專利名稱：橋梁的索塔組合支撐體系的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種拉索橋的索塔組合支撐體系，尤其是由發(fā)揮著不同作用的四種鋼索和安裝于橋面上的數(shù)個分塔組成的橋梁的支撐體系。
當前國內外建筑的大跨經(jīng)的橋梁，基本都是斜拉橋。斜拉橋是一種橋面體系受壓，支撐體系受拉的橋梁。支持體系統(tǒng)由鋼制的斜拉索構成。各條斜拉索的頂端都分別就近錨固到兩座主塔中的一個主塔上。兩主塔間所有斜拉索的下端都等間隔地錨固在橋面體系的主梁上。為了實現(xiàn)大跨經(jīng)的跨越，主塔必須建筑得很高，斜拉索與橋面的夾角必須盡可能的小，大跨度的橋梁斜拉索必須很長。
斜拉索與橋面夾角越小，斜拉索承受的拉力就越大，同時這許多斜拉索在橋面上的水平分力，給橋面體系造成的縱向壓力就越大，這巨大的力，除橋梁體系及荷載自重引起的重力外，還更包含有超過約1倍左右的無效分力。這分力的存在給橋梁體系造成的額外負擔是沉重的。斜拉索承受的巨大拉力及橋面體系承受的巨大壓屈力問題，超長的斜拉索的強度問題，以及橋梁的穩(wěn)定問題，完全是由于斜拉橋自身結構上的原因造成的，再加上材料自身固有特性的局限和環(huán)境因素的影響，要建造更大跨經(jīng)的斜拉橋難度極大。
本發(fā)明提供一種可以成數(shù)倍地降低主塔高度，縮短斜拉索長度，大比例地降低各種拉索承載的無效分力，大倍數(shù)地降低斜拉索水平分力給橋面體系主梁造成的巨大壓屈力，使其降低到幾乎可忽略的程度，降低建造大橋對材料的苛刻要求，提高橋梁對環(huán)境的適應能力，顯著地提高建造大跨徑橋梁的極限，建造更大跨度的橋梁。用此技術，建造中小型橋梁更容易。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明在兩座主塔塔頂之間，固定安裝一條頂索。在兩座主塔之間橋面高度上，架掛一條底索。在兩主塔之間，根據(jù)設計要求，等距離地豎立若干個分塔。主塔和分塔的頂端都在同一條直線上，分塔的頂端同樣與頂索固定連接，分塔的底端與底索固定連接。從每座主塔和每個分塔的頂端向橋面中心方向最相接近的一個分塔的根部固定連接一條傳力索，到兩傳力索相接近只差一個分塔間隔時為止。同時在每個主塔及每個分塔的頂端，分別向左右兩側鄰近的橋面主梁，各等距離地安裝一組，每組條數(shù)相同的斜拉索，用以支撐橋面體系的載荷。由于每組斜拉索對橋面體系的水平分力都很小，而且各相鄰的斜拉索組，對橋面體系的水平分力方向都相反，互相抵消，所以斜拉索對橋面主梁的壓屈力只限制在局部區(qū)域內，而且數(shù)值很小。底索與橋面主梁多點固定安裝。橋面、主梁與底索已形成一個完整的整體。由于底索的存在，斜拉索對橋面體系主梁的剩余水平分力，已被底索的反作用力全部抵消，所以橋面主梁可以做得較為纖細輕巧，而且還增加了橋面各段主梁相互連接的強度。
在本發(fā)明中，傳力索及分塔是索塔組合支撐體系中承載荷力的主力部件。傳力索是受拉件，分塔是受壓件。傳力索和分塔的作用是把斜拉索從橋面體系中傳遞到分塔頂端的力，通過分塔對力的傳遞作用，把此力傳遞到分塔的底部。在分塔底部，又把此力轉移給左右兩側的傳力索，這兩條傳力索，再分別向著自己所在區(qū)域的主塔方向，再通過其他分塔和傳力索，逐級地把這個力分別地傳遞到兩個主塔的頂端。每條傳力索承載的力，都是從橋中心區(qū)的，向兩個不同方向傾斜的傳力索的分界點，到該傳力索這一段橋面?zhèn)鬟f過來的全部重力與因自身傾斜而產(chǎn)生的水平分力的合力。而這個位置的分塔，承載的力，是這部分荷載傳遞過來的重力。總而言之，在本發(fā)明的索塔組合支承體系中，除直接架掛到主塔上的斜拉索承載的重力，直接傳遞到所在位置的主塔以外，其余的，施加于索塔組合支撐體系上的力，都由該力所在位置到該方向的主塔之間的各分塔、各傳力索和這個主塔同時承擔。
從以上分析可見，本發(fā)明的索塔組合支撐體系各部的承載能力均易于人為掌控。主塔的高度也可通過分塔的數(shù)量人為設置。主塔的塔高與跨經(jīng)的高跨比，可以遠遠小于斜拉橋的公認標準0.25。利用索塔組合支撐體系，可以建造更大跨經(jīng)的橋梁，建造中小型橋梁的優(yōu)越性更為顯著。
下面結合附圖和具體實施方式
，對本發(fā)明作近一步詳細說明。


圖1是本發(fā)明橋梁索塔組合支撐體系的具體實施方式
圖。
圖2是本發(fā)明橋梁索塔組合支撐體系的另一具體實施方式
圖。
圖3是本發(fā)明索塔組合支撐體系的雙層二重索塔組合支撐體系的實施方式圖。
圖1中的頂索1，底索6，分塔3，傳力索4和斜拉索5，共同組成了橋梁的索塔組合支撐體系10。兩主塔2之間構成了一個主跨11。每兩個分塔3之間構成了一個分跨12。兩個主塔2，各分塔3，各傳力索4，各斜拉索5和兩條背索7的頂端，都分別在不同的點，與頂索1錨固在一起。各分塔3的底部，各自錨固到底索的一個點位上。兩條背索7固定到兩錨固塊8上。各傳力索4的底部，都向橋心方向，分別錨固到最接近的一個分塔3的底端。從主跨11左起，第三分跨左右兩側的各條傳力索4傾斜的方向不同，這左起第三分跨12中的傳力索4可有可無。底索6、主梁6和橋面6都在同一個水平面上，共同組成同一個橋面體系6，統(tǒng)用同一個序號6代表。各斜拉索5的底部都等距離地錨固到主梁6的相應的點位上。主跨11左起第三個分跨12兩側的各傳力索4所承載的各斜拉索5傳遞過來的力，向不同方向傳遞。向左傾的傳力索4傳遞的力，傳遞到主跨11左端的主塔2。向右傾斜的傳力索4傳遞的力，傳遞到主跨11最右端的主塔2。頂索1承載的力是各傳力索4傳遞過來的水平分力，頂索1最終將此力傳遞到兩個主塔2的頂端。頂索1的作用是保證整個橋面體系6的載荷及環(huán)境溫度變化時，各分塔3的頂端的水平位移不超過設計規(guī)定值。底索6的作用主要是用以平衡掉各傳力索4在各分塔3根部產(chǎn)生的水平分力，以保持分塔根部位置穩(wěn)定。另外，在橋梁支撐體系10的建設時，底索6發(fā)揮著重要的支持作用，橋梁建成后，便與橋梁的各段主梁6固定安裝到一起，同時起到各段主梁6間的連接加固作用。
圖2給出了索塔組合支撐體系的另一種實施方式圖，即雙向雙傳力索塔組合支撐體系20。該支撐體系20，最大的特點的是，除貼近兩座主塔2的兩個分跨12，各只有一條頂端固定于主塔2頂端的傳力索4以外，其余各分跨12，都安裝有相互交叉的兩條傳力索4。在這索塔組合支撐體系20中每條斜拉索承載的力，都是通過所有的傳力索4和分塔3分別向兩個方向傳遞到兩座主塔2的頂端，由兩個主塔共同承擔。
圖3給出了索塔組合支撐體系的又一種實施方式圖，即雙重雙層索塔組合支撐體系30，其中第一重索塔組合支撐體系22的中部兩分跨12使用的是雙向傳力索4，接近兩端部的各分跨12采用的是單傳力索4。在第一重索塔組合支撐體系22中無斜拉索。第二重索塔組合支撐體系26，是疊加在第一重索塔組合支撐體系22上的結構尺寸大比例縮小了的索塔組合支撐體系。兩套索塔組合支撐體系22及26，共同支撐同一個橋面體系6。第二重索塔組合支撐體系26的頂索21的各點分別與支塔23，各傳力索24，各斜拉索15及兩主塔2和各分塔3的連接點錨固到一起。兩主塔2及各分塔3的底部的一段長度同時兼做第二重索塔組合支撐體系26的主塔。底索6為兩重大小不同的索塔組合支撐體系22及26共用。第二重索塔組合支撐體系26的斜拉索15等距離地錨固到橋面體系6的主梁6上，斜拉索15的索距可以做得很密，進一步降低了整個系統(tǒng)對橋面主梁6抗彎曲應力的要求。
第二層橋面體系16利用吊索25直接吊掛到第二重索塔組合支撐體系26的橋面體系6上，吊索25的吊掛點與第二重索塔組合支撐體系26的各斜拉索15在橋面體系6上的吊掛點一一對應，第二層橋面16的吊索25的數(shù)量與第二重支撐體26的斜拉索15的數(shù)量相等。
另外圖3中第二重索塔組合支撐體系26的支塔23及傳力索24，完全可被從相應位置上的主塔2及分塔3頂端連接下來的斜拉索取代，這斜拉索的數(shù)量與支塔23的數(shù)量相等。
在索塔組合支撐體系的各實施方式中的頂索1、21、底索6、分塔3、支塔23和傳力索4及24是最主要的受力組件。每條頂索、底索和傳力索都由一根或多根鋼索并列或束合而成，各分塔和支塔都是由不同種類型的鋼構件組裝而成或由充滿混凝土的鋼筒，或由不同材料的空心鋼筒，或用實心桿件構成。頂索、傳力索和斜拉索是可替換的，分塔與支塔是可維修的。
利用本發(fā)明不同的索塔組成方式及不同的橋面層數(shù)相互配置，可以組成多種不同形式的索塔組合支撐體系，這些都在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1一種用于拉索橋的索塔組合支撐體系，其特征在于，它由一條固定于兩座主塔塔頂之間的頂索、一條安裝于兩座主塔之間與橋面組成一體的底索、若干個等距離地豎立于兩座主塔之間的、兩端分別固定于頂索和底索上的分塔，自兩主塔頂端及各分塔頂端到相鄰分塔根部固定連接的傳力索和許多條由兩主塔頂端及各分塔塔頂就近等距離地連接到橋面主梁的斜拉索組成。
2根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，每條傳力索、頂索和底索各由一根或數(shù)根并行的鋼索組成。
3根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，兩主塔與鄰近的分塔之間，只有一條頂端固定于主塔頂端，底端固定于鄰近分塔底端的傳力索。
4根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，橋中部某相鄰的兩個分塔間的傳力索可有可無，其它各分塔之間只安裝一條一律向所在區(qū)段主塔方向傾斜的傳力索。
5根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，兩個相鄰的分塔之間的傳力索，可以是兩條相互交叉的，力雙向傳遞的雙向傳力索。
6根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，橋面中部各分塔之間采用力雙向傳遞的兩條相互交叉的雙向傳力索，其余部分采用力單向傳遞的單傳力索。
7根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，索塔組合支撐體系可以是二重的，即在第一重索塔組支撐體系上再疊加一重尺寸比第一重索塔組合支撐體系小數(shù)倍的索塔組合支撐體系。兩重索塔組合支撐體系共同支撐同一個橋面體系。第一重索塔組合支撐體系中的斜拉索被第二重索塔組合支撐體系的支塔及傳力索取代。
8根據(jù)權利要求1和7所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，二重索塔組合支撐體系中，第二重索塔組合支撐體系的支塔及傳力索，可以被第一重索塔組合支撐體系的斜拉索取代，第一重索塔組合支撐體系的斜拉索數(shù)與第二重索塔組合支撐體系的支塔數(shù)相等。
9根據(jù)權利要求1和7所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，索塔組合支撐體系可以是二層的也可以是多層的。
10根據(jù)權利要求1所述的索塔組合支撐體系，其特征在于，索塔組合支撐體系的分塔與支塔，可以是鋼鐵構筑物，也可以是內部充填混凝土的鋼筒或實心的桿件或空心的管材。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橋梁體系的索塔組合支撐體系。它包括分塔、傳力索、頂索、底索和斜拉索。各分塔、各傳力索負責把斜拉索從橋面?zhèn)鬟f的力，通過各分塔的承壓屈能力及傳力索的抗拉能力，逐級地把此力傳遞到相應的主塔的頂端。頂索和底索的配置，保證了各分塔頂端和底端在任何條件下的水平位移不超過允許值。采用這種支撐體系，不會發(fā)生對橋面主梁的巨大壓屈力，主塔與橋面的高跨比很小，可以建造更大跨經(jīng)的橋梁，更容易建造中小型。
文檔編號E01D11/04GK101063296SQ20061004641
公開日2007年10月31日 申請日期2006年4月26日 優(yōu)先權日2006年4月26日
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