CN103966943A - 控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，该斜拉桥具有主梁、桥塔、辅助墩以及过渡墩，该结构体系包括：在主梁与桥塔之间横向设置的多个第一弹性支撑与多个第一动力阻尼装置；在主梁与辅助墩之间横向设置的多个第二弹性支撑与多个第二动力阻尼装置；以及在主梁与过渡墩之间横向设置的多个第三弹性支撑与多个第三动力阻尼装置。本发明能够有效控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩的横向位移和内力响应，实施方案简单合理，经济性好，可以推广应用到悬索桥等其它桥型。

Description

控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系。
背景技术
斜拉桥是一种现代桥型，经济性好，适应性广，现在已发展成为大跨桥梁的主流桥型。斜拉桥的结构体系直接关系桥梁的总体设计、结构安全及功能的实现。大跨斜拉桥结构轻柔、阻尼低，对汽车、温度、大风和地震等静力和动力作用十分敏感。
国内外对斜拉桥的结构体系开展了非常广泛的研究工作，但大部分集中在纵向结构体系及其关键装置的研究，并且经过多年研究与实践，该问题已得到初步解决。然而，目前对横向结构体系的研究相对较少。以往研究表明，适宜的纵向结构体系对控制桥梁的纵向位移及内力响应有较好效果，但无法减小桥梁的横向位移及内力响应。因此，相比于纵向结构体系，斜拉桥的横向结构体系显得更为复杂。
通常，在斜拉桥的横向结构体系中，在主梁与桥塔之间设置横向抗风支座，在主梁与辅助墩、主梁与过渡墩之间设置横向限位支座或适当的限位装置。横向抗风支座、横向限位支座或限位装置等均为横向刚性支撑，在横向大风、地震等作用下，上述横向刚性支撑往往会引起主梁与桥塔的塔柱、主梁与辅助墩的横向限位支座或限位装置、主梁与过渡墩的横向限位支座或限位装置之间发生碰撞，并制约了主梁与桥塔、辅助墩、过渡墩的相对运动，这种刚性约束体系通常使得斜拉桥的横向位移和内力响应非常大，从而引发主梁、辅助墩和过渡墩的安全隐患。
为了提高斜拉桥在汽车、温度、大风和地震等静力和动力作用下的横向受力性能，需要研究有效的横向结构体系保障桥梁的结构安全及功能要求。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的是针对斜拉桥在温度、汽车制动、大风、地震等静力和动力作用下主梁、辅助墩和过渡墩的横向响应问题，提供一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，该斜拉桥具有主梁1、桥塔2、辅助墩5以及过渡墩8，该结构体系包括：
在主梁1与桥塔2之间横向设置的多个第一弹性支撑3与多个第一动力阻尼装置4；
在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7；以及
在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10。
上述方案中，所述多个第一弹性支撑3、多个第二弹性支撑6、多个第三弹性支撑9均为钢材、形状记忆合金、橡胶、高分子复合材料或这四种材料组合制成的弹性装置。
上述方案中，所述多个第一动力阻尼装置4、多个第二动力阻尼装置7和多个第三动力阻尼装置10均为金属阻尼器、高分子复合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器或复合型阻尼器。
上述方案中，所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间在横向各设置有间隙，间隙的宽度B＝0.5～2m之间。所述多个第一弹性支撑3设置于所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间的间隙内，该多个第一弹性支撑3对主梁1提供横向的弹性约束，但允许主梁1在纵向自由移动。
上述方案中，通过所述多个第一弹性支撑3和所述多个第一动力阻尼装置4，控制主梁1的横向位移和内力响应。
上述方案中，通过在在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7，控制主梁1和辅助墩5的横向位移和内力响应。
上述方案中，通过在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，控制主梁1和过渡墩8的横向位移和内力响应。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
1、本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，通过合理设置多个第一弹性支撑3、多个第一动力阻尼装置4、多个第二弹性支撑6、多个第二动力阻尼装置7、多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，所以能够有效优化布置斜拉桥的横向结构刚度和结构阻尼，从而能够有效控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩在静力和动力作用下的位移和内力响应，保障桥梁的结构安全及功能要求，降低了桥梁的建设成本。
2、本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，由于第一弹性支撑3、第一动力阻尼装置4、第二弹性支撑6、第二动力阻尼装置7、第三弹性支撑9与第三动力阻尼装置10的安装、检查、维护、更换方便，经济性好，可以推广应用到悬索桥等其它桥型。
附图说明
图1是本发明供的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系的示意图。
图2是图1中主梁与桥塔横向弹性支撑与动力阻尼装置连接的示意图
图3是图1中主梁与辅助墩(过渡墩)横向弹性支撑与动力阻尼装置连接的示意图。
附图中标记：
主梁1；桥塔2；第一弹性支撑3；第一动力阻尼装置4；辅助墩5；第二弹性支撑6；第二动力阻尼装置7；过渡墩8；第三弹性支撑9；第三动力阻尼装置10。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图1、图2和图3，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，图1是本发明供的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系的示意图。图1所示的斜拉桥具有主梁1、桥塔2、辅助墩5以及过渡墩8，该用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系包括：
在主梁1与桥塔2之间横向设置的多个第一弹性支撑3与多个第一动力阻尼装置4；在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7；以及在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10。所述多个第一弹性支撑3、多个第二弹性支撑6、多个第三弹性支撑9均为钢材、形状记忆合金、橡胶、高分子复合材料或这四种材料组合制成的弹性装置；上述方案中，所述多个第一动力阻尼装置4、多个第二动力阻尼装置7和多个第三动力阻尼装置10均为金属阻尼器、高分子复合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器或复合型阻尼器。
其中，如图2所示，所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间在横向各设置有间隙，间隙的宽度B＝0.5～2m之间。所述多个第一弹性支撑3设置于所述主梁1左右两侧与桥塔2的塔柱之间的间隙内，该多个第一弹性支撑3对主梁1提供横向的弹性约束，但允许主梁1在纵向自由移动。
如图2和图3所示，通过所述多个第一弹性支撑3和所述多个第一动力阻尼装置4，控制主梁1的横向位移和内力响应。通过在在主梁1与辅助墩5之间横向设置的多个第二弹性支撑6与多个第二动力阻尼装置7，控制主梁1和辅助墩5的横向位移和内力响应。通过在主梁1与过渡墩8之间横向设置的多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，控制主梁1和过渡墩8的横向位移和内力响应。
本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，通过合理设置多个第一弹性支撑3、多个第一动力阻尼装置4、多个第二弹性支撑6、多个第二动力阻尼装置7、多个第三弹性支撑9与多个第三动力阻尼装置10，能够有效优化布置斜拉桥的横向结构刚度和结构阻尼，从而能够有效控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩在静力和动力作用下的位移和内力响应，保障桥梁的结构安全及功能要求，降低了桥梁的建设成本。
本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，由于第一弹性支撑3、第一动力阻尼装置4、第二弹性支撑6、第二动力阻尼装置7、第三弹性支撑9与第三动力阻尼装置10的安装、检查、维护、更换方便，经济性好，可以推广应用到悬索桥等其它桥型。
另外，本发明提供的这种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，也可以被称为一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的***、设备或装置，这里“结构体系”等同于“***、设备或装置”。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，该斜拉桥具有主梁(1)、桥塔(2)、辅助墩(5)以及过渡墩(8)，其特征在于，该结构体系包括：
在主梁(1)与桥塔(2)之间横向设置的多个第一弹性支撑(3)与多个第一动力阻尼装置(4)；
在主梁(1)与辅助墩(5)之间横向设置的多个第二弹性支撑(6)与多个第二动力阻尼装置(7)；以及
在主梁(1)与过渡墩(8)之间横向设置的多个第三弹性支撑(9)与多个第三动力阻尼装置(10)。
2.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，所述多个第一弹性支撑(3)、多个第二弹性支撑(6)、多个第三弹性支撑(9)均为钢材、形状记忆合金、橡胶、高分子复合材料或这四种材料组合制成的弹性装置。
3.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，所述多个第一动力阻尼装置(4)、多个第二动力阻尼装置(7)和多个第三动力阻尼装置(10)均为金属阻尼器、高分子复合材料阻尼器、摩擦阻尼器、粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器或复合型阻尼器。
4.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，所述主梁(1)左右两侧与桥塔(2)的塔柱之间在横向各设置有间隙，间隙的宽度B＝0.5～2m。
5.根据权利要求4所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，所述多个第一弹性支撑(3)设置于所述主梁(1)左右两侧与桥塔(2)的塔柱之间的间隙内，该多个第一弹性支撑(3)对主梁(1)提供横向的弹性约束，但允许主梁(1)在纵向自由移动。
6.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，通过所述多个第一弹性支撑(3)和所述多个第一动力阻尼装置(4)，控制主梁(1)的横向位移和内力响应。
7.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，通过在在主梁(1)与辅助墩(5)之间横向设置的多个第二弹性支撑(6)与多个第二动力阻尼装置(7)，控制主梁(1)和辅助墩(5)的横向位移和内力响应。
8.根据权利要求1所述的用于控制斜拉桥主梁、辅助墩和过渡墩横向响应的结构体系，其特征在于，通过在主梁(1)与过渡墩(8)之间横向设置的多个第三弹性支撑(9)与多个第三动力阻尼装置(10)，控制主梁(1)和过渡墩(8)的横向位移和内力响应。
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