一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，該橋包括：中塔、邊塔、主梁、主纜、吊索、錨碇、中塔基礎(chǔ)、邊塔基礎(chǔ)、邊塔基礎(chǔ)隔震墊層、減隔震耗能裝置、智能視頻監(jiān)控技術(shù)裝置、地基、附加剛度、附加阻尼。在汽車、溫度、大風(fēng)及常遇地震等靜動(dòng)力荷載作用下，橋梁通過(guò)自身剛度和阻尼、以及附加剛度和附加阻尼進(jìn)行抵御，確保橋梁安全。當(dāng)發(fā)生罕遇大地震時(shí)，邊塔基礎(chǔ)隔震墊層和減隔震耗能裝置發(fā)生剪切變形、耗散地震動(dòng)能量，確保橋梁安全。邊塔基礎(chǔ)隔震墊層為厚400mm～1000mm的沙、沙卵石或素混凝土，在邊塔基礎(chǔ)隔震墊層內(nèi)布設(shè)減隔震耗能裝置及智能監(jiān)控裝置。本發(fā)明能夠有效隔離罕遇大地震產(chǎn)生的地震動(dòng)能量，實(shí)施方案簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)、便于檢查維護(hù)。
【專利說(shuō)明】一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及橋梁工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋。
【背景技術(shù)】
[0002]懸索橋是以主纜受拉為主要承重構(gòu)件的柔性纜索橋梁結(jié)構(gòu)。主梁自重、二期恒載、汽車活載等荷載均通過(guò)吊索傳遞給主纜，最終由主纜將全部荷載由主塔和錨碇傳遞給基礎(chǔ)。隨著跨度的增大，雙塔懸索橋需要建造龐大的錨碇，經(jīng)濟(jì)性降低，尤其是覆蓋層厚、基巖埋藏深的大橋。三塔懸索橋相比單跨懸索橋可顯著減小主纜拉力和錨碇規(guī)模，尤其當(dāng)中塔的建設(shè)條件相對(duì)較好，雙主跨布置能夠滿足通航要求時(shí)，三塔懸索橋?qū)⒊蔀檩^為合理的設(shè)計(jì)方案。我國(guó)相繼建成了兩座主跨超千米的三塔懸索橋:主跨1080m的泰州長(zhǎng)江大橋和馬鞍山大橋。目前，我國(guó)瓊州海峽大橋、智利查考大橋、直布羅陀海峽大橋等跨海大橋，在規(guī)劃中都提出了三塔或多塔懸索橋的設(shè)計(jì)方案。
[0003]在海峽上修建的三塔懸索橋，通常面臨基礎(chǔ)覆蓋層厚、基巖埋藏深、地震強(qiáng)度大等惡劣的建設(shè)條件，有些海峽還將跨越斷裂帶，如正在規(guī)劃建設(shè)的智力查考大橋，大橋的抗震安全面臨巨大的考驗(yàn)。
[0004]研究表明，通過(guò)橋梁結(jié)構(gòu)的自身剛度和阻尼、以及索塔和附加剛度或(和)附加阻尼的方式無(wú)法有效地抵御面巨大的地震動(dòng)。因此，需要研究能夠有效隔離罕遇大地震產(chǎn)生的地震動(dòng)能量，保障大橋安全的新型結(jié)構(gòu)方案。同時(shí)，新型結(jié)構(gòu)方案能夠?qū)Υ髽蚧A(chǔ)的安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)大地震引起的大橋基礎(chǔ)的損傷進(jìn)行評(píng)估。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是針對(duì)三塔懸索橋在巨大地震作用下的抗震安全問(wèn)題，提供一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，包括:中塔I ;分布在中塔I兩邊的邊塔2 ;分布在邊塔2外側(cè)的錨碇6 ;連接錨碇6、邊塔2和中塔I的主梁3 ;橫跨于邊塔2和中塔1，且錨固于錨碇6的主纜4 ;連接主纜4與主梁3的吊索5 ;中塔I下方用以固定中塔I的中塔基礎(chǔ)7 ;邊塔2下方用以固定邊塔2的邊塔基礎(chǔ)8 ;邊塔基礎(chǔ)8下方用以固定邊塔基礎(chǔ)8的邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9 ;設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9中的減隔震耗能裝置10和智能監(jiān)控裝置11 ;地基12，其中錨碇6、中塔基礎(chǔ)7和邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9的下部均固定于地基12之上；主梁3與中塔1、邊塔2之間設(shè)置的附加剛度13和附加阻尼14。
[0009]上述方案中，在汽車荷載、溫度作用、大風(fēng)及常遇地震等靜動(dòng)力荷載作用下，橋梁通過(guò)自身的剛度和阻尼、以及附加剛度13和附件阻尼14進(jìn)行抵御，確保橋梁安全。
[0010]上述方案中，當(dāng)發(fā)生罕遇大地震時(shí)，除了通過(guò)橋梁自身的剛度和阻尼、以及附加剛度13和附加阻尼14進(jìn)行抵御外，邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9和減隔震耗能裝置10發(fā)生剪切變形、耗散地震動(dòng)能量，確保橋梁安全。
[0011 ] 上述方案中，所述邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9的厚度為400mm?1000mm，其材料為一定級(jí)配的沙、沙卵石或素混凝土。
[0012]上述方案中，所述設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9中的減隔震耗能裝置10包括“X”型軟鋼15和雙曲面摩擦擺支座16，其中“X”型軟鋼15布置在中間區(qū)域，雙曲面摩擦擺支座16布置在“X”型軟鋼15的四周。
[0013]上述方案中，所述減隔震耗能裝置10的上部、下部分別與邊塔基礎(chǔ)8及地基12有效連接，其與邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9共同承受邊塔基礎(chǔ)8傳遞下來(lái)的豎向軸力、水平剪力、彎矩和扭矩。地震發(fā)生后，減隔震耗能裝置10具有通過(guò)橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重使橋梁進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位的能力。
[0014]上述方案中，所述設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9中的智能監(jiān)控裝置11是設(shè)置于雙曲面摩擦擺支座16外側(cè)，通過(guò)電纜連接于外部的通過(guò)應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)17、應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)18、自動(dòng)信息識(shí)別系統(tǒng)19、遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)20和監(jiān)控PC終端21，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊塔基礎(chǔ)8、邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9和減隔震耗能裝置10的變形和受力狀況，據(jù)此可以對(duì)大地震引起的大橋基礎(chǔ)的動(dòng)力效應(yīng)和損傷進(jìn)行評(píng)估。
[0015](三)有益效果
[0016]從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0017]I本發(fā)明提供的這種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，當(dāng)發(fā)生罕遇大地震時(shí)，除了通過(guò)橋梁自身的剛度和阻尼、以及附加剛度13和附加阻尼14進(jìn)行抵御外，邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9和減隔震耗能裝置10發(fā)生剪切變形、耗散地震動(dòng)能量，確保橋梁安全。地震發(fā)生后，具有通過(guò)橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位的能力。
[0018]2本發(fā)明提供的這種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，在邊塔基礎(chǔ)隔震墊層內(nèi)布設(shè)的智能監(jiān)控裝置11能夠?qū)Υ髽蚧A(chǔ)的安全狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，據(jù)此可以對(duì)大地震引起的大橋基礎(chǔ)的動(dòng)力效應(yīng)和損傷進(jìn)行評(píng)估。
[0019]3本發(fā)明提供的這種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，實(shí)施方案簡(jiǎn)單、安全、經(jīng)濟(jì)、便于檢查維護(hù)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明提供的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明提供的減隔震耗能裝置和智能監(jiān)控裝置的平面布置示意圖。
[0022]圖3是與本發(fā)明提供的智能監(jiān)控裝置連接的外部設(shè)備的示意圖。
[0023]附圖標(biāo)記:中塔I ;邊塔2 ;主梁3 ;主纜4 ;吊索5 ;錨碇6沖塔基礎(chǔ)7 ;邊塔基礎(chǔ)8 ;邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9 ;減隔震耗能裝置10 ;智能監(jiān)控裝置11 ;地基12 ;附加剛度13 ;附加阻尼14 ;“X”型軟鋼15 ;雙曲面摩擦擺支座16 ;應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)17 ;應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)18 ；自動(dòng)信息識(shí)別系統(tǒng)19 ;遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)20 ;監(jiān)控PC終端21。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明自，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0025]如圖1所示，本發(fā)明提供的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋包括:中塔I ;分布在中塔I兩邊的邊塔2 ;分布在邊塔2外側(cè)的錨碇6 ;連接錨碇6、邊塔2和中塔I的主梁3 ;橫跨于邊塔2和中塔1，且錨固于錨碇6的主纜4 ;連接主纜4與主梁3的吊索5 ;中塔I下方用以固定中塔I的中塔基礎(chǔ)7 ;邊塔2下方用以固定邊塔2的邊塔基礎(chǔ)8 ;邊塔基礎(chǔ)8下方用以固定邊塔基礎(chǔ)8的邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9 ;設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9中的減隔震耗能裝置10和智能監(jiān)控裝置11 ;地基12，其中錨碇6、中塔基礎(chǔ)7和邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9的下部均固定于地基12之上；主梁3與中塔1、邊塔2之間設(shè)置的附加剛度13和附加阻尼14。
[0026]在汽車荷載、溫度作用、大風(fēng)及常遇地震等靜動(dòng)力荷載作用下，橋梁通過(guò)自身的剛度和阻尼、以及附加剛度13和附件阻尼14進(jìn)行抵御，確保橋梁安全。當(dāng)發(fā)生罕遇大地震時(shí)，除了通過(guò)橋梁自身的剛度和阻尼、以及附加剛度13和附加阻尼14進(jìn)行抵御外，邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9和減隔震耗能裝置10發(fā)生剪切變形、耗散地震動(dòng)能量，確保橋梁安全。
[0027]所述邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9的厚度為400mm?1000mm，其材料為一定級(jí)配的沙、沙卵石或素混凝土。
[0028]如圖2所示，在邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9內(nèi)布設(shè)減隔震耗能裝置10及智能監(jiān)控裝置11，智能監(jiān)控裝置11設(shè)置于減隔震耗能裝置10的外側(cè)。減隔震耗能裝置10包括“X”型軟鋼15和雙曲面摩擦擺支座16?！癤”型軟鋼15布置在中間區(qū)域，雙曲面摩擦擺支座16布置在“X”型軟鋼15的四周。地震發(fā)生后，減隔震耗能裝置10具有通過(guò)橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重使橋梁進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位的能力。減隔震耗能裝置10的上部、下部分別與邊塔基礎(chǔ)8及地基12有效連接，其與邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9共同承受邊塔基礎(chǔ)8傳遞下來(lái)的豎向軸力、水平剪力、彎矩和扭矩。
[0029]如圖3所示，通過(guò)電纜連接智能監(jiān)控裝置11的應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)17、應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
18、自動(dòng)信息識(shí)別系統(tǒng)19、遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)20和監(jiān)控PC終端21，它們可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊塔基礎(chǔ)8、邊塔基礎(chǔ)隔震墊層9和減隔震耗能裝置10的變形和受力狀況，據(jù)此可以對(duì)大地震引起的大橋基礎(chǔ)的動(dòng)力效應(yīng)和損傷進(jìn)行評(píng)估。
[0030]本發(fā)明的隔震基礎(chǔ)可以推廣應(yīng)用于多塔斜拉橋和多塔懸索橋。
[0031]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，包括: 中塔(I); 分布在中塔⑴兩邊的邊塔⑵； 分布在邊塔⑵外側(cè)的錨碇(6)； 連接錨碇(6)、邊塔(2)和中塔⑴的主梁(3); 橫跨于邊塔(2)和中塔(I)，且錨固于錨碇(6)的主纜(4)； 連接主纜⑷與主梁⑶的吊索(5)； 中塔⑴下方用以固定中塔⑴的中塔基礎(chǔ)⑵； 邊塔(2)下方用以固定邊塔(2)的邊塔基礎(chǔ)(8)； 邊塔基礎(chǔ)(8)下方用以固定邊塔基礎(chǔ)(8)的邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)； 設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)中的減隔震耗能裝置(10)和智能監(jiān)控裝置(11)； 地基(12)，其中錨碇(6)、中塔基礎(chǔ)(7)和邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)的下部均固定于地基(12)之上； 主梁⑶與中塔(I)、邊塔⑵之間設(shè)置的附加剛度(13)和附加阻尼(14)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述·的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，在汽車荷載、溫度作用、大風(fēng)及常遇地震等靜動(dòng)力荷載作用下，橋梁通過(guò)自身的剛度和阻尼、以及附加剛度(13)和附件阻尼(14)進(jìn)行抵御，確保橋梁安全。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，當(dāng)發(fā)生罕遇大地震時(shí)，除了通過(guò)橋梁自身的剛度和阻尼、以及附加剛度(13)和附加阻尼(14)進(jìn)行抵御外，邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)和減隔震耗能裝置(10)發(fā)生剪切變形、耗散地震動(dòng)能量，確保橋梁安全。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，所述邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)的厚度為400mm~1000mm,其材料為沙、沙卵石或素混凝土。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，所述設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)中的減隔震耗能裝置(10)包括“X”型軟鋼(15)和雙曲面摩擦擺支座(16)，其中“X”型軟鋼(15)布置在中間區(qū)域，雙曲面摩擦擺支座(16)布置在“X”型軟鋼(15)的四周。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，所述減隔震耗能裝置(10)的上部、下部分別與邊塔基礎(chǔ)(8)及地基(12)有效連接，其與邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)共同承受邊塔基礎(chǔ)(8)傳遞下來(lái)的豎向軸力、水平剪力、彎矩和扭矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，地震發(fā)生后，減隔震耗能裝置(10)具有通過(guò)橋梁上部結(jié)構(gòu)的自重使橋梁進(jìn)行自動(dòng)復(fù)位的能力。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)置隔震基礎(chǔ)的三塔懸索橋，其特征在于，所述設(shè)置于邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)中的智能監(jiān)控裝置(11)是設(shè)置于雙曲面摩擦擺支座(16)外側(cè)，通過(guò)電纜連接于外部的通過(guò)應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(17)、應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(18)、自動(dòng)信息識(shí)別系統(tǒng)(19)、遠(yuǎn)程智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)(20)和監(jiān)控PC終端(21)，以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)邊塔基礎(chǔ)(8)、邊塔基礎(chǔ)隔震墊層(9)和減隔震耗能裝置(10)的變形和受力狀況，據(jù)此可以對(duì)大地震引起的大橋基礎(chǔ)的動(dòng)力效應(yīng)和損傷進(jìn)行評(píng)估。
【文檔編號(hào)】E02D33/00GK103850174SQ201410053892
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年2月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月17日
【發(fā)明者】劉高, 張喜剛, 徐國(guó)平, 裴岷山, 李貞新, 徐源慶 申請(qǐng)人:中交公路規(guī)劃設(shè)計(jì)院有限公司, 中交公路長(zhǎng)大橋建設(shè)國(guó)家工程研究中心有限公司