[发明专利]控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系。

背景技术

斜拉桥是一种现代桥型，经济性好，适应性广，现在已发展成为大跨桥梁的主流桥型。斜拉桥的结构体系直接关系桥梁的总体设计、结构安全及功能的实现。大跨斜拉桥结构轻柔、阻尼低，对汽车、温度、大风和地震等静力和动力作用十分敏感。

国内外对斜拉桥的结构体系开展了非常广泛的研究工作，但大部分集中在纵向结构体系及其关键装置的研究，并且经过多年研究与实践，该问题已得到初步解决。然而，目前对横向结构体系的研究相对较少。以往研究表明，适宜的纵向结构体系对控制桥梁的纵向位移及内力响应有较好效果，但无法减小桥梁的横向位移及内力响应。因此，相比于纵向结构体系，斜拉桥的横向结构体系显得更为复杂。

通常，在斜拉桥的横向结构体系中，在主梁与桥塔之间设置横向抗风支座，在主梁与辅助墩、主梁与过渡墩之间设置横向限位支座或适当的限位装置。横向抗风支座、横向限位支座或限位装置等均为横向刚性支撑，在横向大风、地震等作用下，上述横向刚性支撑往往会引起主梁与桥塔的塔柱、主梁与辅助墩的横向限位支座或限位装置、主梁与过渡墩的横向限位支座或限位装置之间发生碰撞，并制约了主梁与桥塔、辅助墩、过渡墩的相对运动，这种刚性约束体系通常使得斜拉桥的横向位移和内力响应非常大，从而引发主梁、辅助墩和过渡墩的安全隐患。

为了提高斜拉桥在汽车、温度、大风和地震等静力和动力作用下的横向受力性能，需要研究有效的横向结构体系保障桥梁的结构安全及功能要求。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是针对斜拉桥在温度、汽车制动、大风、地震等静力和动力作用下主梁、辅助墩和过渡墩的横向响应问题，提供一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，该斜拉桥具有主梁1、桥塔2、辅助墩5以及过渡墩8，该结构体系包括：

在主梁1与桥塔2之间横向设置的多个第一弹性支撑3与多个第一动力阻尼装置4；

在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7；以及

在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10。

上述方案中，所述多个第一弹性支撑3、多个第二弹性支撑6、多个第三弹性支撑9均为钢材、形状记忆合金、橡胶、高分子复合材料或这四种材料组合制成的弹性装置。

上述方案中，所述多个第一动力阻尼装置4、多个第二动力阻尼装置7和多个第三动力阻尼装置10均为金属阻尼器、高分子复合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器或复合型阻尼器。

上述方案中，所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间在横向各设置有间隙，间隙的宽度B＝0.5～2m之间。所述多个第一弹性支撑3设置于所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间的间隙内，该多个第一弹性支撑3对主梁1提供横向的弹性约束，但允许主梁1在纵向自由移动。

上述方案中，通过所述多个第一弹性支撑3和所述多个第一动力阻尼装置4，控制主梁1的横向位移和内力响应。

上述方案中，通过在在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7，控制主梁1和辅助墩5的横向位移和内力响应。

上述方案中，通过在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，控制主梁1和过渡墩8的横向位移和内力响应。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，通过合理设置多个第一弹性支撑3、多个第一动力阻尼装置4、多个第二弹性支撑6、多个第二动力阻尼装置7、多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，所以能够有效优化布置斜拉桥的横向结构刚度和结构阻尼，从而能够有效控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩在静力和动力作用下的位移和内力响应，保障桥梁的结构安全及功能要求，降低了桥梁的建设成本。

2、本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，由于第一弹性支撑3、第一动力阻尼装置4、第二弹性支撑6、第二动力阻尼装置7、第三弹性支撑9与第三动力阻尼装置10的安装、检查、维护、更换方便，经济性好，可以推广应用到悬索桥等其它桥型。