技术领域
本发明涉及悬索桥，具体是一种多层桥面的悬索桥。
背景技术：
悬索桥指的是以通过索塔悬挂并锚固于两岸（或桥两端）的主缆作为上部结构主要承重构件的桥梁，其桥面动、静荷载是通过桥面与主缆之间连接的吊索传递给主缆的，再由主缆传递给悬挂它的索塔，因而在悬索桥的结构中，主缆是主要的承重构件，索塔是重要的支撑构件。
传统的悬索桥桥面通常采用的是单层结构设计，即只有一层桥面，人、畜、车等都是在同一桥面上进行顺、逆向穿行。随着社会经济的飞速发展及交通安全意识的提高，近年来，各种功能和景观效应的双层桥面悬索桥已越来越多的出现在桥梁建设、应用中，这些双层桥面悬索桥虽然具有各自不同的实用功能及靓丽外观，但其主体的承重构造却是一致的，如图1所示，它们是将两根主缆5通过索塔7上的索鞍6悬挂成抛物线状，上层桥面1的两侧分别通过多根吊索4与两根主缆5对应连接，下层桥面2通过多根层间连接机构3连接在上层桥面1上，其载荷的传递过程是，下层桥面2上的动、静载荷通过层间连接机构3传递给上层桥面1，上层桥面1上的动、静载荷及所受的下层桥面2载荷一并通过吊索4传递给主缆5，主缆5将所受载荷通过索鞍6传递给索塔7。透过前述结构及载荷传递过程可以清楚的看出：两根主缆需要承受上、下层桥面上的所有载荷，上层桥面需要承受下层桥面的所有载荷。这使得上层桥面的刚性强度得远远大于下层桥面的刚性强度，从而造成上层桥面的制造成本大幅增加，导致整个悬索桥的建设成本高昂；若为了实现其它的多种功能，悬索桥采用三层或四层等多层桥面，那么由下到上，各层桥面的刚性强度呈梯次翻倍增加，从而会使整个悬索桥的建设成本进一步大幅增加，况且这种结构的多层桥面也不利于悬索桥的安全保障，存在一定的安全隐患。
技术实现要素：
本发明的目的在于：针对上述现有技术的不足，提供一种能够大幅降低整体建设成本、安全性得到有效保障的多层桥面悬索桥。
本发明采用的技术方案是：一种多层桥面悬索桥，包括多层桥面、主缆和索塔，所述主缆的数量与所要架设桥面的层数相对应，根据悬索桥桥面架设宽度，这些主缆以单组或多组方式沿着悬索桥架设方向通过索塔悬挂，根据各层桥面架设高度的要求，索塔将每组中的各主缆悬挂成不同弧度的抛物线或悬链线，每层桥面与适配弧度的主缆相对应，对应的桥面和主缆之间通过多根吊索连接在一起。
所述索塔悬挂的各主缆在竖向方向上相互错开。
所述索塔顶部安装有悬挂各主缆的索鞍，各主缆通过填充锌块在同一索鞍内固定。
所述索塔顶部还安装有多个对各主缆转向分离的转向机构。
所述转向机构主要由鞍形体、压紧梁、支架和转向底座构成，鞍形体通过支架倒置在转向底座上方，压紧梁设在鞍形体的鞍槽口上。
所述转向机构的转向底座通过多根锁紧螺杆固定在索鞍的索鞍底座上，转向机构与索鞍能够同步移动。
本发明的有益效果是：各层桥面通过吊索与对应的主缆形成连接，连接结构简单，施工方便，每层桥面上的动、静载荷通过吊索直接、清晰的传递给主缆，每层桥面的刚性强度只需根据自身所要承载的动、静载荷而设计，无需额外考虑“载荷传递桥梁”所带来的刚性强度要求，从而大幅降低了每层桥面的制造成本，整个悬索桥的建设成本得到了有效控制，同时这种采用多根主缆支撑形成的多层桥面具有很高的支撑强度，有利于保障悬索桥的安全性；此外，本发明与现有结构的多层桥面悬索桥相比，在总载荷未变化的前提下，本发明所采用的多根主缆制造材料用量与现有结构的两根主缆制造材料用量一致，换句话说，也就是本发明的总载荷与现有结构的总载荷在一致的情况下，二者的主缆用量也是一致的，但本发明消除了现有结构的上层桥面因载荷传递而增加的刚性强度设计，从而大幅降低了悬索桥的整体建设成本。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是现有的双层桥面悬索桥结构示意图。
图2是本发明的一种结构示意图。
图3是图2上的索鞍结构示意图。
图4是图2上的索鞍与转向机构的组合结构示意图。
图中代号含义：1—上层桥面；2—下层桥面；3—层间连接机构；4—吊索；4-1—上层吊索；4-2—下层吊索；5—主缆；5-1—上层主缆；5-2—下层主缆；6—索鞍；7—索塔；8—填充锌块；9—转向机构；10—转向底座；11—锁紧螺杆；12—索鞍底座。
具体实施方式
实施例1
参见图2至图4：本发明包括上层桥面1（主要由刚性梁、支撑构件及面板等构成）、下层桥面2（主体结构同上层桥面1）、主缆和索塔7。其中，主缆的数量是所要架设桥面的层数的两倍，本实施例采用双层桥面，即主缆的数量为四根；根据悬索桥桥面的架设宽度，这四根主缆分成两组，每组两根主缆，两组主缆分别对应在悬索桥桥面的两侧，用作对悬索桥的两侧进行支撑；根据上层桥面1和下层桥面2的架设高度要求，每组中的两根主缆沿着悬索桥的架设方向，通过索塔7悬挂成不同弧度的抛物线；上层桥面1的两侧分别对应两根上层主缆5-1，上层桥面1的两侧分别通过多根上层吊索4-1（包含吊索本体及索夹等构件）与对应的上层主缆5-1连接在一起，即上层桥面1的一侧对应一根上层主缆5-1；下层桥面2的两侧分别对应两根下层主缆5-2，下层桥面2的两侧分别通过多根下层吊索4-2（主体结构同上层吊索4-1）与对应的下层主缆5-2连接在一起，即下层桥面1的一侧对应一根下层主缆5-2。以此使上层桥面1上的动、静载荷通过上层吊索4-1直接、清晰的传递给上层主缆5-1，下层桥面2上的动、静载荷通过下层吊索4-2直接、清晰的传递给下层主缆5-2，上层桥面1和下层桥面2之间相互独立，上层桥面1无需为下层桥面2充当“载荷传递桥梁”；当然，为了景观造型或上层桥面1和下层桥面2之间定位，可以考虑在上层桥面1和下层桥面2之间设置不传递载荷的立柱等构件。由于前述的上层桥面1和下层桥面3通过各自对应的主缆形成了结构支撑，这种直接通过主缆支撑的结构强度很高，有利于保障悬索桥的安全性。
上述索塔7的顶部安装有索鞍6，该索鞍6用作对每一组中的两根主缆进行悬挂和伸展方向布置，两根主缆通过填装在索鞍6内的填充锌块8在同一索鞍6内进行固定、伸展方向布置，具体的伸展方向布置是，要求两根主缆在竖向方向上相互错开，即两根主缆的轴线在垂直方向的延伸线不处在同一平面内，且两根延伸线之间具有等于或大于主缆直径的距离，以此避免上层桥面1和上层主缆5-1之间连接的上层吊索4-1与下层桥面2和下层主缆5-2之间连接的下层吊索4-1发生干涉。
为了能够方便的布置同一索鞍6悬挂的两根主缆，在索塔7顶部还安装有一个对上层主缆5-1转向分离的转向机构9。该转向机构9由鞍形体、压紧梁、支架和转向底座10构成，鞍形体通过支架倒置在转向底座10上方，鞍形体的具体倒置角度根据具体要求而定，压紧梁设在鞍形体的鞍槽口上，用作压紧上层主缆5-1。为了方便对索鞍6和转向机构9进行同步移动操作，转向机构9的转向底座10通过多根锁紧螺杆11（也可以采用支架代替）固定在索鞍6的索鞍底座12上。
实施例2
本发明包括上层桥面（主要由刚性梁、支撑构件及面板等构成）、下层桥面（主体结构同上层桥面）、主缆和索塔。其中，主缆的数量与所要架设桥面的层数相同，本实施例采用双层桥面，即主缆的数量为两根；根据悬索桥桥面的架设宽度，这两根主缆形成一组，即单组，单组主缆对应在悬索桥桥面的中线上方，用作对悬索桥进行支撑；根据上层桥面和下层桥面的架设高度要求，单组中的两根主缆沿着悬索桥的架设方向，通过索塔悬挂成不同弧度的悬链线；上层桥面的中线对应下层主缆，上层桥面的两侧分别通过多根上层吊索（包含吊索本体及索夹等构件）与对应的下层主缆连接在一起；下层桥面的中线对应上层主缆，下层桥面的两侧分别通过多根下层吊索（主体结构同上层吊索）与对应的上层主缆连接在一起，鉴于该悬索桥结构的特殊性，要求下层桥面的宽度需大于上层桥面宽度，以此使悬索桥的截面形成两个三角形，上层桥面和两侧的上层吊索构成小三角形，下层桥面和两侧下层吊索构成大三角形，大三角形将小三角形包含在内。上层桥面上的动、静载荷通过上层吊索直接、清晰的传递给下层主缆，下层桥面上的动、静载荷通过下层吊索直接、清晰的传递给上层主缆，上层桥面和下层桥面之间相互独立，上层桥面无需为下层桥面充当“载荷传递桥梁”；当然，为了景观造型或上层桥面和下层桥面之间定位，可以考虑在上层桥面和下层桥面之间设置不传递载荷的立柱等构件。由于前述的上层桥面和下层桥面通过各自对应的主缆形成了结构支撑，这种直接通过主缆支撑的结构强度很高，有利于保障悬索桥的安全性。
上述索塔的顶部安装有索鞍，该索鞍用作对单组中的两根主缆进行悬挂和伸展方向布置，两根主缆通过填装在索鞍内的填充锌块在同一索鞍内进行固定、伸展方向布置，具体的伸展方向布置是，要求两根主缆在竖向方向上相互错开，即两根主缆的轴线在垂直方向的延伸线不处在同一平面内，且两根延伸线之间具有等于或大于主缆直径的距离，以此避免上层桥面和下层主缆之间连接的上层吊索与下层桥面和上层主缆之间连接的下层吊索发生干涉。
为了能够方便的布置同一索鞍悬挂的两根主缆，在索塔顶部还安装有一个对上层主缆转向分离的转向机构。该转向机构由鞍形体、压紧梁、支架和转向底座构成，鞍形体通过支架倒置在转向底座上方，鞍形体的具体倒置角度根据具体要求而定，压紧梁设在鞍形体的鞍槽口上，用作压紧上层主缆。为了方便对索鞍和转向机构进行同步移动操作，转向机构的转向底座通过多根锁紧螺杆（也可以采用支架代替）固定在索鞍的索鞍底座上。
实施例3
本发明包括上层桥面（主要由刚性梁、支撑构件及面板等构成）、中层桥面（主体结构同上层桥面）、下层桥面（主体结构同上层桥面）、主缆和索塔。其中，主缆的数量是所要架设桥面的层数的两倍，本实施例采用三层桥面，即主缆的数量为六根；根据悬索桥桥面的架设宽度，这六根主缆分成两组，每组三根主缆，两组主缆分别对应在悬索桥桥面的两侧，用作对悬索桥的两侧进行支撑；根据上层桥面、中层桥面和下层桥面的架设高度要求，每组中的三根主缆沿着悬索桥的架设方向，通过索塔悬挂成不同弧度的抛物线；上层桥面的两侧分别对应两根上层主缆，上层桥面的两侧分别通过多根上层吊索（包含吊索本体及索夹等构件）与对应的上层主缆连接在一起，即上层桥面的一侧对应一根上层主缆；中层桥面的两侧分别对应两根中层主缆，中层桥面的两侧分别通过多根中层吊索（主体结构同上层吊索）与对应的中层主缆连接在一起，即中层桥面的一侧对应一根中层主缆；下层桥面的两侧分别对应两根下层主缆，下层桥面的两侧分别通过多根下层吊索（主体结构同上层吊索）与对应的下层主缆连接在一起，即下层桥面的一侧对应一根下层主缆。以此使上层桥面上的动、静载荷通过上层吊索直接、清晰的传递给上层主缆，中层桥面上的动、静载荷通过中层吊索直接、清晰的传递给中层主缆，下层桥面上的动、静载荷通过下层吊索直接、清晰的传递给下层主缆，上层桥面和中层桥面之间、中层桥面和下层桥面之间、上层桥面和下层桥面之间均相互独立；当然，为了景观造型或上层桥面、中层桥面和下层桥面之间定位，可以考虑在上层桥面、中层桥面和下层桥面之间设置不传递载荷的立柱等构件。由于前述的上层桥面、中层桥面和下层桥面通过各自对应的主缆形成了结构支撑，这种直接通过主缆支撑的结构强度很高，有利于保障悬索桥的安全性。
上述索塔的顶部安装有索鞍，该索鞍用作对每一组中的三根主缆进行悬挂和伸展方向布置，三根主缆通过填装在索鞍内的填充锌块在同一索鞍内进行固定、伸展方向布置，具体的伸展方向布置是，要求三根主缆在竖向方向上相互错开，即三根主缆的轴线在垂直方向的延伸线不处在同一平面内，且相邻两根延伸线之间具有等于或大于主缆直径的距离，以此避免上层吊索、中层吊索和下层吊索之间相互发生干涉。
为了能够方便的布置同一索鞍悬挂的三根主缆，在索塔顶部还安装有两个个对上层主缆和中层主缆分别转向分离的转向机构。该转向机构由鞍形体、压紧梁、支架和转向底座构成，鞍形体通过支架倒置在转向底座上方，鞍形体的具体倒置角度根据具体要求而定，压紧梁设在鞍形体的鞍槽口上，用作压紧转向分离的主缆。为了方便对索鞍和转向机构进行同步移动操作，转向机构的转向底座通过多根锁紧螺杆（也可以采用支架代替）固定在索鞍的索鞍底座上。