竖向吊杆，架设加劲钢梁，形成平行缆索悬索桥；

步骤三：依据马鞍抛物面方程，进行位置测量并放样，将多股碳纤维缆索空间交叉布置，形成碳纤维马鞍抛物面索网，下垂的碳纤维马鞍抛物面索网作为悬索桥结构的空间缆索，然后将马鞍抛物面索网覆盖在两股平行钢丝缆索之上，并锚固于抛物线形塔帽之中；

步骤四：安装抛物线形的钢结构曲梁，用夹具将平行钢丝缆索、马鞍抛物面索网与钢结构曲梁牢固连接，将斜向吊杆的上端与钢结构曲梁的端部牢固连接，斜向吊杆的下端与加劲钢梁固定连接，形成空间缆索结构体系；

步骤五：安装空间斜拉索网，空间斜拉索网的上端锚固于塔帽支撑斜柱之中，空间斜拉索网的下端与加劲钢梁相连；