悬索桥中塔的辅助拉索结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种悬索桥中塔的辅助拉索结构，涉及桥梁结构【技术领域】。针对现有的提高悬索桥鞍缆防滑性能的结构改造，对材料性能、塔顶构造和尺寸等均要求较为严格，难以广泛应用，经济性差的问题。本实用新型中塔顶部索鞍两侧的主缆上设置有一对钢拉索，钢拉索紧密贴合在主缆上，钢拉索的一端锚固在索鞍上，钢拉索的另一端锚固在主缆上。通过在中塔索鞍两侧主缆上对称设置钢拉索，能够减小主缆在活载作用下的不平衡拉力，从而提高主缆与索鞍的抗滑安全系数。
【专利说明】悬索桥中塔的辅助拉索结构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及桥梁结构【技术领域】，特别涉及一种用于悬索桥中塔的辅助拉索结构。
【背景技术】
[0002]悬索桥是以主缆为主要承重结构的大跨度桥梁结构，其因卓著的跨越能力而成为大跨度桥梁中备受青睐的桥型，随着跨度的增大，双塔悬索桥需要建造庞大的锚碇，从而降低了其经济性能。尤其在我国长江中下游地带，土质松软、覆盖层厚且基岩埋深大，锚碇费用过高已成为限制双塔悬索桥发展的瓶颈，相比之下，三塔悬索桥可显著减小主缆拉力和锚碇规模，经济上的优越性不言而喻。
[0003]三塔悬索桥的中塔结构形式是设计的关键之一，中塔结构可分为柔性和刚性两类，当车辆活载在悬索桥的一跨满布而在另一跨空载时，采用柔性中塔会使塔顶位移过大，从而导致悬索桥整体刚度不足，因此，中塔往往设计成刚性塔。然而，刚性中塔在上述偏载工况下，主缆将承受极大的不平衡水平力，中塔顶部主缆和索鞍之间的防滑性能就成为结构设计的关键问题之一。为了提高鞍缆防滑性能，现有的方法有增加主缆和索鞍材料的摩阻系数、增大索鞍切向尺寸、竖向加压、增设辅助受力钢结构等措施，上述方法及结构改造对材料性能、塔顶构造和尺寸等均要求较为严格，难以广泛应用。
[0004]因此，本领域技术人员亟需一种能够广泛应用的悬索桥中塔的辅助受力结构，以提高鞍缆防滑性能。
【发明内容】
[0005]针对现有的提高悬索桥鞍缆防滑性能的结构改造，对材料性能、塔顶构造和尺寸等均要求较为严格，难以广泛应用，经济性差的问题，本实用新型的目的是提供一种悬索桥中塔的辅助拉索结构，通过在中塔索鞍两侧主缆上对称设置钢拉索，能够减小主缆在活载作用下的不平衡拉力，从而提高主缆与索鞍的抗滑安全系数。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:所述中塔顶部索鞍两侧的主缆上设置有一对钢拉索，所述钢拉索紧密贴合在所述主缆上，所述钢拉索的一端锚固在所述索鞍上，所述钢拉索的另一端锚固在所述主缆上。
[0007]优选的，所述钢拉索沿所述中塔的轴线对称设置于所述索鞍的两侧。
[0008]所述钢拉索的靠近所述索鞍的一端通过锚具与所述索鞍锚固连接。
[0009]所述主缆上设有抱箍式索夹，所述钢拉索的远离所述索鞍的一端锚固在所述抱箍式索夹上。
[0010]更佳的，所述钢拉索的最小横截面积Λ A应满足如下计算公式:
[0011](I + Λ X ^^)[；f] < βμθ
Λ+Δ^ T1
[0012]其中，Atl为所述主缆的横截面积；
[0013]T1和T2分别为所述索鞍两侧一跨满布活载，而在另一跨空载时所述主缆的拉力；
[0014][k]为规范要求的鞍缆抗滑安全系数最小值；
[0015]μ为所述主缆与所述索鞍材料的摩阻系数；
[0016]Θ为所述索鞍两侧所述主缆切点间的圆心角。
[0017]优选的，每根所述钢拉索的长度为4m?8m。
[0018]本实用新型的效果在于:本实用新型的悬索桥中塔的辅助拉索结构，克服了现有悬索桥鞍缆防滑措施中对材料性能、塔顶构造和尺寸要求过于严格的弊端，本实用新型钢拉索的一端直接锚固在索鞍上，另一端通过抱箍式索夹固定在主缆上，此时主缆和钢拉索的拉力直接按照轴向分配，受力明确，钢拉索具有较大的轴向刚度，可以“主动”地协助主缆受力，分担和减小主缆在索鞍两侧不对称荷载作用下产生的不平衡水平力，从而提高主缆与索鞍的抗滑安全系数；而且，上述辅助拉索结构的设置不需要更换主缆和索鞍的材料，不需要增加中塔塔顶的结构尺寸，且构造简单，易于施工，具有安全、经济、实用性强的有益效果O
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的悬索桥中塔的辅助拉索结构一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图和具体实施例对本实用新型提出的悬索桥中塔的辅助拉索结构作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，
[0021]仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本实用新型技术方案的限制。
[0022]结合图1说明本实施例的悬索桥中塔的辅助拉索结构，本实施例以三塔两跨悬索桥为例，悬索桥的中塔I为刚性中塔，在中塔I的顶部设置有索鞍2，主缆3是通过索鞍2实现转向的柔性承重构件，主缆3由若干根索股组成，每股索股均由多根镀锌高强钢丝组成。本实用新型索鞍2两侧的主缆3上设置有一对钢拉索(5、5’)，钢拉索(5、5’)紧密贴合在主缆3上，钢拉索(5、5’)的一端锚固在索鞍2上，钢拉索(5、5’)的另一端锚固在主缆3上。
[0023]本实用新型的悬索桥中塔的辅助拉索结构，克服了现有悬索桥鞍缆防滑措施中对材料性能、塔顶构造和尺寸要求过于严格的弊端，本实用新型钢拉索(5、5’)的一端直接锚固在索鞍2上，另一端固定在主缆3上，此时主缆3和钢拉索(5、5’)的拉力直接按照轴向分配，受力明确，钢拉索(5、5’)具有较大的轴向刚度，可以“主动”地协助主缆3受力，分担和减小主缆3在索鞍2两侧不对称荷载作用下产生的不平衡水平力，从而提高主缆3与索鞍2的抗滑安全系数；而且，上述辅助拉索结构的设置不需要更换主缆3和索鞍2的材料，不需要增加中塔I塔顶的结构尺寸，且构造简单，易于施工，具有安全、经济、实用性强的有益效果。
[0024]更佳的，钢拉索(5、5’)沿中塔I的轴线ax对称设置于索鞍2的两侧，能够更好地分担和减小主缆3在索鞍2两侧不对称荷载作用下产生的不平衡水平力。
[0025]进一步的，钢拉索(5、5’)的靠近索鞍2的一端与索鞍2锚固连接，具体来讲，钢拉索(5、5’)的一端穿过索鞍2的锚板通过锚具固定(图中未示出)，上述锚具的具体结构为现有技术内容，此处不再赘述，由于锚具本身具有足够的强度及刚度，能够保证索鞍2和钢拉索(5、5’)安全可靠的连接。
[0026]如图1所示，主缆3上沿中塔I的轴线ax对称设置套设有抱箍式索夹(4、4’)，抱箍式索夹(4、4’)为两个同轴半圆形铸钢机加工构件，其可以夹紧在紧缆后的主缆3上，利用抱箍式索夹(4、4’)的内壁对主缆3之间的摩擦力来确保两者之间不会滑动。与钢拉索(5、5’)和索鞍2的锚固方式类似，钢拉索(5、5’)的另一端穿过抱箍式索夹(4、4’)上方的锚板并通过锚具固定(图中未示出)。
[0027]作为最佳实施例，下面继续结合图1说明上述钢拉索的横截面积△ A需满足的条件，设悬索桥索鞍2两侧一跨满布活载，而在另一跨空载时主缆3的拉力分别为T1和T2,主缆3与索鞍2材料的摩阻系数为μ，索鞍2两侧主缆3切点间的圆心角为θ，Θ可按成桥线形计算，而忽略活载对主缆3线形的影响，则鞍缆抗滑安全系数K为:
[0028]K = μ Θ /In (T2ZT1)公式 I
[0029]设主缆3的横截面积为Atl,《公路悬索桥设计规范》要求的鞍缆抗滑安全系数最小值为[k]，为提高抗滑性能，设需采用的钢拉索(5、5’)的最小横截面积为ΛΑ，此时主缆3拉力减小为T2’，则由上述公式I得出:
[0030][k] = μ θ/In (T2VT1)公式 2
[0031]活载作用下主缆3和钢拉索(5、5’)之间的拉力按照轴向刚度分配，得出:
[0032]Γ2’-1]=(Γ2-Τ；)公式 3
A0+AA
[0033]为使鞍缆抗滑安全系数K小于等于规范要求的最小值[k]，则根据上述公式2及公式3得出钢拉索(5、5’)的最小横截面积△ A应满足如下计算公式:
[0034](I + —~^―- X 2 I)⑷ < βμθ 公式 4
A0+AA T1
[0035]本实施例中三塔两跨悬索桥的主跨为2 X 1080m，钢拉索(5、5’)的最小横截面积Λ A满足上述计算公式4时，其横截面积仅为0.12m2。当不对称荷载在中塔I两侧产生不平衡水平力后，钢拉索(5、5’)可以通过自身的抗拉能力，分担并减小主缆3在索鞍2两侧的不平衡水平力，以减小滑动的风险；而且，钢拉索(5、5’)沿中塔I轴线对称连接于索鞍2的两侧，且钢拉索(5、5’)自身尺寸较小，不需要占用中塔I顶部空间，显然比现有技术更具有安全、经济的优点。
[0036]优选的，每根钢拉索(5、5’)的长度为4m?Sm，此时，钢拉索(5、5’)既便于施工，又能够更为有效地分担主缆3所受的不平衡力。
[0037]上述描述仅是对本实用新型较佳实施例的描述，并非对本实用新型范围的任何限定，本实用新型领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
【权利要求】
1.悬索桥中塔的辅助拉索结构，其特征在于:所述中塔顶部索鞍两侧的主缆上设置有一对钢拉索，所述钢拉索紧密贴合在所述主缆上，所述钢拉索的一端锚固在所述索鞍上，所述钢拉索的另一端锚固在所述主缆上。
2.根据权利要求1所述的辅助拉索结构，其特征在于:所述钢拉索沿所述中塔的轴线对称设置于所述索鞍的两侧。
3.根据权利要求1所述的辅助拉索结构，其特征在于:所述钢拉索的靠近所述索鞍的一端通过锚具与所述索鞍锚固连接。
4.根据权利要求1所述的辅助拉索结构，其特征在于:所述主缆上设有抱箍式索夹，所述钢拉索的远离所述索鞍的一端锚固在所述抱箍式索夹上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的辅助拉索结构，其特征在于:所述钢拉索的最小横截面积△ A应满足如下计算公式: (1+ 為 χΖιζΖι^]<^
A0+ AA T1 其中，Atl为所述主缆的横截面积； T1和T2分别为所述索鞍两侧一跨满布活载，而在另一跨空载时所述主缆的拉力； [k]为规范要求的鞍缆抗滑安全系数最小值； μ为所述主缆与所述索鞍材料的摩阻系数； Θ为所述索鞍两侧所述主缆切点间的圆心角。
6.根据权利要求5所述的辅助拉索结构，其特征在于:每根所述钢拉索的长度为4m?8m ο
【文档编号】E01D19/16GK203947416SQ201420291671
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年6月3日 优先权日:2014年6月3日
【发明者】李扬 申请人:上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司