一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋，包括：索桁架和設于索桁架兩端的索塔、錨碇以及與橋面索連接在一起的橋面系；索桁架包括橋面索和通過索塔懸掛于橋面系上方的主索、吊桿，橋面系包括多根相互平行設置的橫梁，相鄰兩根橫梁通過若干縱梁連接；橫梁兩端通過吊桿分別與主索連接；橫梁底部設有與主索對應的橋面索，橋面索兩端分別與索桁架兩端的索塔基礎相錨固。本發(fā)明將傳統(tǒng)的人行索橋改為空間索桁受力結構，橋面索因吊桿調(diào)節(jié)呈上拱線形，相當于施加了初始應力，因而全橋具有更好的整體性、剛度和抗傾覆穩(wěn)定性。
【專利說明】一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于交通橋梁工程【技術領域】，具體涉及一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋。
【背景技術】
[0002]我國山區(qū)面積約663.6萬平方公里，占全國國土總面積的69.1%。大部分山區(qū)山高谷深、地勢險要，人口散居，交通落后。為了解決出行問題，目前出現(xiàn)了很多結構簡單、跨越能力強，易于施工、經(jīng)濟適用的各式人行索橋。在山區(qū)交通中，人行索橋作為一種常見的橋型，以建造的工期短、造價低而得到大量的應用。
[0003]索橋是一種由柔性索承重的細長結構，用于它具有跨越能力大、造型美觀等獨特的優(yōu)點，特別適合于在峽谷、海灣和對通航能力有較高要求的河流等不易建墩的橋址建橋，因而被人們越來越多的采用，跨度也在逐漸的增大；跨度增大的一個直接后果就是其整橋的剛度降低、柔性增大，這對結構的環(huán)境振動不利。設計和建造大跨度索橋的關鍵就是要解決好整體靜動力學和抗風能力問題，即要控制主塔所承受的最大彎矩和提高橋梁整體的動力特性。索橋的固有振動特性比較復雜，懸索和拉索使側向彎曲和扭轉強烈的耦合在一起，因而存在有側向彎曲為主兼有扭轉的振型，或者扭轉為主兼有側向彎曲的振型；索橋的力學本質(zhì)是利用懸索和吊桿作為橋面的彈性支承。隨著跨度的增大，整個橋體表現(xiàn)出極大的柔性，其力學性能特別是動力學特性非常復雜。
[0004]索橋的動力特性，最重要的有三個振型:(I)面外側向彎曲振型(2) 一階對稱豎向彎曲振型；(3)反對稱扭轉振型；其中前兩種振型對地震反應最為重要，后一種振型是風振中主要考慮的振型。由于索橋為柔性結構，對于大跨度索橋其柔性更為突出，傳統(tǒng)的索橋為一上拉索(由懸索及吊桿組成)結構體系，其力學特征表現(xiàn)為:
[0005](I)整體結構體系在面內(nèi)的豎向具有很大的柔性，抗風能力較弱，各階自振頻率較低；
[0006](2)主塔所承受的面內(nèi)彎矩較大，這主要由于橋面的柔性所引起的；
[0007](3)橋面在面外的側向彎曲和扭轉比較明顯，主要是由于橋面抗側彎和扭轉的能力較弱所致；
[0008](4)懸索和吊桿自身的局部橫向振動明顯。
[0009]近年來，國內(nèi)外人行索橋安全事故頻發(fā)，造成大量人員傷亡。最主要的原因是目前的人行索橋結構不合理:大多數(shù)人行索橋剛度過小，在活載等激勵下結構變形過大，上下振動或左右晃動明顯；因橋?qū)捿^窄，梁體自重輕且自身剛度弱，懸浮在空中的橋面系自身穩(wěn)定能力差，在較大風荷載或者橫向偏載時容易弓I起橋面傾覆。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]針對現(xiàn)有技術所存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋，在傳統(tǒng)人行索橋基礎上，采用索桁架設置改變原有索橋傳力路徑，在工程造價增加很少的情況下，能夠解決大風荷載或橫向偏載時橋面易傾覆的現(xiàn)象，可實現(xiàn)山區(qū)人行索橋安全、適用、經(jīng)濟、耐久的目的。
[0011]一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋，包括:索桁架、索塔和橋面系；
[0012]所述的索桁架包括橋面系和通過索塔懸掛于橋面系上方的主索，所述的橋面系包括多根相互平行設置的橫梁，相鄰兩根橫梁通過若干縱梁連接；所述的橫梁兩端通過吊桿分別與主索連接；
[0013]所述的橋面系底部設有與主索對應的兩根橋面索，所述的橋面索兩端分別與索桁架兩端的索塔基礎相錨固，所述的索塔頂部設有滾軸索鞍。
[0014]所述的吊桿通過U型螺栓與橫梁相連接。
[0015]所述的橫梁兩端分別與兩根橋面索相連接。
[0016]所述的主索和橋面索采用熱鍍鋅鋼絲繩。
[0017]所述的吊桿采用熱軋鋼筋或鋼絞線。
[0018]所述的橫梁通過U型螺栓與橋面索相連接。
[0019]所述的主索兩端通過樁柱式或組合式錨碇錨固。
[0020]所述的橋面索的無應力長度等于索橋跨度加上兩端錨固長度之和。
[0021]所述的橋面索的矢跨比為1/50?1/30。
[0022]所述的主索的矢跨比為1/12?1/8。
[0023]所述的索塔采用鋼筋混凝土框架結構。
[0024]所述的橋面系上鋪設有橋面板，所述的橋面板采用鏤空薄鋼板。
[0025]所述的橫梁和縱梁采用槽鋼等型鋼。
[0026]所述的錨碇采用樁柱式錨碇為鋼筋混凝土抗拔樁。
[0027]所述的錨碇采用組合式錨碇為鋼筋混凝土樁置于重力式混凝土砌體之中。
[0028]所述的主索截面積為橋面索截面積的1.0?2.5倍；優(yōu)選地為2.0倍，結構受力安全且經(jīng)濟指標較優(yōu)。
[0029]本發(fā)明索桁架橋的傳力系統(tǒng)由主索、橋面索及吊桿組成，通過在空載下張拉橋面索從而形成一個類似桁架結構的空間體系。本發(fā)明將傳統(tǒng)的人行索橋改為空間索桁受力結構，橋面索因吊桿調(diào)節(jié)呈上拱線形,相當于施加了初始應力；本發(fā)明人行索橋,主索承擔大部分的豎向荷載，并傳遞給錨碇；在滿載狀態(tài)下，橋面索始終保持一定的應力。主索和橋面索通過吊桿作用相互作用，具有更好的整體性、剛度和穩(wěn)定性，因此能更好地抵抗振動的作用，提高了索橋整體動力學特性、抗風能力和抗傾覆能力；同時，本發(fā)明因充分利用鋼絲繩等高強度材料抗拉性能好的特性，可以節(jié)省造價。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明索桁架橋的結構示意圖。
[0031]圖2為本發(fā)明索桁架橋的俯視圖。
[0032]圖3為圖2沿AA’方向的截面圖。
【具體實施方式】
[0033]為了更為具體地描述本發(fā)明，下面結合附圖及【具體實施方式】對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。
[0034]如圖1?3所示，一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋，包括:索桁架1、索塔2和橋面系10 ;索塔2頂部設有滾軸索鞍。
[0035]索桁架I包括橋面系10和通過索塔2懸掛于橋面系10上方的主索11，橋面系10上鋪設有橋面板6，橋面系10包括多根相互平行設置的橫梁13，相鄰兩根橫梁13通過若干縱梁14連接；橫梁13兩端通過吊桿12分別與主索11連接；橋面系10底部設有與主索11對應的兩根橋面索3，橋面索3兩端分別與索塔基礎20相錨固。
[0036]本實施方式中，吊桿12通過螺旋U型螺栓5與橫梁13相連接；橫梁13兩端通過U型螺栓5分別與兩根橋面索3相連接；主索11兩端通過兩側錨碇4錨固；錨碇4采用樁柱式或組合式錨碇。
[0037]橋面索3的無應力長度等于索橋跨度加上兩端錨固長度之和，橋面索3的矢跨比為1/50?1/30，主索11的矢跨比為1/8?1/12 ;主索11截面積為橋面索3截面積的1.0?2.5 倍。
[0038]主索11和橋面索3采用熱鍍鋅鋼絲繩，吊桿12采用熱軋鋼筋。索塔2采用鋼筋混凝土門式結構，橫梁13和縱梁14采用槽鋼，橋面板6采用鏤空薄鋼板。
[0039]本實施方式的施工流程為:索塔基礎及索塔、錨碇施工一主索吊裝及架設一架設橋面索一安裝橋面系及吊桿一安裝橋面系余下部分一調(diào)索一防護一清理場地。
[0040]橋面系包含橫梁、縱梁、橋面索、橋面鏤空薄鋼板、欄桿等。橋面系的安裝順序為先跨中后兩端。安裝橋面索和橋面系，可利用懸掛在主索上的工作平臺。
[0041]主索及橋面索的形狀與受力密切相關，除要保證索力準確外還應盡量保證節(jié)點坐標準確，為此，在預應力索桁架安裝及調(diào)索時采用索長和索力雙控制。施工過程中以索力控制為主，索長控制為輔，索長控制通過節(jié)點空間坐標來反映。調(diào)索工作分初步調(diào)整及最終調(diào)整兩個階段。初步調(diào)整目的是使各索均參與受力，節(jié)點基本到位；最終調(diào)整目的是達到設計索力和空間線形。
[0042]本實施方式空間預應力索桁架橋結構具有如下的特點:使用熱鍍鋅鋼絲繩等材料，解決結構的防腐問題；施加拉力后的空間索桁架，使結構的側向剛度、豎向剛度均有極大的提高，極大改善了結構自身的抗穩(wěn)定能力；橋面采用鏤空的薄鋼板，大大改善了結構抗風穩(wěn)定性；預應力索桁架空間索面外觀輕盈，橋上、橋下暢通無阻。該類橋梁適合于跨越深谷、激流以及風景旅游區(qū)的輕荷載橋梁應用。該橋結構新穎，造型獨特，技術含量大，成橋后橋梁具有較大的強度、剛度以及良好的耐久性、抗風穩(wěn)定性和抗傾覆穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.一種山區(qū)農(nóng)村人行預應力索桁架橋，包括:索桁架、索塔和橋面系； 所述的索桁架包括橋面系和通過索塔懸掛于橋面系上方的主索，所述的橋面系包括多根相互平行設置的橫梁，相鄰兩根橫梁通過若干縱梁連接；所述的橫梁兩端通過吊桿分別與主索連接；其特征在于: 所述的橋面系底部設有與主索對應的兩根橋面索，所述的橋面索兩端分別與索桁架兩端的索塔基礎相錨固，所述的索塔頂部設有滾軸索鞍。
2.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的橋面索的矢跨比為1/50?1/30。
3.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的主索截面積為橋面索截面積的1.0?2.5倍。
4.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的主索和橋面索采用熱鍍鋅鋼絲繩。
5.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的主索兩端通過樁柱式或組合式錨碇錨固。
6.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的橫梁兩端分別與兩根橋面索相連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的橋面系上鋪設有橋面板，所述的橋面板采用鏤空薄鋼板。
8.根據(jù)權利要求1所述的索桁架橋，其特征在于:所述的吊桿通過U型螺栓與橫梁相連接。
9.根據(jù)權利要求1或8所述的索桁架橋，其特征在于:所述的吊桿采用熱軋鋼筋或鋼絞線。
10.根據(jù)權利要求1、6或8所述的索桁架橋，其特征在于:所述的橫梁和縱梁采用型鋼。
【文檔編號】E01D12/00GK103485271SQ201310438525
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月23日 優(yōu)先權日:2013年9月23日
【發(fā)明者】趙長軍, 陳代平, 秦肖, 雷波, 茅兆祥 申請人:浙江省交通規(guī)劃設計研究院