CN108894093A - 一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，设于与隧道(1)相接地段，包括主梁(3)，所述主梁(3)的顶部两侧均设有外张式主缆(5)，所述外张式主缆(5)和所述主梁(3)之间设有若干根间隔分布的倾斜吊杆(7)，所述倾斜吊杆(7)与所述梁体(3)的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的所述倾斜吊杆(7)与所述梁体(3)的顶面形成的夹角的大小不同，以形成不同倾斜角度的倾斜吊杆(7)，且所述倾斜吊杆(7)的长度沿所述梁体(3)的中心向两端长度逐渐增大，依次连接所述倾斜吊杆(7)端部的外张式主缆(5)为三维空间曲线。本发明的桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，满足横向刚度要求，缩减主梁宽度和长度和主缆重量。

Description

一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构

技术领域

本发明属于铁路桥梁工程技术领域，更具体地，涉及一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构。

背景技术

铁路桥梁是铁路跨越河流、湖泊、海峡、山谷或其他障碍物，以及为实现铁路线路与铁路线路或道路的立体交叉而修建的构筑物。铁路桥梁荷载大，冲击力大，行车密度大，要求能抵抗自然灾害的标准高，特别是结构要求有一定的竖向横向刚度和动力性能。

传统的铁路悬索桥，多为对称平行索面主缆，且主梁和桥塔也以桥跨中心为对称结构，参见图1，主梁和桥塔均为对称结构，主缆平行于索面设置，吊杆垂直于主梁设置。但该桥梁结构形式只适用于横向刚度要求不高、两岸地形起伏不大、桥梁两侧不接隧道的情况。

当桥址处两岸地形高差较大或V形峡谷时，尤其是超过百米时且峡谷风速较大，而两岸又有隧道相接时，使用传统悬索桥形式存在很多缺陷：为适应高差较大的地形，桥塔也需对应设置相差巨大的高差，桥塔设置会造成投资浪费；另外主梁升入隧道距离过长，施工方案不可行；建成的悬索桥横向刚度差，不能满足峡谷风速较大横向刚度高的要求。为适应两岸地形高差和桥隧相接的工程建设条件，同时克服峡谷风大的不利条件，因此对新的结构形式探索势在必行。

专利CN108374322A公开了一种非对称主缆铁路悬索桥结构，包括横跨河谷连接高河岸和低河岸的主梁，还包括修筑于低河岸一侧的桥塔；桥塔沿竖直方向穿过主梁，桥塔上端布置有承重索缆；承重索缆一端与低河岸一侧的第一锚碇固定连接，另一端穿过桥塔上端与高河岸一侧的第二锚碇固定连接，承重索缆通过多根吊杆与主梁固定连接；所述的第一锚碇与承重索缆连接点不高于桥塔与承重索缆连接点，所述的第二锚碇与承重索缆连接点不低于桥塔与承重索缆连接点。该专利同样为解决要高差较大悬索桥的问题，但没有解决主梁升入隧道距离过长及悬索桥横向刚度差的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，倾斜吊杆梁端一侧的钢锚箱锚固于主梁两侧，倾斜吊杆与梁体的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的倾斜吊杆与梁体的顶面形成的夹角的大小不同，形成不同倾斜角度的斜吊杆，从而达到辅助外张式主缆形成三维空间曲线，使悬索桥能在承受主梁纵向荷载的同时，极大增加其横向冲击的抵抗能力，提高横向刚度，以解决两岸地形高差较大或V形峡谷时，尤其是超过百米时且峡谷风速较大横向刚度要求高的问题。同时还能缩减了主梁宽度和长度，降低了主缆重量和整体成本。

为了实现上述目的，本发明提供一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，设于与隧道相接地段，包括主梁，所述主梁的顶部两侧均设有外张式主缆，所述外张式主缆和所述主梁之间设有若干根间隔分布的倾斜吊杆；

所述倾斜吊杆与所述梁体的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的所述倾斜吊杆与所述梁体的顶面形成的夹角的大小不同，以形成不同倾斜角度的倾斜吊杆，且所述倾斜吊杆的长度沿所述梁体的中心向两端长度逐渐增大，依次连接所述倾斜吊杆端部的外张式主缆为三维空间曲线，以增强悬索桥的横向刚度。

进一步地，所述隧道和所述主梁之间设有桥隧相接梁段，所述桥隧相接梁段包括底部设有支撑于隧道底板顶面的小桥台。

进一步地，所述小桥台与所述主梁及隧道的轨道相平齐。

进一步地，所述主梁与非隧道段连接处设有桥塔，所述桥塔为两个，且分离式设于主梁的两侧。

进一步地，所述桥塔的顶部均设有主缆鞍座。

进一步地，所述外张式主缆的端部均设有固定在两侧隧道的顶部隧道锚。

进一步地，所述隧道锚均沿所述外张式主缆的曲线走向设置，位于同一隧道侧的所述隧道锚呈外张式间隔设置。

进一步地，所述隧道锚为钢筋混凝土隧道式锚碇。

进一步地，所述倾斜吊杆的末端设有锚固箱，所述主梁两侧设有风嘴或锚固箱室，所述锚固箱固定在两侧的风嘴或锚固箱室中。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，倾斜吊杆梁端一侧的钢锚箱锚固于主梁两侧，倾斜吊杆与梁体的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的倾斜吊杆与梁体的顶面形成的夹角的大小不同，形成不同倾斜角度的斜吊杆，从而达到辅助外张式主缆形成三维空间曲线，使悬索桥能在承受主梁纵向荷载的同时，极大增加其横向冲击的抵抗能力，提高横向刚度，以解决两岸地形高差较大或V形峡谷时，尤其是超过百米时且峡谷风速较大横向刚度要求高的问题。同时还能缩减了主梁宽度和长度，降低了主缆重量和整体成本。

(2)本发明的桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，采用桥隧相接的结构，在桥隧连接处设置小桥台进行连接支撑，小桥台固定于隧道底板平稳安全过度，省去单侧桥梁边跨或双侧边跨，并减少了主缆长度，节省了桥塔工程量，大大降低了工程造价，同时避免主梁深入隧道过长的问题。

(3)本发明的桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，桥塔为分离式结构，分开垂直设于主梁的两侧，分离式桥塔为适应主缆的外张式的结构进行设置，两侧的外张式主缆末端之间的间隔远大于主梁的宽度，分离式桥塔的设置能够实现对两侧的外张式主缆适应性的支撑，外张式主缆提供支撑。

附图说明

图1为现有技术中悬索桥的结构示意图；

图2为现有技术中平行索面主缆的结构示意图；

图3为本发明第一实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的主视图；

图4为本发明第一实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的俯视图；

图5为本发明第二实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的主视图；

图6为本发明第二实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的俯视图；

图7为本发明实施例中分离式桥塔和桥墩的结构示意图；

图8为本发明实施例中主梁和外张式主缆横断面的结构示意图；

图9为本发明实施例中桥隧相接小桥台处的横断面的结构示意图；

图10为本发明实施例中桥隧相接处立面图。

所有附图中，同一标记表示相同的结构或零件，其中：1-隧道、2-桥隧相接梁段、3-主梁、4-桥塔、5-外张式主缆、6-外张式边跨主缆、7-倾斜吊杆、8-隧道锚、9-基础、10-主缆鞍座；101-隧道底板、201-小桥台、301-垫石、302-桥墩。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图3为本发明第一实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的主视图。图4为本发明第一实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的俯视图。图8为本发明实施例中主梁和外张式主缆横断面的结构示意图。如图3、图4和图8所示，本实施例适用于两端均为隧道V形峡谷地段的悬索桥，桥隧相接外张式主缆悬索桥结构包括主梁3、外张式主缆5、倾斜吊杆7和隧道锚8，主梁3设于两端隧道1之间，用于形成连接两端的走形面；外张式主缆5包括两根，分别设于主梁3顶部的两侧，且外张式主缆5和主梁3的外侧之间均设有倾斜吊杆7，倾斜吊杆7的一端固定于主梁3的梁体内，另一端与外张式主缆5连接，以将主梁3的荷载通过倾斜吊杆7传递给外张式主缆5。且倾斜吊杆7为若干根，沿外张式主缆5和主梁3的长度方向间隔分布。

其中，倾斜吊杆7与梁体3的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的倾斜吊杆7与梁体3的顶面形成的夹角的大小不同，以形成不同倾斜角度的倾斜吊杆7；另外倾斜吊杆7的长度不同，从梁体3的中心向两侧倾斜吊杆7的长度逐渐增大。

外张式主缆5依次连接间隔设置的若干跟长度和倾斜角不同的倾斜吊杆7，外张式主缆5形成三维空间曲线，区别于传统的在主缆在垂直主梁的平面内形成的平面曲线，外张式主缆5形成的三维空间曲线，能在承受主梁纵向荷载的同时，极大增加其横向冲击的抵抗能力，提高横向刚度，以解决两岸地形高差较大或V形峡谷时，尤其是超过百米时且峡谷风速较大横向刚度要求高的问题。同时还能缩减了主梁宽度和长度，降低了主缆重量，成本降低40％。

优选地，倾斜吊杆7的末端设有锚固箱，主梁3两侧设有风嘴或锚固箱室，倾斜吊杆7通过末端的锚固箱固定在主梁3两侧的风嘴或锚固箱室中，从而使得用于传递荷载的倾斜吊杆7能够牢固地固定在主梁3上。

外张式主缆5的两端对应设于两端的隧道1中，外张式主缆5的端部均设有隧道锚8，并通过隧道锚8固定在两侧隧道1的顶部，以通过外张式主缆5和隧道锚8将荷载最终传递到两端的隧道1的结构上，实现对整个主梁3的承拉。进一步地，如图4所示，隧道锚8对应设有4个，每个隧道锚8均沿外张式主缆5的曲线走向设置，位于同一隧道1侧的隧道锚8呈外张式间隔设置，用于更好地实现对主梁3的承拉，保证悬索桥整体结构的稳定性增强横向刚度。

图9为本发明实施例中桥隧相接小桥台处的横断面的结构示意图。图10为本发明实施例中桥隧相接处立面图。如图9和图10所示，隧道1和主梁3之间设有桥隧相接梁段2，桥隧相接梁段2包括小桥台201，小桥台201设于近隧道口处，并设于隧道1中的轨道和主梁3的端部之间，用于连接主梁3和隧道1中的轨道，并对提供稳定过渡支撑；进一步地小桥台201的顶面与隧道1中轨道和主梁3的顶面向平齐，以确保连接处的平稳性。优选地，小桥台201底部为隧道底板，为小桥台201提供竖向支撑，顶部两侧设有悬臂板，保证过渡的安全性。

图5为本发明第二实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的主视图。图6为本发明第二实施例中一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构的俯视图。本实施例适用于一侧为隧道另一侧为非隧道，且两侧存在高差较大或V形峡谷地段，同样包括主梁3、外张式主缆5、倾斜吊杆7和隧道锚8，其中，外张式主缆5和倾斜吊杆7的设置方式与实施一中的相同，倾斜吊杆7与梁体3的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的倾斜吊杆7与梁体3的顶面形成的夹角的大小不同，7外张式主缆5依次连接间隔设置的若干跟长度和倾斜角不同的倾斜吊杆7，外张式主缆5形成三维空间曲线，增加其横向冲击的抵抗能力，提高横向刚度。

与实施例一不同的是，主梁3的一端设于隧道1处，另一端设于非隧道的地基上，主梁3靠近另一侧的地基设有桥塔4；进一步地，桥塔4为两个，且为分离式桥塔，两个桥塔4分开设于主梁3的两侧，均垂直主梁3，分离式桥塔为适应主缆的外张式的结构进行设置，两侧的外张式主缆5末端之间的间隔远大于主梁3的宽度，分离式桥塔的设置能够实现对两侧的外张式主缆5的支撑。

如图7所示，桥塔4的顶部设有主缆鞍座10，优选地，其底部设有基础9，进一步地，基础9为扩大基础结构，增加结构的稳定性。桥塔4与另一侧的基地之间的主缆为外张式边跨主缆6。

优选地，主梁3为钢箱梁；

优选地，主缆采用1770MPa镀锌铝合金锌钢丝，吊杆采用1670MPa镀锌平行钢丝。

优选地，隧道锚8为钢筋混凝土隧道式锚碇。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，设于与隧道(1)相接地段，包括主梁(3)，其特征在于，所述主梁(3)的顶部两侧均设有外张式主缆(5)，所述外张式主缆(5)和所述主梁(3)之间设有若干根间隔分布的倾斜吊杆(7)；

所述倾斜吊杆(7)与所述梁体(3)的顶面形成的夹角为钝角，且不同位置的所述倾斜吊杆(7)与所述梁体(3)的顶面形成的夹角的大小不同，以形成不同倾斜角度的倾斜吊杆(7)，且所述倾斜吊杆(7)的长度沿所述梁体(3)的中心向两端长度逐渐增大，依次连接所述倾斜吊杆(7)端部的外张式主缆(5)为三维空间曲线，以增强悬索桥的横向刚度。

2.根据权利要求1所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述隧道(1)和所述主梁(3)之间设有桥隧相接梁段(2)，所述桥隧相接梁段(2)包括底部设有支撑于隧道底板顶面的小桥台(201)。

3.根据权利要求2所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述小桥台(201)与所述主梁(3)及隧道(1)的轨道相平齐。

4.根据权利要求1所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述主梁(3)与非隧道段连接处设有桥塔(4)，所述桥塔(4)为两个，且分离式设于主梁(3)的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述桥塔(4)的顶部均设有主缆鞍座(10)。

6.根据权利要求1所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述外张式主缆(5)的端部均设有固定在两侧隧道(1)的顶部隧道锚(8)。

7.根据权利要求5所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述隧道锚(8)均沿所述外张式主缆(5)的曲线走向设置，位于同一隧道(1)侧的所述隧道锚(8)呈外张式间隔设置。

8.根据权利要求7所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述隧道锚(8)为钢筋混凝土隧道式锚碇。

9.根据权利要求1所述的一种桥隧相接外张式主缆悬索桥结构，其特征在于，所述倾斜吊杆(7)的末端设有锚固箱，所述主梁(3)两侧设有风嘴或锚固箱室，所述锚固箱固定在两侧的风嘴或锚固箱室中。