[发明专利]混合组合梁三跨连续悬索桥

说明书

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其是一种混合组合梁三跨连续悬索桥。

背景技术

悬索桥是以主缆受拉为主要承重构件的柔性缆索桥梁结构。主梁自重、二期恒载、汽车活载、温度作用、大风、地震等荷载均通过吊索传递给主缆，最终由主缆将全部荷载由主塔和锚碇传递给基础。

按照主梁的支承条件，悬索桥可分为单跨两铰悬索桥、三跨两铰悬索桥、三跨连续悬索桥。单跨两铰悬索桥，是主梁只在主跨设置，主梁在桥塔处通过铰接支撑在桥塔的横梁上。三跨两铰悬索桥，是主梁在主跨和边跨同时设置，但主梁在桥塔处断开，并通过铰接支撑在桥塔的横梁上。三跨连续悬索桥，是主梁在主跨和边跨同时设置，且主梁在桥塔处连续通过，主梁与桥塔之间不设置铰接支撑，主梁下方不需要设置桥塔的横梁。

采用三跨连续体系的悬索桥，主梁在桥塔处连续通过，有利于减小主梁在横向风荷载作用下的横向变位，并能够减少桥塔处的伸缩缝和支座，桥塔区主梁线形匀顺，行车舒适度好，且便于桥梁的养护管理。世界上已建成的最大跨度三跨连续悬索桥是丹麦的大贝尔特东桥，其主跨跨径为1624m，边跨跨径均为535m，1998年8月通车；我国已建成的最大跨度三跨连续悬索桥是南京长江四桥，其主跨跨径为1418m，边跨跨径分别为410m和363m，2012年12月通车。我国还正在规划建设的大跨径三跨连续悬索桥，一是位于粤港澳大湾区的深中通道工程主跨1666m的伶仃航道桥，二是位于贵州六盘水的主跨1250m的大河特大桥。目前，国内外已建成的和在建的三跨连续体系的悬索桥均采用钢结构主梁。

虽然三跨连续体系的悬索桥具有很强的优越性，但因主梁与桥塔之间不设置铰接支撑，连续通过桥塔的主梁，在桥塔区域会产生很大的负弯矩，这就导致主梁在桥塔区域的截面必须显著增大。若受建设条件限制，边跨主梁跨径较短，则边跨主梁对中跨主梁的压重作用较小，从而导致主跨主梁的内力和变形增大、边跨主梁端部过渡墩的负反力增大、吊索的内力变化幅度增大、主梁和吊索的疲劳性能降低。此外，若主跨和边跨全部采用钢结构，桥梁的造价较高，桥梁整体刚度较小、阻尼很低，桥梁的静动力稳定性较差。因此，需要研究结构刚度大、阻尼大、稳定性好、行车舒适性好、抗疲劳性能好、施工安全性好、经济性好的新型三跨连续悬索桥方案。

公开内容

(一)要解决的技术问题

本发明针对传统钢结构主梁三跨连续悬索桥结构整体刚度小、阻尼低、稳定性差，而且桥塔区域主梁截面大、过渡墩负反力大、主梁和吊索的疲劳性能差、工程总体经济性差等特点，提出一种新型的混合组合梁三跨连续悬索桥，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种混合组合梁三跨连续悬索桥，包括：两个桥塔，作为悬索桥的支撑结构，设置于桥体两侧，两个桥塔之间的桥体为悬索桥主跨，两个桥塔外侧的桥体为边跨；钢主梁，位于桥体中央；两个钢-混凝土主梁，一端固结于刚主梁，另一端放置在过渡墩的顶部；两个主缆，作为主要的承重构件的索缆，位于桥体纵向两侧，每个主缆分别支撑在两个桥塔的顶端，并且其两端固定在两个锚碇上，实现对钢主梁、钢-混凝土主梁的承重；多个吊索，竖直地连接于主缆与钢主梁、主缆与钢-混凝土主梁之间，用于将该桥的钢主梁、钢-混凝土主梁悬吊在主缆上；两个过渡墩，竖直地设置于桥体两端部下方，即两个钢-混凝土主梁外侧的端部下方，用于支撑所述两个钢-混凝土主梁外侧的端部；两个锚碇，分别设置于悬索桥的两侧，用于锚固主缆。在本发明一些实施例中，所述钢主梁的顶板及下部底板均为钢结构，所述钢-混凝土主梁的顶板为混凝土结构，下部底板为钢结构。

在本发明一些实施例中，当所述钢主梁的一端位于主跨，且未达到其近侧桥塔处时，与之相连的钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的全部长度上并越过其近侧桥塔与钢主梁梁端固结；当所述钢主梁的一端位于其近侧桥塔处时，与之相连的钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的全部长度上；当所述钢主梁的一端越过其近侧桥塔而伸入相应侧边跨时，所述钢-混凝土主梁设置于相应侧边跨的部分长度上。

在本发明一些实施例中，所述桥梁主梁沿桥跨长度为L，两侧边跨的长度分别为l₁、l₂，钢主梁的长度为s，两侧钢-混凝土主梁的长度分别为s₁、s₂；其中，s₁+s₂+s＝L，确定s、s₁、s₂的条件包括：