多目标位移状态控制的桥梁限位装置及大跨缆索桥的制作方法

本发明属于桥梁工程领域，尤其涉及一种多目标位移状态控制的桥梁限位装置及大跨缆索桥。

背景技术：

大跨缆索承重桥梁的桥塔设计受控于极限纵风、制动力等纵向荷载，在极限纵风、制动力、活载作用下，桥塔纵向弯矩及位移较大。为了缓解桥塔面内受力，需要限制主梁的纵向位移，防止主梁发生过大的纵向位移。同时，还需要结合如温度作用、抗震变形及受力的需要，使主梁能够满足一定的正常运营的纵向变形的要求。因而，相关技术中，存在如何对主梁的纵向位移进行可靠限位的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种多目标位移状态控制的桥梁限位装置及大跨缆索桥，以解决如何对主梁的纵向位移进行可靠限位的问题。

为解决上述问题，本发明实施例的技术方案是这样实现的：

一种多目标位移状态控制的桥梁限位装置，设置在主梁和桥塔的横梁之间，包括：混凝土挡块，设置在所述横梁上；限位组件，固定安装在所述混凝土挡块上，所述限位组件用于与所述主梁上的梁部挡块牛腿抵触，以能对所述主梁在顺桥方向上的位移进行限位；其中，所述限位组件与所述梁部挡块牛腿间隔设置形成有对所述主梁位移进行限位的第一级限位距离，所述混凝土挡块与所述梁部挡块牛腿间隔设置形成有对所述主梁位移进行限位的第二级限位距离。

优选地，所述混凝土挡块包括：本体，固定在所述横梁上；安装槽，设置在所述本体上，所述安装槽与所述顺桥方向同向延伸；其中，所述限位组件安装在所述安装槽内，且所述限位组件相对的两端在所述顺桥方向上分别超出至所述安装槽的外部。

优选地，所述限位组件包括：水平钢板，设置在所述安装槽内，所述水平钢板通过抗剪销钉与所述混凝土挡块固定连接；止挡件，与所述水平钢板固定连接，所述止挡件相对的两端在所述顺桥方向上延伸，且分别超出至所述安装槽的外部。

优选地，所述混凝土挡块还包括：锚板，设置在所述安装槽内，并通过锚筋与所述本体固定连接，所述水平钢板通过所述抗剪销钉固定安装在所述锚板上。

优选地，所述止挡件包括：竖向钢板，固定连接在所述水平钢板上，所述支撑相对的两端沿所述顺桥方向延伸；两个横向挡板，分别固定连接于所述竖向钢板的两端，所述横向挡板用于与所述梁部挡块牛腿抵触限位；其中，所述第一级限位距离形成在所述横向挡板与所述梁部挡块牛腿之间。

优选地，所述水平钢板上固定连接有两个所述竖向钢板，两个所述竖向钢板间隔设置，两个所述竖向钢板相同的一端与同一个所述横向挡板固定连接。

本发明实施例还提供了一种大跨缆索桥，包括：主梁；桥塔，用于支撑所述主梁，所述主梁设置在所述桥塔的横梁的上方；桥梁支座，设置在所述横梁上，所述桥梁支座的顶端支撑于所述主梁的底部；上述的多目标位移状态控制的桥梁限位装置；梁部挡块牛腿，设置在所述主梁的底部，所述梁部挡块牛腿用于与所述多目标位移状态控制的桥梁限位装置配合以限制所述主梁在顺桥方向上的位移范围；其中，沿所述顺桥方向，所述梁部挡块牛腿至少间隔设置有两个，所述多目标位移状态控制的桥梁限位装置设置在两个所述梁部挡块牛腿之间。

优选地，所述大跨缆索桥还包括：主梁竖向支座垫石，设置在所述横梁上，所述桥梁支座的底部抵压在所述主梁竖向支座垫石上。

优选地，所述大跨缆索桥还包括：主梁抗风支座垫石，设置在所述桥塔上，所述主梁抗风支座垫石用于供挡风支座的安装；其中，所述主梁宽度方向的两侧分别设置有所述主梁抗风支座垫石。

优选地，所述大跨缆索桥还包括：抗震阻尼器，一端连接在所述横梁上，另一端连接在所述主梁上，所述抗震阻尼器用于对所述主梁在所述顺桥方向上的运动提供运动阻力。

本发明实施例所提供的一种多目标位移状态控制的桥梁限位装置，包括混凝土挡块和限位组件，混凝土挡块固定在桥塔的横梁上，限位组件固定安装在混凝土挡块上,限位组件用于与主梁上的梁部挡块牛腿抵触，以能对主梁在顺桥方向上的位移进行限位。而且，限位组件与梁部挡块牛腿之间形成有第一级限位距离，混凝土挡块与梁部挡块牛腿之间形成有第二级限位距离。采用上述设置，实现了通过限位组件的限定，能够将主梁在顺桥方向上的位移限定在第一级限位距离内，不仅能够防止主梁位移过大，而且还能避免将顺桥方向上的作用力过多的传到桥塔的上部，从而减小了桥塔在顺桥方向上发生的弯矩。同时，通过混凝土挡块的限定，能够进一步将主梁的位移限定在第二级限位距离内，从而防止主梁位移过大而将主梁与桥塔之间的其它零件损坏。该多目标位移状态控制的桥梁限位装置具有多重限位功能，可靠实现主梁与桥塔之间位置约束，而且耐久性好，经济效益显著。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置的侧面示意图；

图3是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置的主视图；

图4是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置与梁部挡块牛腿的位置关系示意图；

图5是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置安装在桥塔上的示意图；

图6是本发明实施例提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置安装在桥塔上的另一示意图。

附图标记说明：

1、桥梁限位装置；11、混凝土挡块；111、本体；112、安装槽；113、锚板；114、锚筋；12、限位组件；121、水平钢板；122、止挡件；1221、竖向钢板；1222、横向挡板；123、抗剪销钉；l1、第一级限位距离；l2、第二级限位距离；21、主梁；22、桥塔；23、桥梁支座；24、梁部挡块牛腿；25、主梁竖向支座垫石；26、主梁抗风支座垫石。

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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

如图1和图5所示，本发明实施例提供的一种多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，主要用于在极限纵风、制动力、活载作用或地震等因素下，桥塔22纵向弯矩及位移较大，为了缓解桥塔22面内的受力，需要限制主梁21的纵向位移。因而，在主梁21和桥塔22的横梁之间设置有该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，以能够对主梁21的纵向位移进行限定。其中，上述中的纵向方向和下文中的顺桥方向均是指车辆行驶的方向或是指主梁21的长度方向。

如图1和图2所示，该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1包括混凝土挡块11和限位组件12。混凝土挡块11设置在横梁上，混凝土挡块11通常为钢筋混凝土结构，采用在横梁上现浇而成，并与横梁固定连接成为一体。限位组件12固定安装在混凝土挡块11上，该限位组件12用于与主梁21上的梁部挡块牛腿24(参照图4)抵触，以能对主梁21在顺桥方向上的位移进行限位。具体地，限位组件12通过抗剪销钉固定安装在混凝土挡块11上，并使安装后的位置保持与梁部挡块牛腿24间隔设置，从而在限位组件12和梁部挡块牛腿24之间形成有对主梁21位移进行限位的第一级限位距离l1。而混凝土挡块11与梁部挡块牛腿24之间也保持间隔设置，从而在混凝土挡块11和梁部挡块牛腿24之间形成有对主梁21位移进行限位的第二级限位距离l2。这样设置，通过限位组件12对主梁21运动方位的限定，实现了能够将主梁21在顺桥方向上的位移限定在第一级限位距离l1内，起到不仅能够防止主梁21发生过大的位移作用，而且还能避免将顺桥方向上的作用力过多的传到桥塔22的上部，从而减小了桥塔22在顺桥方向上发生的弯矩，实现了在如极限纵风、制动力、活载位移的因素下对主梁21位移的限制。而当在发生地震等扰动因素较大，产生的作用力超过了将限位组件12固定安装在混凝土挡块11上的抗剪销钉类紧固件所能够承受的承载力而将紧固件剪断的情况下时，此时的限位组件12失去了约束限位的功能，便可通过混凝土挡块11与梁部挡块牛腿24之间的抵触，能够进一步将主梁21的位移限定在第二级限位距离l2内，从而防止主梁21位移进一步过大而造成将主梁21与桥塔22之间的抗震阻尼器损坏的情况发生。并且，在地震结束后，可通过更换紧固件而重新将限位组件12固定安装在混凝土挡块11上，实现了对限位组件12的再次利用，维修更换操作方便性好。

本发明实施例所提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，限位组件12和梁部挡块牛腿24之间位置的限定以及混凝土挡块11和梁部挡块牛腿24之间位置的限定，使该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1具有多重限位功能，能够可靠实现主梁21与桥塔22之间位置约束，而且耐久性好，维修更换操作方便性，经济效益显著。

具体地，该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1的设置，构造合理，部件更换简单，维修简易，理论计算清晰，目标位移状态明确可控，具备多功能，且功能性及耐久性优，具有较突出的经济性。而且，通过设置该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，在梁部挡块牛腿24和混凝土挡块11之间设置填板，便可实现施工期间的临时锁定，使用功能多样。此种多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，满足了大跨缆索桥梁从施工阶段-正常运营状态-地震工况的全阶段、多工况的纵向位移限制功能需求，大幅改善了大跨缆索桥梁桥塔22受力及变形，同时满足了纵向变形要求，社会及经济效益显著、创新度高，具有重要的工程价值。

如图1至图4所示，在本发明实施例中，该混凝土挡块11包括本体111和安装槽112。本体111为钢筋混凝土结构，优选采用现浇的方式形成，并固定在横梁上。所形成的本体111的形状通常为长方体，并将本体111的宽度方向设置成与顺桥方向同向。安装槽112则沿本体111的宽度方向设置，而且将安装槽112的长度方向与顺桥方向同向延伸，使安装槽112的长度尺寸在本体111的宽度上完全延伸。具体地，安装槽112采用向本体111内部凹陷设置的方式形成，从而使设置有安装槽112的本体111的整体形状大致呈“凹”字形。限位组件12安装在安装槽112内，并使限位组件12相对的两端在顺桥方向上分别超出至安装槽112的外部。即采用将限位组件12的长度方向与顺桥方向保持相同的方式安装在安装槽112内，并且使限位组件12相对的两端在顺桥方向上分别超出至安装槽112的外部。此时，在正常状态下，限位组件12的端头与梁部挡块牛腿24之间的距离便为第一级限位距离l1。这样，当主梁21在顺桥方向上发生位移时，便能够使梁部挡块牛腿24最先与限位组件12的端头发生抵触而实现限位。

如图1至图4所示，在一种可能的实施方案中，限位组件12包括水平钢板121和止挡件122。水平钢板121设置在安装槽112内，并且水平钢板121通过抗剪销钉123与混凝土挡块11固定连接。而止挡件122与水平钢板121固定连接，固定连接的方式优选采用全熔透焊接为整体结构。止挡件122相对的两端在顺桥方向上延伸，且分别超出至安装槽112的外部。从而，通过止挡件122与梁部挡块牛腿24发生抵触时而能够实现对主梁21在顺桥方向上的位移进行限位。在本发明实施例中，用于将水平钢板121与混凝土挡块11固定连接的抗剪销钉123其所能够承受的抗剪承载力根据设计内力来选择。水平钢板121上开设有供抗剪销钉123穿过的孔，同时混凝土挡块11内也设置有能够与抗剪销钉123固定连接的构件。通过该抗剪销钉123的固定连接作用，能够将水平钢板121可靠固定安装在混凝土挡块11上。而在当主梁21产生的作用力超过了抗剪销钉123所能够承受的承载力时，抗剪销钉123还可通过发生断裂，使梁部挡块牛腿24与混凝土挡块11接触来进行限位，达到了对主梁21在顺桥方向的位移可靠限制。

如图1至图4所示，在一种可能的实施方案中，混凝土挡块11还包括锚板113。锚板113设置在安装槽112内，并通过锚筋114与本体111固定连接。由于本体111为钢筋混凝土结构浇筑而成，因而采用将锚筋114预埋在本体111内，再进行混凝土的浇筑。通过预埋锚筋114来固定锚板113，增强了锚板113与本体111之间连接的牢固性。在本发明实施例中，采用将锚板113与锚筋114连接后位于本体111表面的设置方式。而且，在锚板113上设置有供抗剪销钉123安装的销孔，抗剪销钉123穿过水平钢板121上的孔再拧入到锚板113上的孔而实现将水平钢板121安装在锚板113上。在具体设置中，抗剪销钉123和锚筋114设置有多个，而分别开设在锚板113和水平钢板121上的孔也设置有多个。而且，锚板113和水平钢板121均为板状构件。

如图1和图2所示，在本发明实施例中，该止挡件122包括竖向钢板1221和两个横向挡板1222。竖向钢板1221通过焊接的方式固定连接在水平钢板121上，而支撑相对的两端沿顺桥方向延伸，并且至少伸出至安装槽112的外部，两个横向挡板1222则分别固定连接于竖向钢板1221的两端，第一级限位距离l1(参照图4)便形成在横向挡板1222与梁部挡块牛腿24之间。具体地，两个横向挡板1222用于与梁部挡块牛腿24抵触，然后通过竖向钢板1221传递阻挡力而实现限位的功能。

如图1和图2所示，在一种可能的实施方案中，采用在水平钢板121上固定连接有两个竖向钢板1221，并将两个竖向钢板1221间隔设置。而且，两个竖向钢板1221相同的一端与同一个横向挡板1222固定连接。

本发明实施例中所提供的多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，通过采用设置有混凝土挡块11和限位组件12，并将限位组件12固定安装在混凝土挡块11上。限位组件12与主梁21上的梁部挡块牛腿24之间形成有第一级限位距离l1，混凝土挡块11与梁部挡块牛腿24之间形成有第二级限位距离l2。这样，通过限位组件12中的横向挡板1222与梁部挡块牛腿24抵触，实现了将主梁21在顺桥方向上的位移限定在第一级限位距离l1内，防止主梁21位移过大，进而避免将顺桥方向上的作用力过多的传到桥塔22的上部，从而，能够减小桥塔22在顺桥方向上发生的弯矩。而通过混凝土挡块11与梁部挡块牛腿24之间的限定，能够进一步将主梁21的位移限定在第二级限位距离l2内，从而防止主梁21位移进一步扩大而将主梁21与桥塔22之间的其它零件损坏。多目标位移状态控制的桥梁限位装置1具备的多重限位功能，实现了对主梁21位移的可靠限定。

如图5和图6所示，本发明实施例中还提供了一种大跨缆索桥，包括主梁21、桥塔22、桥梁支座23、梁部挡块牛腿24和上述的多目标位移状态控制的桥梁限位装置1。主梁21架设在相邻两个桥塔22之间，主梁21的顶面上形成有能够通行的路面。桥塔22设置在施工场地中，用于支撑主梁21；桥塔22可以按需间隔设置有多个，并将主梁21设置在桥塔22的横梁的上方。而桥梁支座23设置在横梁上，并将桥梁支座23的顶端支撑于主梁21的底部，从而，通过桥梁支座23的支撑，使主梁21能够相对横梁悬空设置，而且使主梁21能够相对横梁在顺桥方向上移动，以满足主梁21能够在设计范围内发生形变。梁部挡块牛腿24设置在主梁21的底部，该梁部挡块牛腿24用于与多目标位移状态控制的桥梁限位装置1配合以限制主梁21在顺桥方向上的位移范围，以防止主梁21在顺桥方向发生的位移偏差过大而造成大跨缆索桥整体结构的破坏。具体地，实际设置中，沿顺桥方向，将梁部挡块牛腿24至少间隔设置有两个，而多目标位移状态控制的桥梁限位装置1设置在两个梁部挡块牛腿24之间。这样，当主梁21在顺桥方向上发生反复移动，均能够通过该多目标位移状态控制的桥梁限位装置1来进行限位，确保主梁21的位移变动能够保持在设定的范围内。而且大跨缆索桥通过设有上述的多目标位移状态控制的桥梁限位装置1，能够实现多重位置限定，满足了不同扰动因素下的限位需求，有效保障了大跨缆索桥整体结构的稳定性和使用的安全性。

如图5和图6所示，在本发明实施，大跨缆索桥还包括主梁竖向支座垫石25。主梁竖向支座垫石25设置在横梁上，而且桥梁支座23的底部抵压在所支撑垫石上。这样，通过主梁竖向支座垫石25来增加桥梁支座23在横梁上的受力面积，进而提升对主梁21进行支撑的稳定性。

如图5和图6所示，在本发明实施，大跨缆索桥还包括主梁抗风支座垫石26。主梁抗风支座垫石26设置在桥塔22上，主梁抗风支座垫石26用于供挡风支座的安装，挡风支座用于对主梁21在横向上的位移进行限定。具体设置中，在主梁21宽度方向的两侧分别设置有挡风支座，因而，采用在主梁21宽度方向的两侧分别设置有主梁抗风支座垫石26，通过第二垫石来用于对挡风支座的安装提供支撑，同时也能够增大受力面积，提升支撑的稳定性。

在一种可能的实施方案中，大跨缆索桥还包括抗震阻尼器。抗震阻尼器的一端连接在横梁上，抗震阻尼器的另一端连接在主梁21上。抗震阻尼器用于对主梁21在顺桥方向上的运动提供运动阻力，以能够增强对主梁21在顺桥方向的位移变化的可靠限定。具体设置中，抗震阻尼器可以是弹簧构件或液压构件等。

本发明实施例中，多目标位移状态控制的桥梁限位装置所构成的第一级限位距离l1，采用结合桥塔及基础承载力综合设置，旨在降低运营荷载作用下桥塔纵向弯矩，在汽车荷载+温度作用下等绝大多数工况下，主梁纵向能自由伸缩。当发生较大纵风、温度力、制动力、活载位移等组合下，能够限制主梁纵向位移在一定范围内，避免将纵向力过多的传到塔顶，从而减小桥塔纵向弯矩。而第二级限位距离l2的设置，旨在地震时，当抗剪销钉所承受的剪力超过承载力发生剪断，主梁纵向变为纵漂体系，此时抗震阻尼器发挥作用，达到减隔震的目标。待地震结束后重新安装抗剪销钉，可重新保证运营荷载纵向桥塔受力。而且，在过大的地震作用下，也可以起到防止纵向位移超出抗震阻尼器行程，造成抗震阻尼器破坏的作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。