[发明专利]一种整体式主索鞍及单塔自锚式斜拉‑悬索体系桥梁

说明书

技术领域

本发明属于桥梁领域，涉及主索鞍构造，具体涉及一种整体式主索鞍及单塔自锚式斜拉-悬索体系桥梁。

背景技术

传统的自锚式悬索桥将主缆锚固在主梁端部的锚固体上。一方面，由于主缆集中在散索鞍之后的梁端区域散开，受主梁限制，散开空间有限，锚固位置分散程度远小于地锚式悬索桥，导致锚固体局部受力很大，锚下应力相当复杂。另一方面，由于主缆散开需要很大的空间，梁端的锚固体体积需要增加很多，对美观影响较大。

近年来工程界出现一种将主跨主缆分散锚固在桥塔上，再通过边跨斜拉索来保持桥塔平衡的悬索桥体系。该种体系将主跨的悬索桥主缆通过散索套后散开成若干股，称为分缆，每根分缆采用传统斜拉索的锚固形式锚固于桥塔上；边跨采用斜拉索来保持桥塔平衡，其上端锚固于桥塔，下端锚固于边跨主梁。尽管该体系避免了传统自锚式悬索桥梁段锚固体的问题，但存在以下不足：①不具备主动调整能力：桥塔主跨面锚固分缆，其背面锚固斜拉索，两侧的缆索锚固装置背靠背，内部空间十分狭小，使得内部调整空间有限；当缆索安装出现误差，塔内操作空间会限制操作，影响施工进度和成桥线形。②桥塔两侧锚固多根缆索，局部受力复杂，不利于设计和计算，且较复杂的设计会导致桥塔笨重，影响桥梁的整体美感；③该桥梁由于散索点的固定和拉索锚点的固定情况，对于缆索的调整只能局限在缆索多次张拉的程度，单一的调整方式也是施工安全性的弊端；④散索套不易确定空间位置，而主缆的线形与索力的匹配也直接影响全桥的受力，若有较大的施工偏差则会影响桥梁的使用性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于，提供一种整体式主索鞍及单塔自锚式斜拉-悬索体系桥梁，针对单塔自锚式悬索桥，能够提供一个既能散索又能转索的整体式主索鞍，可以使得散索点位置明确，进而减少施工误差且省去单独散索鞍或散索套。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案予以实现：

一种整体式主索鞍，包括鞍座，所述的鞍座的脊背上并排加工有三道索槽，中间为远段索槽，远端索槽两侧为中段索槽和近段索槽；

所述的远段索槽、中段索槽和近段索槽的槽底形线为圆弧，并且三条圆弧的三个圆心在同一条直线上，所述的三个圆心所在的直线为鞍座的入缆端的端面与竖直平面的相交线；

所述的三条圆弧在入缆端的端面上的端点在竖直平面内的投影重合，远段索槽的圆弧半径大于中段索槽的圆弧半径，中段索槽的圆弧半径大于近段索槽的圆弧半径。

一种单塔自锚式斜拉-悬索协作桥梁，包括一个桥塔，桥塔一侧为主跨主梁，桥塔另一侧为边跨主梁，主跨主梁通过主跨吊索吊装在主跨主缆上，边跨主梁通过边跨斜拉索悬挂吊装；

所述的主跨主缆和边跨斜拉索为一整根缆索，桥塔顶端安装有整体式主索鞍，主跨主缆通过整体式主索鞍后转索并散索为多股边跨斜拉索；

所述的整体式主索鞍采用如上所述的整体式主索鞍。

本发明还具有如下区别技术特征：

所述的远段索槽内的边跨斜拉索在边跨主梁上的锚固点与桥塔之间的距离大于中段索槽，内的边跨斜拉索在边跨主梁上的锚固点与桥塔之间的距离；所述的中段索槽内的边跨斜拉索在边跨主梁上的锚固点与桥塔之间的距离大于近段索槽，内的边跨斜拉索在边跨主梁上的锚固点与桥塔之间的距离。

如图5所示：

根据三角形的正弦定理：

由上可知，所述的中段索槽的圆弧半径与远段索槽的圆弧半径之间的关系为：

同理，所述的近段索槽的圆弧半径与远段索槽的圆弧半径之间的关系为：

式中：

R₁为远段索槽槽底形线的圆弧半径，R₂为中段索槽槽底形线的圆弧半径，R₃为近段索槽槽底形线的圆弧半径；

θ₁为远段索槽边跨出缆端最底层缆索与水平面夹角，θ₂为中段索槽边跨出缆端最底层缆索与水平面夹角，θ₃为近段索槽边跨出缆端最底层缆索与水平面夹角；

x₁为远段索槽内最底层缆索边跨锚固点距主塔的水平距离，x₂为中段索槽内最底层缆索边跨锚固点距主塔的水平距离，x₃为近段索槽内最底层缆索边跨锚固点距主塔的水平距离；

H为桥塔的高度；

d为边跨主梁上的边跨斜拉索的锚固点之间的间距；

L为最靠近桥塔的一根边跨斜拉索的锚固点与桥塔之间的水平距离；