一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系的制作方法

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体地说是一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系。

背景技术

系杆拱桥起源于19世纪末的欧洲，奥地利人兰格尔提出了刚性系杆柔性拱的系杆拱桥，强调拱肋与吊杆之间的铰接构造，这是现代系杆拱桥的早期形式；尼尔森在此基础上提出采用斜吊杆代替兰格尔的竖直吊杆，可大幅提高结构刚度；1955年挪威人pertveit提出了网状吊杆的概念，与尼尔森体系拱桥相比，网状吊杆体系的斜吊杆至少交叉两次，吊杆数量增多，拱肋和系梁受力更合理，梁拱结构更为纤细。

目前，国内外已经建成了许多网状吊杆拱桥，以日本、美国、德国等国家居多，国内桥梁实例相对较少。国外网状吊杆系杆拱桥一般跨度不大、桥宽较小，斜吊杆承受的恒、活载相对较小，通常采用钢棒、钢筋束或镀锌金属索，直径一般也不超过100mm，与拱肋、主梁的连接构造一般采用节点板作为中间构件。

随着国内经济水平发展，交通流量逐渐增加，新建桥梁的车道规模亦越来越大，双向八车道+人行道、非机动车道同时过河的需求十分常见，部分共轨合建桥梁还同时提供轨道交通过河。与国外网状吊杆系杆拱桥相比，国内桥梁承受活载更大，斜吊杆索力变化更大，活载应力幅更大，斜吊杆疲劳问题更为突出；受桥宽宽度大影响，国内网状吊杆系杆拱桥斜吊杆承受的恒、活载大，斜吊杆规模大，国外网状吊杆系杆拱桥的节点板锚固形式并不适用，斜吊杆锚固构造成为设计需要重点考虑的因素。针对这些因素，开发了一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系，以适应桥梁跨度、桥梁桥宽越来越大的建设需要。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系，包括拱肋、网状吊杆系统和主梁，其特征在于所述网状吊杆系统采用高应力幅斜吊杆组成网状结构，斜吊杆交叉处采用减震索夹连接；斜吊杆在拱肋上采用结构外锚固构造，在主梁上采用锚拉板锚固构造，梁端张拉在结构外操作。

进一步地，斜吊杆相互交叉至少两次，同时应满足应力幅度≥400mpa、应力循环200万次的疲劳性能要求，斜吊杆采用钢绞线或平行钢丝拉索。

进一步地，斜吊杆之间采用减震索夹连接，该减震索夹可实现斜吊杆之间面内相对位移，仅约束两者间面外横向位移。

进一步地，所述减震索夹包括第一索夹和第二索夹，第一索夹的第一侧为半圆形索夹主体，第一索夹的第二侧包括一横向筒体；第二索夹的第一侧设有与所述横向筒体配合的可在所述横向筒体内转动和滑移的移动部，第二索夹的第二侧也为半圆形索夹主体。当两个交叉的吊杆通过该减震索夹连接时，两个吊杆之间可实现转动和顺向相对位移，以达到减震的目的。

进一步地，拱肋横隔板穿过拱肋底板延伸出来，与位于拱肋下方的吊耳板连接，斜吊杆上端设有吊杆叉耳，吊杆叉耳与吊耳板通过销轴连接。

进一步地，斜吊杆梁端锚固构造采用锚拉板，吊杆张拉空间在锚拉板外，锚拉板直接焊于主纵梁顶板上，板厚中心与主梁腹板中心对齐，锚拉板锚固于主梁腹板上，锚拉板上部开孔，孔内设传力管，斜吊杆下端锚头与传力管连接。

进一步地，拱肋由钢箱拱肋、风撑组成，拱肋采用平行布置或提篮布置。

进一步地，主梁采用组合梁结构，由钢梁结构、混凝土桥面板通过剪力键形成组合断面共同承担荷载，钢梁同时承担系梁作用，不另设置预应力系杆。

本发明技术效果在于：

（1）与竖直吊杆系杆拱桥相比，网状吊杆系杆拱桥的斜吊杆活载轴力变化大，有压有拉，活载应力幅则比竖吊杆大。结合国内桥梁桥宽大、活载大特点，提出斜吊杆采用高应力幅钢丝或钢绞线拉索，要求吊杆应满足应力幅度≥400mpa、应力循环200万次的疲劳性能要求，可较好地适应国内桥梁需求。

（2）不同斜吊杆交叉位置采用减震索夹连接，避免吊杆间隙预留过小而造成碰撞。

（3）网状吊杆系杆拱桥主要构件以承受轴力为主，可充分利用结构材料，拱肋可设计得十分纤细，将拱上吊杆锚固构造在放拱肋外，避免了因吊杆锚固构加大拱肋尺寸。

（4）梁上锚固构造采用锚拉板形式，吊杆张拉放在结构外进行。一方面，梁上锚固构造可做得比较简洁、美观；另一方面，避免钢梁内锚固的顶板开孔，提高结构耐久性。

该体系可充分利用网状系杆拱桥结构刚度大、受力性能好、景观性能优等特点，针对国内桥梁恒、活载较大的现状，提出吊杆采用疲劳性能好的高应力幅钢丝或钢绞线拉索，吊杆交叉处采用减震索夹连接，吊杆在拱上结构外锚固，吊杆梁上锚固构造采用低开孔锚拉板，结构外张拉吊杆。吊杆锚固构造简洁、美观，吊杆张拉施工方便，在经济性、耐久性、施工便利性、桥梁景观、行车舒适性等诸方面均有较高推广价值，对今后类似工程具有开拓意义。

附图说明

图1为本发明一实施例的总体布置图。

图2为高应力幅拉索的构造图。

图3为连接交叉吊杆间的减震索夹示意。

图4为拱上锚固构造示意图。

图5为图4的侧视图。

图6为梁上锚固构造示意图。

图7为图6的侧视图。

图中包括：拱肋1、主梁2、拉索3、减震索夹4、拉索与拱肋连接部5、拉索与主梁连接部6、叉耳7、锚拉板底部钢垫板8、下端锚头9、销轴10、吊耳板11、拱肋吊耳板12、拱肋底板13、锚拉板14、主纵梁顶板15、主梁腹板16。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种高应力幅网状吊杆系杆拱体系作进一步详细说明。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，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的；所述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明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。

某大桥为网状吊杆组合梁系杆拱桥（见图1），斜吊杆采用高应力幅拉索（见图2），吊杆间采用减震索夹进行连接（见图3），拱上锚固构造采用吊耳板形式（见图4、图5），梁上锚固构造采用锚拉板形式（附图6、图7）。

具体构造为：①网状吊杆倾斜角度30°，交叉四次，采用高应力幅拉索3，其疲劳性能满足应力幅度不小于400mpa，应力循环200万次，吊杆上端的叉耳7通过销轴10与拱肋吊耳板12连接，下端锚头9与锚拉板底部钢垫板8连接（见附图2）；②斜吊杆交叉处的拉索3采用减震索夹4连接，减震索夹4的中心距350mm，减震索夹4仅约束交叉吊杆间面外横向位移，交叉吊杆间的万向转动、顺向相对位移均不受约束（见图3）；③吊杆在拱肋横隔板12处锚固，拱肋横隔板12穿过拱肋底板13延伸出来，与吊耳板11连接，吊耳板11厚度120mm，吊耳板11与吊杆叉耳7通过销轴10连接（见图2.、图4、图5）；④吊杆梁端锚固构造采用锚拉板14形式，锚拉板14直接焊于主纵梁顶板15上，板厚中心与主梁腹板16中心对齐，主受拉板板厚50mm，传力管17壁厚36mm，长1200mm。锚拉板14锚固于主梁腹板16上，锚拉板开孔高度≤500mm（见附图6、图7）。

具体地，如图3所示，所述减震索夹包括第一索夹和第二索夹，第一索夹由两部分组成，第一部分为一个半圆形索夹主体，半圆形索夹主体的两侧分设连接部，第二部分包括一横向筒体，该横向筒体一端的两侧分别设有圆弧形索夹部，圆弧形索夹部的外侧则设置连接部，第一索夹两部分的连接部对应设置，通过螺栓连接形成整体，将拉索固定在第一部分的半圆形索夹主体和第二部分的圆弧形索夹部之间；第二索夹也由两部分组成，第一部分包括一移动部，该可移动部位于第一索夹的横向筒体内，可在所述横向筒体内转动，并可沿横向筒体滑移，该移动部的两侧分设圆弧形索夹部，圆弧形索夹部的外侧设置连接部，第二索夹的第二部分也为半圆形索夹主体，该半圆形索夹主体的两侧分设连接部，第二索夹的两部分的连接部对应设置，通过螺栓连接成整体，将拉索固定在第二部分的半圆形索夹主体和第一部分的圆弧形索夹部之间。当两个交叉的吊杆通过该减震索夹连接时，两个吊杆之间可实现转动和顺向相对位移，以达到减震的目的。进一步地，该移动部为活塞状，横向筒体的端部设限位，所述活塞状移动部固定在横向筒体内，可沿横向筒体转动和滑移，但是不能脱出横向筒体外。