[发明专利]一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系及其抗倾覆方法

权利要求书

1.一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系，其特征在于：包括设置在盖梁上的一组拉压支座、设置在拉压支座上的箱梁及设置在相邻两个箱梁之间的碟簧交叉拉杆机构；所述碟簧交叉拉杆机构包括交叉设置的两根钢杆，其中一根钢杆受拉，另外一根钢杆受压；钢杆的两端均设有碟簧装置，碟簧装置与对应一侧的箱梁之间铰接连接；受荷载一联箱梁的自重形成第一道抗倾覆结构；受荷载一联受拉的拉压支座以及碟簧交叉拉杆机构利用相邻联箱梁的自重作用形成第二道抗倾覆结构；所述箱梁的中墩处设有抗侧移支撑，形成第三道抗倾覆结构。

2.根据权利要求1所述的一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系，其特征在于所述碟簧交叉拉杆机构设置在箱梁侧部下方的边沿处，所述箱梁上设有与碟簧交叉拉杆机构相连接的铰接座。

3.根据权利要求2所述的一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系，其特征在于一根钢杆的中部设有矩形穿孔，另一根钢杆穿过矩形穿孔，两根钢杆之间通过螺栓铰接连接形成交叉结构。

4.根据权利要求3所述的一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系，其特征在于所述碟簧装置包括连接块、铰接块及设置在连接块与铰接块之间的碟簧；连接块与钢杆的端部相连接，铰接块与对应的铰接座铰接连接。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系的抗倾覆方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

步骤一、当抗倾覆体系处于第一道抗倾覆结构防护时，F_实际小于1.4F时，受拉的拉压支座不脱空，受荷一联箱梁的自重抵抗倾覆力；式中F_实际为在实际汽车荷载作用时，远离汽车荷载作用点一侧拉压支座压力的减小量，F为单位偏载车道荷载作用下受拉的拉压支座的拉力；

步骤二、当抗倾覆体系处于第二道抗倾覆结构防护时，受荷载一联处受拉的拉压支座脱空，两侧相邻联的受拉的拉压支座不脱空，此时应满足下式：

当时，

式中，k₁为受拉的拉压支座脱空后的刚度，k₂为碟簧的刚度，k₃为钢杆的刚度，β为受拉的钢杆与水平线的夹角，Δ₁为受荷载一联受拉的拉压支座脱空后产生的竖向位移，F为单位偏载车道荷载作用下受拉的拉压支座的拉力，α为放大系数；

当相邻联拉压支座达到脱空的临界状态时，受拉的拉压支座处承受力的极限为：

F_u3＝4.2F+k₁Δ₂ηF；

式中，k₁为受拉的拉压支座脱空后的刚度，Δ₂为第三阶段受荷载一联受拉的拉压支座的位移，F为单位偏载车道荷载作用下受拉的拉压支座的拉力，η为设计要求的抗倾覆稳定系数；

步骤三、当桥面所受荷载超过三道抗倾覆的设计范围，两侧相邻联受拉的拉压支座处于脱空临界状态时，受拉的拉压支座上的弹性拉杆被破坏，受荷载一联倒塌，避免多联桥同时倒塌，有效减少损失；弹性拉杆应满足以下公式：

式中，l为弹性拉杆的长度，d₁为受拉的拉压支座中心到受压的拉压支座中心的距离，d₂为碟簧交叉杆平面到受拉的拉压支座中心点的距离，E为受拉的钢杆的弹性模量，σ为受拉的钢杆的屈服强度，Δ₂为受拉的拉压支座能承受的最大位移。

6.根据权利要求5所述的一种设有多道防线的梁桥抗倾覆体系的抗倾覆方法，其特征在于所述碟簧和受拉的钢杆的综合刚度k根据实际需求确定，综合刚度k符合以下公式：

式中，α为放大系数，Δ₂为受拉的拉压支座能承受的最大位移，β为斜拉杆与水平线的夹角，F为单位偏载车道荷载作用下受拉的拉压支座的拉力；

式中，d₁为受拉的拉压支座中心到受压的拉压支座中心的距离，d₂为碟簧交叉杆平面到受压的拉压支座中心点的距离。