一种斜拉悬索协作体系桥的制作方法

本申请涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种斜拉悬索协作体系桥。

背景技术：

斜拉悬索协作体系是一种集合了斜拉桥和悬索桥两者优势的新型结构体系，可以保证在结构具有更大跨度的同时提高结构的整体受力性能。目前，斜拉悬索协作体系桥梁一般会设置吊杆和斜拉索的交叉区段，这样可以在解决端吊杆疲劳问题的同时使得结构刚度变化匀顺，改善主梁受力。钢桁梁相对于钢箱梁拥有优异的整体与局部刚度，因此是大跨度公铁合建桥梁的首选。

相关技术中，钢桁梁斜拉桥斜拉索和悬索桥吊杆一般都锚固于主桁节点上。将钢桁梁用于斜拉悬索协作体系中时，斜拉悬索交叉区段吊杆和斜拉索如果按常规钢桁梁斜拉桥或悬索桥的索梁锚固形式，则锚固位置和索体之间存在空间受限或者相互冲突的问题，通常有以下两种解决方式：

(1)主缆布置为空间缆索，或者移动主缆在桥塔上的锚固点位置，交叉索区段斜拉索和吊杆均锚固在主梁同一个节点上；

(2)主梁节点处外伸锚固牛腿，将斜拉索或吊杆锚固于牛腿上。

但是，对于第一种方式，若移动主缆在桥塔上的锚固点位置，会使得锚固点距离塔柱中心较远，塔柱承受较大的偏心弯矩，塔柱及上横梁受力不合理，从而增加主塔结构规模，且存在锚固区受力过大、传力过于复杂的问题，对结构安全不利，若主缆布置为空间缆索，会增大施工难度，增加施工临时设置，增加工程造价；对于第二种方式，如果将吊杆或者斜拉索锚固于主梁外伸牛腿上，会增大主梁腹杆及桥面横梁受力，增加用钢量。同时，上述两种方式使得交叉区吊杆和斜拉索恒载内力相对偏小，容易产生疲劳问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷之一，本申请的目的在于提供一种斜拉悬索协作体系桥以解决相关技术中斜拉悬索协作体系桥受力不合理及工程造价高的问题。

为达到以上目的，本申请提供了一种斜拉悬索协作体系桥，其包括沿顺桥向布置的至少两个桥塔、以及连接多个桥塔的主缆和主梁，上述主梁位于两个桥塔之间的部分包括：

斜拉区梁段，其设有两段，分别靠近一个桥塔设置，上述斜拉区梁段通过斜拉区斜拉索连接邻近的桥塔；

交叉区梁段，其设有两段，且分别连接一个斜拉区梁段，上述交叉区梁段通过交叉区斜拉索与邻近的桥塔连接，并通过交叉区吊杆与上述主缆连接，每个交叉区斜拉索和每个交叉区吊杆分别锚固于交叉区梁段的不同上弦节点处；

悬索区梁段，其位于两个交叉区梁段之间，上述悬索区梁段通过悬索区吊杆连接上述主缆。

一些实施例中，主梁包括相互平行设置的上弦杆和下弦杆、以及连接上述上弦杆和下弦杆的多个腹杆，上述上弦杆、腹杆和下弦杆构成三角形桁架，上述上弦节点为上弦杆与腹杆的连接处，上述腹杆与下弦杆的连接处为下弦节点。

一些实施例中，斜拉区梁段和悬索区梁段中，相邻下弦节点之间的距离相同，且大于上述交叉区梁段中相邻下弦节点之间的距离。

一些实施例中，两个上述上弦杆之间通过上横梁连接，两个上述下弦杆之间通过下横梁连接。

一些实施例中，交叉区梁段包括多个相互间隔设置的吊杆节段和斜拉索节段，每个吊杆节段至少锚固有一个交叉区吊杆，每个斜拉索节段至少锚固有一个交叉区斜拉索。

一些实施例中，斜拉索节段设有用于锚固交叉区斜拉索的斜拉索锚固结构，上述吊杆节段设有用于锚固交叉区吊杆的吊杆锚固结构。

一些实施例中，每个吊杆节段由一个交叉区吊杆提供支撑，每个斜拉索节段由一个交叉区斜拉索提供支撑，上述斜拉索锚固结构和吊杆锚固结构相互间隔设置。

一些实施例中，上述主缆的两端均向外延伸至上述桥塔的外侧，并锚固于锚锭。

一些实施例中，上述主梁下设有用于支撑主梁的两个边墩，两个边墩位于上述主梁的两端。

一些实施例中，上述主梁下还设有用于支撑主梁的辅助墩，且辅助墩位于一个边墩与该边墩相对的桥塔之间。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请的斜拉悬索协作体系桥，由于主梁位于两个桥塔之间的中跨部分包括两个斜拉区梁段、两个交叉区梁段和一个悬索区梁段，悬索区梁段位于两个交叉区梁段之间，两个交叉区梁段的相对外侧分别连接一个斜拉区梁段，其中，斜拉区梁段通过斜拉区斜拉索连接邻近的桥塔，悬索区梁段通过悬索区吊杆连接主缆，交叉区梁段通过交叉区斜拉索与邻近的桥塔连接，并通过交叉区吊杆与主缆连接，且每个交叉区斜拉索和每个交叉区吊杆分别锚固在交叉区梁段的不同上弦节点处，即交叉区斜拉索和交叉区吊杆在交叉区梁段上的锚固点不在同一个上弦节点上，因此，不仅可简化交叉区斜拉索和交叉区吊杆在主梁上的锚固结构，使主梁和桥塔受力合理，还可降低工程造价，避免了交叉区斜拉索和交叉区吊杆集中锚固于上弦节点处，造成受力不合理的问题，以及避免采用外伸牛腿横向错开锚固的形式。

附图说明

图1为本申请实施例中斜拉悬索协作体系桥的主视图；

图2为本申请实施例中交叉区吊杆和交叉区斜拉索的锚固示意图；

图3为图1中a-a截面的示意图；

图4为图1中b-b截面的示意图；

图5为本申请实施例中交叉区梁段的局部示意图；

图6为本申请实施例中交叉区斜拉索和交叉区吊杆相互间隔锚固的示意图。

附图标记：

1、桥塔；2、主缆；3、主梁；31、上弦杆；32、下弦杆；33、腹杆；34、上横梁；35、下横梁；4、斜拉区斜拉索；5、悬索区吊杆；6、交叉区斜拉索；61、斜拉索锚固结构；7、交叉区吊杆；71、吊杆锚固结构；8、边墩；9、辅助墩。

具体实施方式

为了使本申请的目的、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。

本申请实施例提供一种斜拉悬索协作体系桥，以解决相关技术中斜拉悬索协作体系桥受力不合理及工程造价高的问题。

如图1所示，本申请实施例的斜拉悬索协作体系桥，适用于超大跨径的公铁合建的双层协作体系桥梁。

该斜拉悬索协作体系桥包括沿顺桥向布置的至少两个桥塔1、以及连接多个桥塔1的主缆2和主梁3，上述主梁3位于两个桥塔1之间的部分包括斜拉区梁段、交叉区梁段和悬索区梁段。

斜拉区梁段设有两段，两段斜拉区梁段分别靠近一个桥塔1设置，上述斜拉区梁段通过斜拉区斜拉索4连接邻近的桥塔1。

交叉区梁段设有两段，两个交叉区梁段分别连接一个斜拉区梁段，上述交叉区梁段通过交叉区斜拉索6与邻近的桥塔1连接，并通过交叉区吊杆7与上述主缆2连接，每个交叉区斜拉索6和每个交叉区吊杆7分别锚固于交叉区梁段的不同上弦节点处。

悬索区梁段位于两个交叉区梁段之间，上述悬索区梁段通过悬索区吊杆5连接上述主缆2。

本申请的斜拉悬索协作体系桥，由于主梁位于两个桥塔之间的中跨部分依次为斜拉区梁段、交叉区梁段、悬索区梁段、交叉区梁段和斜拉区梁段，斜拉区梁段通过斜拉区斜拉索连接邻近的桥塔，悬索区梁段通过悬索区吊杆连接主缆，交叉区梁段通过交叉区斜拉索与邻近的桥塔连接，并通过交叉区吊杆与主缆连接，且每个交叉区斜拉索和每个交叉区吊杆分别锚固在交叉区梁段的不同上弦节点处，即交叉区斜拉索和交叉区吊杆在交叉区梁段上的锚固点不在同一个上弦节点上，因此，不仅可简化交叉区斜拉索和交叉区吊杆在主梁上的锚固结构，使主梁和桥塔受力合理，还可降低工程造价，避免了交叉区斜拉索和交叉区吊杆集中锚固于上弦节点处，造成受力不合理的问题，以及避免采用外伸牛腿横向错开锚固的形式。

如图2所示，本实施例中，主梁3为上下分层布置的钢桁梁，悬索区吊杆5、交叉区吊杆7、斜拉区斜拉索4和交叉区斜拉索6均锚固在上层桥面。

具体地，上述主梁3包括相互平行设置的上弦杆31和下弦杆32、以及连接上述上弦杆31和下弦杆32的多个腹杆33，上弦杆31、腹杆33和下弦杆32构成三角形桁架，即相邻两个腹杆33与上述上弦杆31之间构成三角形，且相邻两个腹杆33与下弦杆32之间构成三角形，上述上弦节点为上弦杆31与腹杆33的连接处，上述腹杆33与下弦杆32的连接处为下弦节点。

优选地，上述斜拉区梁段和上述悬索区梁段中，相邻下弦节点之间的距离相同，且与交叉区梁段中相邻下弦节点之间的距离不同。通过调整交叉区梁段中相邻下弦节点之间的距离，可增强索面布置及整体的协调性，也可使得交叉区梁段的交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6受力匀顺，避免出现交叉区吊杆7或交叉区斜拉索6内力卸载为零的情况，也可以解决交叉区吊杆7或交叉区斜拉索6的疲劳及交叉区斜拉索6刚度偏弱的问题。

本实施例中，上述斜拉区梁段中相邻下弦节点之间的距离大于上述交叉区梁段中相邻下弦节点之间的距离。

具体地，以上述斜拉区梁段中，相邻下弦节点之间的距离为第一节间长度，以上述悬索区梁段中，相邻下弦节点之间的距离为第二节间长度，交叉区梁段中相邻下弦节点之间的距离为第三节间长度，第一节间长度与第二节间长度相同，且均大于第三节间长度，因此，主梁3的交叉区梁段相对于斜拉区梁段和悬索区梁段为变节间布置。

可选地，以交叉区梁段的长度为l，共有n个节间(n个上弦节点和n个下弦节点)，每个节间的长度可相同或不同，具体根据桥梁受力计算确定。

如图3和图4所示，本实施例中，两个上弦杆31相互平行设置，两个下弦杆32相互平行设置，上述上弦杆31之间通过上横梁34连接，两个上述下弦杆32之间通过下横梁35连接。

优选地，上述交叉区梁段包括多个相互间隔设置的吊杆节段和斜拉索节段，每个吊杆节段至少锚固有一个交叉区吊杆7，每个斜拉索节段至少锚固有一个交叉区斜拉索6。即上述交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6纵向错开布置，且交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6的错开节间数均大于或等于1。其中，在保持交叉区梁段长度及相对位置不变的情况下，将交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6的锚固点错开布置，可减少交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6的数量以及对应的锚固结构的数量，也可以减小边跨跨度，降低工程规模。

进一步地，上述斜拉索节段设有用于锚固交叉区斜拉索6的斜拉索锚固结构61，上述吊杆节段设有用于锚固上述交叉区吊杆7的吊杆锚固结构71，且每个斜拉索锚固结构61和吊杆锚固结构71分别位于交叉区梁段的不同上弦节点处。由于取消了外伸锚固牛腿，因此，可减小桥面上横梁34以及腹杆33的受力，节约工程造价。

如图5所示，进一步地，以每个吊杆节段锚固的交叉区吊杆7的数量为n，每个斜拉索节段锚固的交叉区斜拉索6的数量为m。

当每个吊杆节段锚固一个交叉区吊杆7(n＝1)，且每个斜拉索节段锚固的交叉区斜拉索6的数量m大于一时，则交叉区吊杆7数减少，交叉区斜拉索6根数大于交叉区吊杆7根数，此时边跨负反力增大，中跨刚度也相应增加。

当每个斜拉索节段锚固一个交叉区斜拉索6(m＝1)，且每个吊杆节段锚固的交叉区吊杆7的数量n大于一时，则交叉区斜拉索6根数减少，交叉区吊杆7根数大于交叉区斜拉索6根数，此时边跨负反力减小，中跨刚度也相应减小。

合理的设计目标是主梁3刚度大同时边跨负反力小，因此通过选取不同的n和m的取值组合计算中跨刚度和边跨负反力，当某个取值组合对应的边跨负反力和中跨刚度满足设计期望值时，即可确定n和m取值。

如图6所示，本实施例中，每个吊杆节段由一个交叉区吊杆7提供支撑，每个斜拉索节段由一个交叉区斜拉索6提供支撑，上述斜拉索锚固结构61和吊杆锚固结构71相互间隔设置。

本实施例中，上述主缆2的两端均向外延伸至上述桥塔1的外侧，并锚固于锚锭。

进一步地，上述主梁3下设有用于支撑主梁3的两个边墩8，两个边墩8位于上述主梁3的两端。优选地，上述主梁3下还设有用于支撑主梁3的辅助墩9，且辅助墩9位于一个边墩8与该边墩8相对的桥塔1之间。因此，本实施例中，主梁3由悬索区吊杆5、交叉区吊杆7、斜拉区斜拉索4、交叉区斜拉索6、边墩8以及辅助墩9提供支撑。

本实施例的斜拉悬吊协作体系桥，构造简单，传力明确，且易于施工，不仅提高了交叉区梁段交叉区吊杆7和交叉区斜拉索6的利用效率，减小了短边跨下的负反力，同时还可减少交叉区吊杆7或交叉区斜拉索6的用量，节约工程造价。

本申请不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

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