[发明专利]斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置。

背景技术

在桥梁设计中，桥梁上部结构和下部结构件间的约束通常采用的方式是不同类型的支座，支座能承受的竖向约束产生的荷载的能力较强，但是由于支座自身结构的限制，其所能提供的抵抗水平约束的水平荷载能力较低。往往只有数百吨。在三塔斜拉桥中，为了满足结构的体系刚度要求，同时减小三塔斜拉桥的活载位移，在中塔处设计为塔梁铰接的支承体系，即仅约束纵向、竖向两个方向的自由度，释放转动约束。斜拉桥的跨度很大，中塔处需要约束的纵向水平力往往高达1000～2000多吨，传统的支座式的约束无法达到设计要求，同时由约束处的纵向水平力产生的弯矩对钢主梁会产生附加弯曲应力，对钢主梁的受力产生极其不利的影响。为此创造性的设计一个能满足承受大吨位水平荷载的铰接约束，同时又尽可能减小纵向水平荷载对钢主梁产生附加弯曲应力的结构，能极大的优化大跨度三塔斜拉桥或悬索桥中塔的支承约束设计。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能满足承受大吨位水平荷载的铰接约束，同时又尽可能减小纵向水平荷载对钢主梁产生附加弯曲应力的斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置。

本发明目的的实现方式为，斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置，主塔下横梁，位于桥梁中心线两侧通过预应力粗钢筋和锚栓各连设一半U形弧面钢结构限位挡块，两半U形弧面钢结构限位挡块形成一整体半U形弧面钢结构限位挡块，U形弧面钢结构限位挡块与钢横梁牛腿接触面之间通过弧面钢板形成弧面接触。

本发明在主塔下横梁，位于桥梁中心线两侧中连U形弧面钢结构限位挡块，承受的水平力通过设在横梁和钢主梁之间的桁架结构转给钢主梁，进而转化成钢主梁承受的轴向力，增强了抵抗水平抗力的能力；转动约束的释放通过互勉钢板弧面的转动实现。

本发明能满足承受大吨位水平荷载的铰接约束，同时又尽可能减小纵向水平荷载对钢主梁产生附加弯曲应力。

附图说明

图1是U形弧面钢结构限位挡块立面图，

图3是图2的1-1方向视图，

图3是横梁和钢主梁之间的桁架结构平面图，

图4为弧面钢板结构示意图。

具体实施方式

在主塔处，根据结构受力要求需采用塔梁铰接的支承体系，即仅需约束纵向、竖向两个方向的自由度，释放转动约束。

参照图1、2、3，本发明在主塔下横梁，位于桥梁中心线两侧通过预应力粗钢筋6和锚栓7各连设一半U形弧面钢结构限位挡块（见图3），两半U形弧面钢结构限位挡块形成一整体半U形弧面钢结构限位挡块2（见图2）。为了避免钢主梁承受此水平力产生的附加弯矩，设计时将纵向限位挡块设在主梁的形心高度附近。使U形弧面钢结构限位挡块2传来的水平力经由与U形弧面钢结构限位挡块2相接触的横梁牛腿结构3，并通过设在横梁1和钢主梁4之间的桁架结构5将纵向水平力转给钢主梁4，转化成钢主梁承受的的轴向力，增强了抵抗水平抗力的能力。

参照图4，U形弧面钢结构限位挡块与钢横梁牛腿接触面之间通过弧面钢板8形成弧面接触，以弧面接触方式满足结构转动的要求。弧面钢板8的弧面半径可根据约束处的转角要求及弧面处的承压强度确定，弧形钢板的弦长根据结构的空间位置及弧面钢板的厚度确定。

本发明在一座跨度为（90+160+616+616+160+90）m的三塔双索面结合梁斜拉桥的应用，主梁采用工字型钢叠合梁，钢主梁间的钢横梁也采用工字型。通过计算分析，在最不利状态下，中塔处纵向水平力高达2500吨，按在中塔处设置两个半U形弧面钢结构限位挡块考虑，单个半U形弧面钢结构限位挡块需承受1250吨的水平力，弧形钢板的半径采用2000mm,弦长800mm。