[发明专利]一种主缆为旋轮线的悬索桥的设计方法

说明书

本发明提供了一种主缆为旋轮线的悬索桥的设计方法，属于桥梁工程技术领域。首先给定悬索桥主跨主缆的跨度、主跨主缆的矢高、边跨主缆的跨度、索塔高；然后分别以主跨主缆的跨度和主跨主缆的矢高为边长做出参考矩形；再以任意半径做出角度从0‑2π的完整的旋轮线；使参考矩形的边中点与旋轮线的底中点重合；旋轮线的底中点固定不变，采用适当的比例缩放旋轮线，使旋轮线刚好通过参考矩形的两个交点；最后截取参考矩形内部区域的旋轮线作为悬索桥中跨主缆的线形。该发明采用旋轮线作为悬索桥主缆的线形，可以提高桥梁在活载影响线最不利工况下的承载能力，并且旋轮线也具有优美的外形，设计方法简单易行。

技术领域

本发明属于桥梁工程技术领域，涉及到桥梁结构体系，特别涉及到一种主缆为旋轮线的悬索桥的设计方法。

背景技术

在目前的悬索桥中，主缆线形一般采用经过修正的抛物线或者悬链线，这种主缆线形比较适合于沿跨径均布的荷载。但在桥梁设计时，通常以活载影响线最不利位置进行加载，那么抛物线或者悬链线线形的悬索桥在最不利荷载作用下的受力并不是最优的选择。

发明内容

本发明提供了一种主缆为旋轮线的悬索桥的设计方法，对于按活载影响线最不利工况下的桥梁受力状态有较大的改善。

本发明的技术方案：

一种主缆为旋轮线的悬索桥的设计方法，步骤如下：

将悬索桥主跨的主缆线形设计为的旋轮线中的一段，其方程的标准形式为：x＝R*(t-sin(t))，y＝R*(1-cos(t))，其中R是旋轮的圆半径；t是旋轮的转角，范围为0-2π；确定旋轮的半径R和旋轮起止的转角t，2π-t；

在确定悬索桥主缆线形时，首先给定如附图1中主跨主缆1的跨度L、主跨主缆1的矢高f、边跨主缆2跨度L₁、索塔3的塔高H；然后画出长为L，宽为f的参考矩形4，见附图2；再以任意半径R，做出t从0到2π的完整的旋轮线5；使参考矩形4的边中点与旋轮线5的底中点重合，见附图3；旋轮线5的底中点固定不变，采用适当的比例缩放旋轮线5，使旋轮线5刚好通过参考矩形4的两个交点A和D；缩放比例系数K可以用下面公式求出：

根据已知条件L、f，由第一个公式求出t，代入第二个公式求出K。

最后截取参考矩形4内部区域的旋轮线作为悬索桥主跨主缆1的线形。

边跨主缆2的线形可以根据在索塔3处水平分力相等的原则采用悬链线(无边跨吊杆时)或者抛物线(边跨有吊杆时)确定，这是常规设计方法。

本发明的效果和益处是：

1)主跨主缆线形采用旋轮线，可以提高桥梁在活载影响线最不利工况下的承载能力。

2)旋轮线也具有优美的外形。

3)旋轮线设计方法简单易行。

附图说明

图1是悬索桥主要设计参数示意图。

图2是参考矩形与旋轮线图。

图3是旋轮线缩放截取示意图。

图中：1主跨主缆；2边跨主缆；3索塔；4参考矩形；5旋轮线；

6缩放后的旋轮线；L主跨主缆的跨度；f主跨主缆的矢高；

L₁边跨主缆的跨度；H索塔的塔高。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式，以主跨100m、边跨30m的悬索桥为例。