本發(fā)明屬于大跨度橋梁抗振結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種懸索斜拉二次吊桿組合式大跨度橋結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

為了跨越大江、大河，或深溝、峽谷，以及跨海連島，所需要橋梁的跨度越來越大?，F(xiàn)有跨度超過1000m的大橋結(jié)構(gòu)形式包括有斜拉橋、懸索橋以及二者的組合。懸索和斜拉組合橋梁結(jié)構(gòu)如圖1所示，在橋塔附近采用斜拉索結(jié)構(gòu)體系，而在跨中部分采用懸索結(jié)構(gòu)體系。圖1中，1表示左橋塔，2表示斜拉索，3表示主纜，4表示吊桿，5表示右橋塔，6表示橋面主梁。

斜拉索在重力作用下，隨著其長度的增加，其垂度也迅速增加，如圖2所示。在相同的傾角(上、下錨固端連線與水平面的夾角)、索力和延米質(zhì)量(單位長度索的質(zhì)量)下，斜拉索的垂度f近似與跨度L的平方成正比，圖2中，T表示斜拉索張力。當(dāng)斜拉索較短時，其軸向剛度(上、下錨固端沿連線方向增加單位長度所需要的索力增加量)大，橋梁固有頻率高，抗風(fēng)穩(wěn)定性好；而隨著橋梁跨度的增大，斜拉索長度增加，斜拉索的垂度迅速增大，導(dǎo)致斜拉索的軸向剛度顯著降低。斜拉索軸向剛度的降低將導(dǎo)致橋梁固有頻率的降低，橋梁在風(fēng)的作用下將極易發(fā)生各種風(fēng)致振動，因此，斜拉橋的跨度達(dá)到1000m以后，很難繼續(xù)增大。

懸索橋采用兩根巨大的主纜跨過兩橋塔頂，吊桿將橋面荷載傳遞至主纜，主纜將所有橋面豎向荷載傳遞至橋塔。相對于斜拉橋，懸索橋的跨越能力更大，但懸索橋利用大垂度主纜承受橋梁豎向荷載，荷載沿主纜橫向分布，主纜橫向剛度小，因此懸索橋的固有頻率更低，更易在風(fēng)的作用下發(fā)生危險的大幅振動?，F(xiàn)有懸索橋都需要采用各種外加抗風(fēng)措施，抑制橋梁的風(fēng)致振動。

為了進(jìn)一步增加橋梁的跨度和抗風(fēng)穩(wěn)定性，部分橋梁采用斜拉和懸索二者結(jié)合體系，即在橋塔附近采用斜拉索結(jié)構(gòu)體系，而在跨中部分采用懸索結(jié)構(gòu)體系。斜拉索的加入能增大懸索橋的抗扭和抗彎剛度，但隨著斜拉索長度的增加，其軸向剛度同樣顯著降低，因此二者的簡單組合并不能大幅提高橋梁的抗扭和抗彎剛度，因此很難提高橋梁的抗風(fēng)穩(wěn)定性，橋梁的跨越能力也很難提高，而一些特殊的地理環(huán)境需要有跨越能力更大的橋梁結(jié)構(gòu)形式。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能提高橋梁抗風(fēng)穩(wěn)定性的懸索斜拉二次吊桿組合式大跨度橋結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的上述目的是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的：該懸索斜拉二次吊桿組合式大跨度橋結(jié)構(gòu)，其橋塔附近為斜拉結(jié)構(gòu)、跨中為懸索結(jié)構(gòu)，懸索結(jié)構(gòu)的主纜中部通過吊桿與橋面主梁連接；斜拉結(jié)構(gòu)中較長的斜拉索通過二次吊桿與所述懸索結(jié)構(gòu)的主纜連接，并使該斜拉索的二次吊桿錨固點處于其上錨固點與下錨固點的連線上；在所述主纜與二次吊桿連接處，加裝加勁吊桿連接主纜與橋面主梁。

具體的，所述二次吊桿錨固點位于斜拉索的中點處。

具體的，所述加勁吊桿與橋面主梁垂直。

本發(fā)明的跨中為懸索結(jié)構(gòu)、橋塔附近為斜拉結(jié)構(gòu)，并且對于較長的斜拉索，通過二次吊桿與主纜連接，通過加勁吊桿將橋面與懸索連接，有效結(jié)合懸索的大跨度和斜拉索的大軸向剛度，提高了橋梁的跨越能力和抗風(fēng)穩(wěn)定性。本發(fā)明在懸索斜拉橋梁的基礎(chǔ)上，采用二次吊桿和加勁吊桿，將懸索、斜拉體系高效結(jié)合，以很小的代價顯著提高橋梁的剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性，為特大跨度橋梁設(shè)計提供了新的方法。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有的懸索和斜拉組合橋梁結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是現(xiàn)有橋梁斜拉索的受力分析圖。

圖3是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明橋梁斜拉索的受力分析圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。

參見圖3，是本發(fā)明實施例的懸索斜拉二次吊桿組合式大跨度橋結(jié)構(gòu)示意圖，從圖3中可見，左橋塔1和右橋塔5附近為斜拉結(jié)構(gòu)、跨中為懸索結(jié)構(gòu)，懸索結(jié)構(gòu)的主纜3的中部通過吊桿4與橋面主梁6連接。從圖3中還可見，左橋塔1和右橋塔5靠近跨中的斜拉結(jié)構(gòu)中兩根較長的斜拉索2分別通過兩根二次吊桿7與懸索結(jié)構(gòu)的主纜3連接，并使斜拉索2的二次吊桿錨固點處于斜拉索2的上錨固點與下錨固點的連線上；在主纜3與二次吊桿7的連接處，加裝加勁吊桿8連接主纜3與橋面主梁6，加勁吊桿7與橋面主梁6垂直。

本發(fā)明的原理如下：

橋梁在大風(fēng)作用下會發(fā)生扭轉(zhuǎn)、彎曲等各種形式的大幅振動，并且隨著橋梁跨度的增大，結(jié)構(gòu)固有頻率的降低，其發(fā)生大幅風(fēng)致振動的可能性就越大。

懸索橋采用主纜承擔(dān)所有橋面荷載，主纜橫向承擔(dān)荷載，雖然承載能力大，但橫向剛度小，橋梁固有頻率低，易發(fā)生風(fēng)致振動。

斜拉橋由斜拉索軸向張拉承擔(dān)橋面豎向荷載，當(dāng)斜拉索較短時，斜拉索垂度小，近似為直線，其軸向剛度大，因而斜拉橋固有頻率較高，不易發(fā)生風(fēng)致振動。隨著橋梁跨度的增大，斜拉索增長，斜拉索垂度f以斜拉索跨度L的平方增長，其軸向剛度顯著降低，橋梁固有頻率迅速降低，斜拉橋的抗風(fēng)穩(wěn)定性隨跨度的增大而迅速減小。為了減小斜拉索的垂度，在斜拉索上增加二次吊桿，連接斜拉索和懸索主纜，使斜拉索的上、下錨固點與二次吊桿錨固點在同一條直線上，斜拉索的垂度顯著降低，軸向剛度也顯著提高，如圖4所示。由于二次吊桿對斜拉索為橫向加載，斜拉索的橫向剛度很小，因此僅需要很小的力F(F遠(yuǎn)小于斜拉索張力T)就可將斜拉索的二次吊桿錨固點移動至斜拉索上、下錨固點的連線上。為減小懸索主纜變形影響斜拉索的線形，在二次吊桿與主纜連接處，加裝加勁吊桿連接主纜與主梁，減小主纜與二次吊桿連接點的移動，如圖3所示。

由于斜拉索的垂度已經(jīng)減小，斜拉索就可以更長，中間部分的懸索橋部分就可以更短，與現(xiàn)有懸索斜拉橋梁體系相比，本發(fā)明的橋梁的固有頻率更高，抗風(fēng)穩(wěn)定性更好，其跨度可以更大。同理，可以對更長的斜拉索采用多點二次吊桿，進(jìn)一步增大斜拉索軸向剛度；對于較短的斜拉索，可只采用一根二次吊桿，二次吊桿錨固點最好位于斜拉索的中點處。

以上實施例僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明，本發(fā)明還可以有其它的變形、變換和應(yīng)用，比如：

(1)二次吊桿可采用不同的方向。

(2)二次吊桿可直接連接橋面。

(3)同一點連接多根加勁吊桿。

(4)在同一斜拉索上增加多處二次吊桿。

(5)完全取消懸索橋中部吊桿4。