[发明专利]由桥面及其支承装置组成的桥，特别是大跨度牵索桥及其修筑方法

说明书

本发明涉及由桥面和桥面支承装置组成的新式桥梁，更具体来说，涉及新式的大跨度牵索桥结构及其修建方法。

在现有技术中，悬索桥或牵索桥用来横架在大跨度上。从经济角度来看，悬索桥适于特大跨度，但是，这种桥的挠性却会对交通，特别是铁路交通以及对气动力弹性的稳定性产生问题。就牵索桥而言，牵索桥没有悬索桥对风的那种敏感性，特别是如果桥面是由混凝土筑成的话，因为混凝土这种材料使桥梁结构具有足够的重量和很高的刚度。但是，重量限制了跨度，因此，在混凝土牵索桥的使用范围之外，已经采用了钢/混凝土复合结构桥面或者完全由金属制成的桥面。

在现有技术中，钢/混凝土复合结构的牵索桥面一般是由构成路面板的混凝土上弦组成，这些路面板由横向的和纵向的加劲梁承载，以便把载荷传递到牵索上，同时保证桥面具有足够的刚度。这种桥梁结构最近的实例，所表现出的局现性是由下述因素造成的：

-根据混凝土的收缩效应和缓慢变形，金属框架和混凝土之间的共存关系;

-热惯性低的金属表面受到日晒而产生的温度梯度;

-当载荷引起的应力加上上述效应而接近金属的压缩屈服极限时，因纵向加劲梁的下弦的不稳定性可能产生结构总压层的危险;

-这种结构对事故破坏力（例如载重汽车撞击一根牵索）的抵御能力很低。

增加纵向加劲梁的高度及尺寸可以克服上述几个缺陷，但是，这样做会降低风的穿透性并会增加建桥成本。

也可以采取格形结构，因为格形结构能够以较低的成本获得很高的抗弯和抗扭刚度，同时保证最大的透风性。在现有技术中，这种格形结构通常采用钢和混凝土的复合结构，尽管在这方面做过许多研究，但是要把弦和对角撑之间的力传递到格形结构各节点上，尚无真正满意的技术方案。现有的这种技术方案的长期状况尚未揭晓而成本也很高。

本发明的目的是提出一种不仅轻，刚性好并且易于制造，因而成本低的结构，从而克服了上述现有技术中的所有缺点。

为了取代这一效果，本发明提供了一种由桥面和支承这种桥面的装置构成的桥，这种桥面包括：

-一个构成路面板的上弦;

-一个构成一条连续纵向件的下弦;

-称作“斜杆”的连接梁，连接梁连接上、下弦，其方向同时倾斜于垂直方向和桥的长度方向，从而形成了三维格构，这种桥的具体特征是，各斜杆轴线会聚于下弦的纵轴线或上弦的中平面。

所谓“三维格构”的意思是由近似平面件或直线件的构件构成，而且相互连接的一种结构，这种结构不在一个平面内。这些平面件或直线件的连接点下文中称为“节点”。

承受很大拉力的上弦构件和承受很大拉力的斜杆最好为预应力的，而且对每个上述上弦和每个斜杆或对两个共存斜杆要用专用的装置使其预加应力。

推荐的方法是：

-使斜杆预加应力的装置是两端固定在斜杆与上弦连接点上的V形预应力钢筋，其中心在斜杆与下弦的连接点上;

-下弦由连续组装在一起的部件组成，并设有使若干组装部件受压的纵向预应力钢筋;

-上弦预加应力的装置是使斜杆与该上弦连接点构成的三维格构节点相互连接的预应力钢筋;

上述三种方法的组合形成了一种极好的结构，因为桥面结构所有承受大拉力的构件形成了一个预应力构件网。

以上描述的桥面可运用到各种桥梁设计中。

对于大跨度或中等跨度结构，最好采用牵索桥，此时，支承桥面的结构由把支承杆连接到斜杆与上弦连接点形成的三维格构节点上的牵索构成。根据这一假定，对于中等跨度桥来说，可以采用具有至少两条连续下弦和相等数目的三维格构，组成三维格构的斜杆的轴线会聚在下弦轴线上，这些下弦由横拉条相互连接，每个上述三维格构都包括上弦部分，这种桥的优点是，它可以由二条下弦和二个三维格构组成，其中支承桥面的装置可以由一系列牵索组成，这些牵索把设置在桥的轴向面上的三维格构节点与支承杆连接起来。

与上述中等跨度桥相似，按照本发明的另一种实施例，支承桥面的装置由一系列牵索组成，但是这些牵索把支承杆和斜杆与下弦连接而成的三维格构节点相连接。

本发明也可以应用于没有牵索的小跨度桥。在这种桥中，桥面由上述本发明的方法构成，支承桥面的装置由横梁构成，上弦就安置在这些横梁上，而且带有附加的预应力钢筋，这些预应力钢筋经由位于下弦的偏转点沿着连接两相临横梁的多边形路径设置，这些附加预应力钢筋最好不在桥的轴向平面上。