[发明专利]改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法及结构体系

权利要求书

1.一种改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：过中塔两侧设置的辅助索和纵向弹性拉索提高三塔斜拉桥竖向刚度；

S2：通过沿主梁纵向在中塔与主梁之间设置的纵向弹性拉索和在第一边塔、第二边塔上设置的纵向黏滞阻尼器对三塔斜拉桥分别进行温度荷载作用下、静力通最不利荷载工况下以及地震作用工况下的三级纵向控制，共同改善大跨径三塔斜拉桥的纵向静动力响应；

S3：通过沿主梁横向在中塔、第一边塔以及第二边塔与主梁之间分别设置的新型减震耗能抗风支座对大跨径三塔斜拉桥桥塔横向静动力响应进行三级控制，改善大跨径三塔斜拉桥的横向静动力响应；

S4：通过沿主梁横向在第一桥墩、第二桥墩与主梁之间分别设摩擦摆减隔震支座对大跨径三塔斜拉桥桥墩横向静动力响应进行两级控制，改善大跨径三塔斜拉桥的横向静动力响应。

2.根据权利要求1所述的改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法，其特征在于，步骤S2的三级纵向控制包括：

S21：在温度荷载作用下，纵向黏滞阻尼器适应温度荷载慢速运动产生的位移，不影响主梁自由伸缩，设置在中塔处位于温度零点的纵向弹性拉索不会产生温度次内力；

S22：在静力最不利荷载工况下，通过设于中塔上的纵向弹性拉索发挥作用，限制主梁的梁端位移，减小主梁上伸缩装置规模；

S23：在地震作用工况下，通过设于中塔上的纵向弹性拉索防止主梁产生过大的纵向位移，通过设于第一边塔、第二边塔上的纵向黏滞阻尼器在其冲程范围内的自由变形发挥减震耗能作用；通过对纵向弹性拉索施加初拉力，保证纵向弹性拉索在地震作用下不会发生松弛，进而改善大跨径三塔斜拉桥的纵向静动力响应。

3.根据权利要求2所述的改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法，其特征在于，步骤S3的三级纵向控制包括：

S31：通过新型减震耗能抗风支座提供初始内力限制主梁上方汽车和活载风对主梁引起的扰动，保证行车舒适性；

S32：在百年横风作用下，通过新型减震耗能抗风支座在其限位间隙内的弹性刚度，保证主梁的有限活动；当新型减震耗能抗风支座的变形大于其限位间隙时，通过新型减震耗能抗风支座形成较大的弹性刚度限制主梁较大的横向变形；

S33：在横向地震作用下，通过新型减震耗能抗风支座中的摩擦阻尼器实现横向减震耗能作用，减小桥塔的地震响应，进而改善大跨径三塔斜拉桥的横向静动力响应。

4.根据权利要求3所述的改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法，其特征在于，步骤S4的二级纵向控制包括：

S41：通过摩擦摆减隔震支座提供限位剪力销，限制主梁横向运动，保证行车舒适性；

S42：在横向地震作用下，摩擦摆减隔震支座中限位剪力销剪断，摩擦发挥横向减震耗能作用，减小桥墩的地震响应。

5.一种改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的结构体系，其特征在于，用于实现如权利要求1-4中任一项所述的改善大跨径三塔斜拉桥三向受力性能的方法，所述大跨径三塔斜拉桥包括横跨于间隔设置的第一桥墩(1)和第二桥墩(2)上的主梁(3)，依次沿主梁(3)的纵向中心轴线设于主梁(3)上的第一边塔(5)、中塔(4)以及第二边塔(6)，在中塔(4)两侧、第一边塔(5)两侧以及第二边塔(6)两侧分别设置的多组斜拉索(7)；所述结构体系包括设于中塔(4)与主梁(3)之间的纵向弹性拉索(8)，分别设于第一边塔(5)与主梁(3)之间、第二边塔(6)与主梁(3)之间的纵向黏滞阻尼器(9)，将中塔(4)、第一边塔(5)以及第二边塔(6)分别与主梁(3)横向相连的新型减震耗能抗风支座(10)、将第一桥墩(1)、第二桥墩(2)分别与主梁(3)相连的摩擦摆减隔震支座(11)以及设于所述中塔(4)两侧的辅助索(12)；

通过所述辅助索(12)和所述纵向弹性拉索(8)提高大跨径三塔斜拉桥的竖向刚度；通过所述纵向弹性拉索(8)和所述纵向黏滞阻尼器(9)改善大跨径三塔斜拉桥的纵向静动力响应；通过所述新型减震耗能抗风支座(10)对大跨径三塔斜拉桥桥塔横向静动力响应进行三级控制，通过所述摩擦摆减隔震支座(11)对大跨径三塔斜拉桥桥墩横向静动力响应进行两级控制，共同实现改善大跨径三塔斜拉桥的三向受力性能。