專利名稱：一種索托橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)形式。特別適用于大跨度橋梁。
目前，國(guó)內(nèi)外大跨度橋梁多采用斜拉橋或懸索橋。斜拉橋存在以下問題①斜拉橋的多根斜索水平分力的合力使斜拉橋梁體根部產(chǎn)生巨大的壓力，因根部壓力過大在合攏前易突然失穩(wěn)使橋梁坍塌；橋梁合攏后，除根部壓力外，也將在跨中產(chǎn)生很大的拉力而會(huì)發(fā)生裂縫。②斜拉索與梁體的夾角越接近跨中，夾角越小，其水平分力越大，豎向分力越小，索的效率愈低。故索與梁的夾角必須加以限制，在橋梁設(shè)計(jì)中一般不得小于23度。③設(shè)計(jì)時(shí)，因索的效率不能太低，斜拉橋的塔高H一般應(yīng)大于跨度的1/4，當(dāng)跨度較大時(shí)，塔也相當(dāng)高，因此需要大型機(jī)具進(jìn)行高空作業(yè)，施工難度大，造價(jià)高。④斜拉橋的鋼索數(shù)量多，每根索有兩個(gè)錨頭，且制造工藝復(fù)雜，錨頭的價(jià)格較索的價(jià)格高得多。⑤鋼索與錨頭接口處，因剛度突變而應(yīng)力集中，易產(chǎn)生疲勞破壞。⑥鋼索多，施工時(shí)鋼索應(yīng)力調(diào)整困難。而懸索橋?yàn)槎嗡鹘Y(jié)構(gòu)形式，橋的剛度小，橋式太柔，抗風(fēng)穩(wěn)定性差；懸索橋的兩端纜索需要巨大的錨墩結(jié)構(gòu)，大量的混凝土材料，耗資巨大；懸索橋在非對(duì)稱荷載下，會(huì)產(chǎn)生較大的非對(duì)稱變形和縱向變形。
本發(fā)明目的是提供一種受力合理，越靠近跨中索的效率越高，施工方便、造價(jià)低廉的大跨橋梁結(jié)構(gòu)形式。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將索與梁體在跨中的連接方式由斜拉(斜拉橋)或拉吊(懸索橋)改為索托方式。
本發(fā)明的有益效果是①由于將斜拉索改為托索，改善了橋的受力狀況。索對(duì)橋梁的有效支承力(豎向力與水平力之比)一般大于斜拉橋中豎向力與水平力之比，見下表
斜拉橋與索托橋的效率對(duì)比表
α為索與梁體的夾角；β為索托橋中索對(duì)梁體的支承力與梁體的夾角；b為索的效率；b=索的豎向分力與水平分力之比由表可見索托橋中索的效率越靠近跨中越高，斜拉橋則相反。
②在索與梁體的相交處不需要切斷索，提高了索結(jié)構(gòu)的安全性，較斜拉橋節(jié)省了50％以上的索錨頭，且減少了因錨頭處截面突變而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，減少了疲勞破壞的可能性。
③橋梁根部不存在巨大的壓力，無失穩(wěn)之憂慮。
④不采用“拉”“吊”的連接方法，而是采用“托”的方法，使連接的可靠性大大增加。
⑤梁(或桁架)跨中的下弦在彎矩作用下一般受拉，但在索托橋中因索對(duì)橋的支承反力在水平面上的投影產(chǎn)生壓力，可抵消一部分因彎矩而產(chǎn)生的拉力，對(duì)梁的受力是有利的，而索本身的水平力由未被截?cái)嗟乃鞒惺堋?br> ⑥索托橋中的塔高較斜拉橋要低得多，斜拉橋?yàn)榭玳L(zhǎng)的1/4～1/6而索托橋的塔高僅為塔長(zhǎng)的1/8～1/12即可，此時(shí)塔頂位移較斜拉橋減少了近8倍。既提高了橋的整體剛度和抗風(fēng)能力又降低了造價(jià)。因?yàn)樗木€剛度與其高度的三次方成正比，塔高降低，也減少了索長(zhǎng)，大大提高了橋的整體剛度和抗風(fēng)穩(wěn)定性。
⑦索托橋中的索主要采用自錨，可節(jié)省大量的錨墩結(jié)構(gòu)用材。


圖1索托橋結(jié)構(gòu)示意2斜拉橋支承反力在梁體上分布示意3索托橋支承反力在梁體上分布示意4索托橋索節(jié)點(diǎn)受力5斜拉橋拉索對(duì)梁的支承反力圖以附圖為實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明本發(fā)明的索托橋(見圖1)由塔2、5、索3、梁體1、4、6組成。其特點(diǎn)是將索與梁體在跨中的連接方式由斜拉(斜拉橋)或拉吊(懸索橋)改為索托方式。即索3的一端可越過塔2頂，錨固在邊跨的梁體1上，或錨固在塔2頂上，索3的另一端穿過梁體4，越過塔5頂錨固在邊跨的梁體6上，或錨固在塔5頂上。對(duì)于多跨橋，塔之間的梁跨索與梁的連接方式同圖1中的3、4。
圖2為斜拉橋支承力在梁體上分布示意圖。由圖可見斜拉橋的壓力。是集中在根部，受力過大。
圖3為索托橋支承力在梁體上分布示意圖。由圖可見支承反力與梁較垂直，水平分力較小，索的效率高，梁受水平壓力小。
圖4為索托橋索節(jié)點(diǎn)受力圖。圖中索力F1與梁體的夾角為α，索的支承反力與梁體的夾角為β。由圖可見支承反力R的水平分力大大小于斜拉索的水平分力(見表，當(dāng)α小于60°時(shí))，7為節(jié)點(diǎn)中心。
圖5為斜拉橋拉索對(duì)梁的支承反力圖。F1為索力(亦為支承反力)，其支反力的水平分力大于索托橋的支承反力的水平分力，故索的效率低。
權(quán)利要求
1．一種索托橋，它包括塔、索和梁體，其特征是將索與梁體在跨中的連接方式由斜拉或拉吊改為索托方式。
全文摘要
一種索托橋,涉及一種橋梁結(jié)構(gòu)形式,適用于大跨度橋梁。該索托橋結(jié)構(gòu)形式是將索3與梁體在跨中的連接方式由斜拉(斜拉橋)或拉吊(懸索橋)改為索托方式。即索3的一端可越過塔2頂,錨固在邊跨的梁體1上,或錨固在塔2頂上,索3的另一端穿過梁體4越過塔5頂錨固在邊跨的梁體6上或錨固在塔5頂上。該種橋梁結(jié)構(gòu)形式具有受力合理,越靠近跨中索的效率越高,施工方便、造價(jià)低廉的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01D11/00GK1225962SQ9910002
公開日1999年8月18日 申請(qǐng)日期1999年1月6日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月6日
發(fā)明者徐國(guó)彬 申請(qǐng)人:徐國(guó)彬