一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1098838 A(43)申请公布日 2017.03.15

(21)申请号 2016112303.1(22)申请日 2016.12.28

(71)申请人 西安科技大学

地址 710054 陕西省西安市雁塔路中段58

号(72)发明人 柴生波　任翔　宋飞　刘克同　(74)专利代理机构 北京中济纬天专利代理有限

公司 11429

代理人 贺金(51)Int.Cl.

E01D 12/00(2006.01)E01D 21/00(2006.01)

权利要求书3页 说明书8页 附图5页

CN 1098838 A(54)发明名称

一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法(57)摘要

本发明公开了一种拱桥和悬索桥组合式自

包括主梁结构、桥面、两个拱圈和两个平衡桥梁，

主索，主梁结构通过吊索与拱圈连接，主索通过撑杆与主梁结构连接，撑杆的上端与主梁结构相铰接，撑杆的下端与主索相铰接。该组合式自平衡桥梁结合了拱、索受力特点，拱、索、梁三者的水平力处于自平衡状态，不需要外部的水平向约束，不对外部产生推力或拉力。本发明还公开了一种施工方法，其包括桥台或桥墩施工、支座施工、主梁结构施工、拱圈施工、吊索施工、桥面施工、张拉吊索、主索施工、撑杆施工和释放吊索索力等步骤，该施工方法有效提高了成桥效率，降低了施工难度，节约了工期。

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1.一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：包括主梁结构(3)、铺装在所述主梁结构(3)上的桥面、设置在主梁结构(3)上方的两个拱圈(1)和设置在主梁结构(3)下方的两个主索(7)，所述主梁结构(3)的一端设置有用于对其支撑的第一支座(4)，所述主梁结构(3)的另一端设置有用于对其支撑的第二支座(9)，所述拱圈(1)的一端固定在主梁结构(3)的一端，所述拱圈(1)的另一端固定在主梁结构(3)的另一端，所述主索(7)的一端固定在主梁结构(3)的一端，所述主索(7)的另一端固定在主梁结构(3)的另一端，所述主梁结构(3)通过多个吊索(2)与拱圈(1)连接，所述主索(7)通过多个撑杆(6)与主梁结构(3)连接，所述撑杆(6)的上端与主梁结构(3)相铰接，所述撑杆(6)的下端与主索(7)相铰接。

2.根据权利要求1所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构(3)包括多个纵梁(3-1)和多个横梁(3-2)，所述纵梁(3-1)的一端与第一支座(4)连接，所述纵梁(3-1)的另一端与第二支座(9)连接，多个所述纵梁(3-1)依次拼接，所述桥面铺装在所述纵梁(3-1)上，多个所述横梁(3-2)连接在所述纵梁(3-1)上且沿纵梁(3-1)的延伸方向间隔布设，所述吊索(2)的下端与横梁(3-2)的端部相连接，所述撑杆(6)的上端与横梁(3-2)的端部相连接。

3.根据权利要求2所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述纵梁(3-1)为T形梁，所述横梁(3-2)穿过所述纵梁(3-1)的腹板。

4.根据权利要求1所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构(3)包括两个纵梁(3-1)和设置在两个纵梁(3-1)之间的多个横梁(3-2)，所述横梁(3-2)的一端与一个纵梁(3-1)相连接，所述横梁(3-2)的另一端与另一个纵梁(3-1)相连接，所述纵梁(3-1)的一端与第一支座(4)连接，所述纵梁(3-1)的另一端与第二支座(9)连接，多个所述横梁(3-2)上铺装有桥面板，所述桥面铺设在所述桥面板上，所述吊索(2)的下端与纵梁(3-1)相连接，所述撑杆(6)的上端与纵梁(3-1)相连接。

5.根据权利要求1所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索(7)通过倾斜布设的稳定杆(10)与主梁结构(3)相连接，所述稳定杆(10)的上端与主梁结构(3)相铰接，所述稳定杆(10)的下端与主索(7)相铰接。

6.根据权利要求1所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索(7)上设置有用于与撑杆(6)下端相铰接的铰接接头(11)，所述主梁结构(3)上设置有用于与撑杆(6)上端相铰接的铰接支座(12)。

7.根据权利要求6所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述撑杆(6)的下端设置有两个相互平行的下护板(6-1)，所述下护板(6-1)上开设有下销孔(6-3)，所述撑杆(6)的上端设置有两个相互平行的上护板(6-2)，所述上护板(6-2)上开设有上销孔(6-4)；所述铰接接头(11)包括上卡板(11-1)和与所述上卡板(11-1)相拼接以将主索(7)夹持的下卡板(11-2)，所述上卡板(11-1)的一侧面设置有第一上连接板(11-3)，所述上卡板(11-1)的另一侧面设置有第二上连接板(11-4)，所述下卡板(11-2)的一侧面设置有第一下连接板(11-5)，所述下卡板(11-2)的另一侧面设置有第二下连接板(11-6)，所述第一上连接板(11-3)和第一下连接板(11-5)通过第一螺栓(11-7)连接，所述第二上连接板(11-4)和第二下连接板(11-6)通过第二螺栓(11-8)连接，所述上卡板(11-1)上设置有用于插入两个下护板(6-1)之间的衬板(11-9)，所述衬板(11-9)上开设有铰接孔(11-10)，所述下护板(6-1)和衬板(11-9)通过穿过所述下销孔(6-3)和铰接孔(11-10)的下销轴相连接；所述铰

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接支座(12)包括用于伸入两个所述上护板(6-2)之间的垫板(12-1)，所述垫板(12-1)上开设有连接孔(12-2)，所述上护板(6-2)和垫板(12-1)通过穿过所述上销孔(6-4)和连接孔(12-2)的上销轴相连接。

8.根据权利要求7所述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述第一上连接板(11-3)上设置有多个第一上凹口(11-3-1)和多个第一上凸起(11-3-2)，所述第二上连接板(11-4)上设置有多个第二上凹口和多个第二上凸起，所述第一上凹口(11-3-1)和第一上凸起(11-3-2)在第一上连接板(11-3)上呈交错布设，所述第二上凹口和第二上凸起在第二上连接板(11-4)上呈交错布设；所述第一下连接板(11-5)上设置有多个供第一上凸起(11-3-2)一一对应卡入的第一下凹口(11-5-1)和多个用于一一对应卡入第一上凹口(11-3-1)的第一下凸起(11-5-2)，所述第一下凹口(11-5-1)和第一下凸起(11-5-2)在第一下连接板(11-5)上呈交错布设，所述第二下连接板(11-6)上设置有多个供所述第二上凸起一一对应卡入的第二下凹口(11-6-1)和多个用于一一对应卡入所述第二上凹口的第二下凸起(11-6-2)，所述第二下凹口(11-6-1)和第二下凸起(11-6-2)在第二下连接板(11-6)上呈交错布设。

9.一种如权利要求1所述的拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、桥台或桥墩施工；步骤二、支座施工：在一侧桥台或桥墩上设置第一支座(4)，在另一侧桥台或桥墩上设置第二支座(9)；

步骤三、主梁结构(3)施工：在所述第一支座(4)和第二支座(9)之间设置主梁结构(3)，使所述主梁结构(3)的一端支撑在所述第一支座(4)上，使所述主梁结构(3)的另一端支撑在所述第二支座(9)上；

步骤四、拱圈(1)施工：在所述主梁结构(3)上方设置两个拱圈(1)，并使所述拱圈(1)的一端固定在所述主梁结构(3)的一端，使所述拱圈(1)的另一端固定在所述主梁结构(3)的另一端；

步骤五、吊索(2)施工：在所述拱圈(1)与主梁结构(3)之间设置多个吊索(2)，并使所述吊索(2)的上端与所述拱圈(1)固定连接，使所述吊索(2)的下端与所述主梁结构(3)固定连接；

步骤六、桥面施工：在所述主梁结构(3)上铺装桥面；步骤七、张拉吊索(2)，张拉吊索(2)时包括以下具体步骤：步骤701、吊索(2)张拉力计算：拟定成桥时吊索(2)的索力ti，成桥时主索(7)的索力F，并计算吊索的索力ti改变与主索的索力F变化之间的关系，假设当吊索(2)的索力改变量为δti时，则引起主索(7)的索力改变量为δF，建立以下关系式：

令ΔT＝[δt1,δt2…δti]，A＝[a1,a2…ai]T，则上式可写为ΔTA＝δF，根据有限元模型依次改变各吊索(2)的索力，并根据吊索(2)的索力改变量δti与主索(7)的索力改变量δF的关

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系，可逐个求得吊索(2)的索力对主索(7)索力的影响系数ai，最终求得吊索(2)索力对主索(7)索力的影响矩阵A；

按照公式T＝T0+ΔT确定吊索(2)的张拉力T，其中，T0＝[t1,t2…ti]为设计时确定的成桥状态下的吊索索力，为已知量，另外，ΔT可由下式求得：

ΔT＝[δt1,δt2…δti]＝FA-1

其中F为设计时确定的成桥阶段主索索力，为已知量，于是可以通过上式T＝T0+ΔT求得吊索的张拉力T；

步骤702、根据吊索的张拉力T，对每根吊索(2)进行张拉；步骤八、主索(7)施工：在所述主梁结构(3)下方安装两个主索(7)，并使所述主索(7)的一端固定在所述主梁结构(3)的一端，所述主索(7)的另一端固定在所述主梁结构(3)的另一端，同时确保主索(7)张紧，使主索(7)的索力为零；

步骤九、撑杆(6)施工：在所述主索(7)和主梁结构(3)之间设置撑杆(6)，并使所述撑杆(6)的上端与主梁结构(3)相铰接，使所述撑杆(6)的下端与主索(7)相铰接；

步骤十、释放吊索(2)索力：释放每个吊索(2)的索力，吊索(2)索力释放量等于ΔT，此时吊索(2)索力由T0+ΔT降为T0，而主索(7)的索力则由零自动增加至F；

至此，所述吊索(2)和主索(7)均达到了预定的受力状态。

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一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法

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技术领域[0001]本发明属于桥梁技术领域，具体是涉及一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁及其施工方法。

背景技术[0002]梁桥、拱桥、索桥分别是不同的桥梁结构形式，其受力特点各有不同。其中梁桥以主梁的受弯为主、拱桥以拱肋的受压为主、索桥以索的受拉为主。拱桥和索桥跨越能力均大于梁桥，得益于其更能充分发挥材料的性能。但以受压为主的拱桥会在拱脚处产生水平推力，建造大跨度拱桥需要较好的地质条件，使基础能够抵抗拱脚处的水平推力。系杆拱可以解决拱脚处水平推力的问题，通过系杆连接桥两端拱脚，通过系杆的受拉与拱脚推力相平衡。但系杆所起的作用仅仅是平衡拱脚处水平力，对结构的承载能力毫无帮助，造成材料的极大浪费。[0003]悬索桥是以主缆受拉为主要受力构件的桥梁，悬索桥能充分发挥钢材抗拉强度，跨越能力大，大跨度悬索桥主缆内力较大，需要建造锚碇来平衡主缆拉力。小跨径的悬索桥可采用自锚式，将主缆锚固在主梁上，使主梁受压，若主缆内力过大，则主梁受力较为不利。为减小主梁受压，自锚式悬索桥主缆通常采用较大垂跨比以减小主缆水平力分力。[0004]可以看出，拱桥会对外部产生推力，悬索桥会对外部产生拉力，若通过结构自身解决(采用系杆拱或自锚式悬索桥)，也存在一定缺点，造成材料浪费或结构受力不利。发明内容[0005]本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁。该组合式自平衡桥梁结合了拱、索受力特点，拱、索、梁三者的水平力处于自平衡状态，不需要外部的水平向约束，不对外部产生推力或拉力。[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：包括主梁结构、铺装在所述主梁结构上的桥面、设置在主梁结构上方的两个拱圈和设置在主梁结构下方的两个主索，所述主梁结构的一端设置有用于对其支撑的第一支座，所述主梁结构的另一端设置有用于对其支撑的第二支座，所述拱圈的一端固定在主梁结构的一端，所述拱圈的另一端固定在主梁结构的另一端，所述主索的一端固定在主梁结构的一端，所述主索的另一端固定在主梁结构的另一端，所述主梁结构通过吊索与拱圈连接，所述主索通过撑杆与主梁结构连接，所述撑杆的上端与主梁结构相铰接，所述撑杆的下端与主索相铰接。[0007]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构包括多个纵梁和多个横梁，所述纵梁的一端与第一支座连接，所述纵梁的另一端与第二支座连接，多个所述纵梁依次拼接，所述桥面铺装在所述纵梁上，多个所述横梁连接在所述纵梁上且沿纵梁的延伸方向间隔布设，所述吊索的下端与横梁的端部相连接，所述撑杆的上端与横梁的端部相连接。

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上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述纵梁为T形梁，所

述横梁穿过所述纵梁的腹板。[0009]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主梁结构包括两个纵梁和设置在两个纵梁之间的多个横梁，所述横梁的一端与一个纵梁相连接，所述横梁的另一端与另一个纵梁相连接，所述纵梁的一端与第一支座连接，所述纵梁的另一端与第二支座连接，多个所述横梁上铺装有桥面板，所述桥面铺设在所述桥面板上，所述吊索的下端与纵梁相连接，所述撑杆的上端与纵梁相连接。[0010]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索通过倾斜布设的稳定杆与主梁结构相连接，所述稳定杆的上端与主梁结构相铰接，所述稳定杆的下端与主索相铰接。[0011]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述主索上设置有用于与撑杆下端相铰接的铰接接头，所述主梁结构上设置有用于与撑杆上端相铰接的铰接支座。[0012]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述撑杆的下端设置有两个相互平行的下护板，所述下护板上开设有下销孔，所述撑杆的上端设置有两个相互平行的上护板，所述上护板上开设有上销孔；所述铰接接头包括上卡板和与所述上卡板相拼接以将主索夹持的下卡板，所述上卡板的一侧面设置有第一上连接板，所述上卡板的另一侧面设置有第二上连接板，所述下卡板的一侧面设置有第一下连接板，所述下卡板的另一侧面设置有第二下连接板，所述第一上连接板和第一下连接板通过第一螺栓连接，所述第二上连接板和第二下连接板通过第二螺栓连接，所述上卡板上设置有用于插入两个下护板之间的衬板，所述衬板上开设有铰接孔，所述下护板和衬板通过穿过所述下销孔和铰接孔的下销轴相连接；所述铰接支座包括用于伸入两个所述上护板之间的垫板，所述垫板上开设有连接孔，所述上护板和垫板通过穿过所述上销孔和连接孔的上销轴相连接。[0013]上述的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，其特征在于：所述第一上连接板上设置有多个第一上凹口和多个第一上凸起，所述第二上连接板上设置有多个第二上凹口和多个第二上凸起，所述第一上凹口和第一上凸起在第一上连接板上呈交错布设，所述第二上凹口和第二上凸起在第二上连接板上呈交错布设；所述第一下连接板上设置有多个供第一上凸起一一对应卡入的第一下凹口和多个用于一一对应卡入第一上凹口的第一下凸起，所述第一下凹口和第一下凸起在第一下连接板上呈交错布设，所述第二下连接板上设置有多个供所述第二上凸起一一对应卡入的第二下凹口和多个用于一一对应卡入所述第二上凹口的第二下凸起，所述第二下凹口和第二下凸起在第二下连接板上呈交错布设。[0014]本发明还公开了一种快速、高效的施工上述拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的方法。为实现上述目的，本发明施工方法采用的技术方案是：其特征在于，包括以下步骤：[0015]步骤一、桥台或桥墩施工；[0016]步骤二、支座施工：在一侧桥台或桥墩上设置第一支座，在另一侧桥台或桥墩上设置第二支座；[0017]步骤三、主梁结构施工：在所述第一支座和第二支座之间设置主梁结构，使所述主梁结构的一端支撑在所述第一支座上，使所述主梁结构的另一端支撑在所述第二支座上；[0018]步骤四、拱圈施工：在所述主梁结构上方设置两个拱圈，并使所述拱圈的一端固定

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在所述主梁结构的一端，使所述拱圈的另一端固定在所述主梁结构的另一端；[0019]步骤五、吊索施工：在所述拱圈与主梁结构之间设置多个吊索，并使所述吊索的上端与所述拱圈固定连接，使所述吊索的下端与所述主梁结构固定连接；[0020]步骤六、桥面施工：在所述主梁结构上铺装桥面；[0021]步骤七、张拉吊索，张拉吊索时包括以下具体步骤：[0022]步骤701、吊索张拉力计算：拟定成桥时吊索的索力ti，成桥时主索的索力F，并计算吊索的索力ti改变与主索的索力F变化之间的关系，假设当吊索的索力改变量为δti时，则引起主索的索力改变量为δF，建立以下关系式：

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令ΔT＝[δt1,δt2…δti]，A＝[a1,a2…ai]T，则上式可写为ΔTA＝δF，根据有限元模型依次改变各吊索的索力，并根据吊索的索力改变量δti与主索的索力改变量δF的关系，可逐个求得吊索的索力对主索索力的影响系数ai，最终求得吊索索力对主索索力的影响矩阵A；[0025]按照公式T＝T0+ΔT确定吊索的张拉力T，[0026]其中，T0＝[t1,t2…ti]为设计时确定的成桥状态下的吊索索力，为已知量，[0027]另外，ΔT可由下式求得：[0028]ΔT＝[δt1,δt2…δti]＝FA-1[0029]其中F为设计时确定的为成桥阶段主索索力，为已知量，于是可以通过上式T＝T0+ΔT求得吊索的张拉力T；[0030]步骤702、根据吊索的张拉力T，对每根吊索进行张拉；[0031]步骤八、主索施工：在所述主梁结构下方安装两个主索，并使所述主索的一端固定在所述主梁结构的一端，所述主索的另一端固定在所述主梁结构的另一端，同时确保主索张紧，使主索的索力为零；[0032]步骤九、撑杆施工：在所述主索和主梁结构之间设置撑杆，并使所述撑杆的上端与主梁结构相铰接，使所述撑杆的下端与主索相铰接；[0033]步骤十、释放吊索索力：释放每个吊索的索力，吊索索力释放量等于ΔT，此时吊索索力由T0+ΔT降为T0，而主索的索力则由零自动增加至F；[0034]至此，所述吊索和主索均达到了预定的受力状态。[0035]本发明与现有技术相比具有以下优点：[0036]1、本发明桥梁的主索的拉力既起到平衡拱圈拱脚推力的作用，又起到了承担恒载和活载的作用，充分发挥了主索的材料性能。[0037]3、本发明桥梁主索的拉力能够将拱圈拱脚的压力平衡掉，主索富余的拉力会传递给纵梁，能够使纵梁处于适度受压状态，从而可以使主梁结构的弯矩减小，使得纵梁的梁截面能够减小，减小结构自重，有利于预制工厂化施工。[0038]4、本发明桥梁的拱圈、主梁结构和主索共同受力，结构冗余度高，结构整体安全性较高，单个构件的失效不会造成整个结构的破坏，也为构件的检修、更换提供了方便。

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5、本发明桥梁通过布设稳定杆，能够对主索进行有效的定位，避免主索在风力的

作用下沿横梁延伸方向的产生摇晃，从而确保主索承受荷载的能力不会因为风力的原因而造成影响。[0040]6、本发明桥梁通过设置铰接接头，能够快速、有效的实现撑杆与主索的铰接连接，通过设置铰接支座，能够快速、有效的实现撑杆与主梁结构的铰接连接。[0041]7、本发明桥梁通过对铰接接头的特殊设计，能够使得撑杆和主索有效、快速的连接起来，一方面方便了施工安装，另一方面能够确保撑杆与主索的连接强度。[0042]8、本发明施工方法巧妙的解决了张拉巨大的主索所带来的施工困难，有效提高了拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的成桥效率，降低了施工难度，节约了工期。[0043]下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。附图说明[0044]图1为本发明桥梁实施例1的结构示意图。[0045]图2为图1中的A-A剖视图。[0046]图3为图2中的B-B剖视图。[0047]图4为本发明桥梁实施例1中撑杆的结构示意图。[0048]图5为图4的左视图。[0049]图6为本发明桥梁实施例1中铰接接头的结构示意图。[0050]图7为本发明桥梁实施例1中铰接接头上卡板的结构示意图。[0051]图8为本发明桥梁实施例1中铰接接头下卡板的结构示意图。[0052]图9为本发明桥梁实施例1中铰接支座与主梁结构的连接关系示意图。[0053]图10为本发明施工方法的方法流程图。[0054]图11为本发明实施例2中主梁结构的结构示意图。[0055]附图标记说明:[0056]1—拱圈；             2—吊索；             3—主梁结构；[0057]3-1—纵梁；           3-2—横梁；           4—第一支座；[0058]5—第一桥墩；         6—撑杆；             6-1—下护板；[0059]6-2—上护板；         6-3—下销孔；         6-4—上销孔；[0060]7—主索；             8—第二桥墩；         9—第二支座；[0061]10—稳定杆；          11—铰接接头；        11-1—上卡板；[0062]11-2—下卡板；        11-3—第一上连接板；  11-3-1—第一上凹口；[0063]11-3-2—第一上凸起；  11-4—第二上连接板；  11-5—第一下连接板；[00]11-5-1—第一下凹口；  11-5-2—第一下凸起；  11-6—第二下连接板；[0065]11-6-1—第二下凹口；  11-6-2—第二下凸起；  11-7—第一螺栓；[0066]11-8—第二螺栓；      11-9—衬板；          11-10—铰接孔；[0067]12—铰接支座；        12-1—垫板；          12-2—连接孔。具体实施方式[0068]实施例1

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如图1所示的一种拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁，包括主梁结构3、铺装在所述

主梁结构3上的桥面、设置在主梁结构3上方的两个拱圈1和设置在主梁结构3下方的两个主索7，所述主梁结构3的一端设置有用于对其支撑的第一支座4，所述主梁结构3的另一端设置有用于对其支撑的第二支座9，所述拱圈1的一端固定在主梁结构3的一端，所述拱圈1的另一端固定在主梁结构3的另一端，所述主索7的一端固定在主梁结构3的一端，所述主索7的另一端固定在主梁结构3的另一端，所述主梁结构3通过吊索2与拱圈1连接，所述主索7通过撑杆6与主梁结构3连接，所述撑杆6的上端与主梁结构3相铰接，所述撑杆6的下端与主索7相铰接。[0070]本实施例中，所述第一支座4安装在第一桥墩5的上端，所述第二支座9安装在第二桥墩8的上端。[0071]如图2和图3所示，所述主梁结构3包括多个纵梁3-1和多个横梁3-2，所述纵梁3-1的一端与第一支座4连接，所述纵梁3-1的另一端与第二支座9连接，多个所述纵梁3-1依次拼接，所述桥面铺装在所述纵梁3-1上，多个所述横梁3-2连接在所述纵梁3-1上且沿纵梁3-1的延伸方向间隔布设，所述吊索2的下端与横梁3-2的端部相连接，所述撑杆6的上端与横梁3-2的端部相连接。[0072]本实施例中，该拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的受力情况是，桥面系的恒载及活载直接由纵梁3-1承担，纵梁3-1将荷载传递给纵梁3-1梁端的第一支座4、第二支座9以及桥中间的横梁3-2。横梁3-2两端桥面以上由吊索2将荷载传递给拱圈1，使拱圈1处于受压状态，同时在拱圈1的拱脚处产生向外的推力(如图1中的F和F’)。另外，横梁3-2两端在桥面以下通过撑杆6将荷载传递给主索7，使主索7受拉。由于主索7的拉力(如图1中的F1和F2)和拱圈1拱脚的压力方向相反，于是，主索7的拉力能够将拱圈1拱脚的压力平衡掉，主索7富余的拉力会传递给纵梁3-1，能够使纵梁3-1处于适度受压状态，从而可以使主梁结构3的弯矩减小，使得纵梁3-1的梁截面能够减小，减小结构自重，有利于预制工厂化施工。并且，由于主索7的拉力既起到平衡拱圈1拱脚推力的作用，又起到了承担恒载和活载的作用，充分发挥了主索7的材料性能。[0073]本实施例中，该拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的拱圈1、主梁结构3和主索7共同受力，结构冗余度高，结构整体安全性较高，单个构件的失效不会造成整个结构的破坏，也为构件的检修、更换提供了方便。[0074]本实施例中，所述纵梁3-1为T形梁，所述横梁3-2穿过所述纵梁3-1的腹板。通过采用T形梁作为纵梁3-1，并将横梁3-2穿过纵梁3-1的腹板的连接方式，使纵梁3-1和横梁3-2能够有效的、牢固的连接在一起。[0075]如图2所示，所述主索7通过倾斜布设的稳定杆10与主梁结构3相连接，所述稳定杆10的上端与主梁结构3相铰接，所述稳定杆10的下端与主索7相铰接。[0076]本实施例中，通过布设稳定杆10，能够对主索7进行有效的定位，避免主索7在风力的作用下沿横梁3-2延伸方向的产生摇晃，从而确保主索7承受荷载的能力不会因为风力的原因而造成影响。[0077]本实施例中，所述主索7上设置有用于与撑杆6下端相铰接的铰接接头11，所述主梁结构3上设置有用于与撑杆6上端相铰接的铰接支座12。通过设置铰接接头11，能够快速、有效的实现撑杆6与主索7的铰接连接，通过设置铰接支座12，能够快速、有效的实现撑杆6

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与主梁结构3的铰接连接。[0078]如图4和图5所示，所述撑杆6的下端设置有两个相互平行的下护板6-1，所述下护板6-1上开设有下销孔6-3，所述撑杆6的上端设置有两个相互平行的上护板6-2，所述上护板6-2上开设有上销孔6-4。[0079]结合图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，所述铰接接头11包括上卡板11-1和与所述上卡板11-1相拼接以将主索7夹持的下卡板11-2，所述上卡板11-1的一侧面设置有第一上连接板11-3，所述上卡板11-1的另一侧面设置有第二上连接板11-4，所述下卡板11-2的一侧面设置有第一下连接板11-5，所述下卡板11-2的另一侧面设置有第二下连接板11-6，所述第一上连接板11-3和第一下连接板11-5通过第一螺栓11-7连接，所述第二上连接板11-4和第二下连接板11-6通过第二螺栓11-8连接，所述上卡板11-1上设置有用于插入两个下护板6-1之间的衬板11-9，所述衬板11-9上开设有铰接孔11-10，所述下护板6-1和衬板11-9通过穿过所述下销孔6-3和铰接孔11-10的下销轴相连接；所述铰接支座12包括用于伸入两个所述上护板6-2之间的垫板12-1，所述垫板12-1上开设有连接孔12-2，所述上护板6-2和垫板12-1通过穿过所述上销孔6-4和连接孔12-2的上销轴相连接。[0080]本实施例中，通过对铰接接头11的特殊设计，能够使得撑杆6和主索7有效、快速的连接起来，一方面方便了施工安装，另一方面能够确保撑杆6与主索7的连接强度。[0081]如图6、图7和图8所示，所述第一上连接板11-3上设置有多个第一上凹口11-3-1和多个第一上凸起11-3-2，所述第二上连接板11-4上设置有多个第二上凹口和多个第二上凸起，所述第一上凹口11-3-1和第一上凸起11-3-2在第一上连接板11-3上呈交错布设，所述第二上凹口和第二上凸起在第二上连接板11-4上呈交错布设；所述第一下连接板11-5上设置有多个供第一上凸起11-3-2一一对应卡入的第一下凹口11-5-1和多个用于一一对应卡入第一上凹口11-3-1的第一下凸起11-5-2，所述第一下凹口11-5-1和第一下凸起11-5-2在第一下连接板11-5上呈交错布设，所述第二下连接板11-6上设置有多个供所述第二上凸起一一对应卡入的第二下凹口11-6-1和多个用于一一对应卡入所述第二上凹口的第二下凸起11-6-2，所述第二下凹口11-6-1和第二下凸起11-6-2在第二下连接板11-6上呈交错布设。[0082]本实施例中，所述第一上连接板11-3上的第一上凹口11-3-1与第一下连接板11-5上的第一下凸起11-5-2卡接配合，所述第一上连接板11-3上的第一上凸起11-3-2与第一下连接板11-5上的第一下凹口11-5-1卡接配合，同理，所述第二上连接板11-4上的第二上凹口与第二下连接板11-6上的第二下凸起11-6-2卡接配合，所述第二上连接板11-4上的第二上凸起与第二下连接板11-6上的第二下凹口11-6-1卡接配合。通过这种凹口和凸起的卡接配合，能够在安装铰接接头11时，使得上卡板11-1上供第一螺栓11-7穿过的螺栓孔和下卡板11-2上供第一螺栓11-7穿过的螺栓孔能够快速对齐，同理，也能使得上卡板11-1上供第二螺栓11-8穿过的螺栓孔和下卡板11-2上供第二螺栓11-8穿过的螺栓孔能够快速对齐，从而提高了铰接接头11的安装速度，进而提高了撑杆6与主索7的连接速度。[0083]如图10所示，本实施例还提供了拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的一种施工方法，包括以下步骤：[0084]步骤一、桥台或桥墩施工；[0085]步骤二、支座施工：在一侧桥台或桥墩上设置第一支座4，在另一侧桥台或桥墩上

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设置第二支座9；[0086]步骤三、主梁结构3施工：在所述第一支座4和第二支座9之间设置主梁结构3，使所述主梁结构3的一端支撑在所述第一支座4上，使所述主梁结构3的另一端支撑在所述第二支座9上；[0087]步骤四、拱圈1施工：在所述主梁结构3上方设置两个拱圈1，并使所述拱圈1的一端固定在所述主梁结构3的一端，使所述拱圈1的另一端固定在所述主梁结构3的另一端；[0088]步骤五、吊索2施工：在所述拱圈1与主梁结构3之间设置多个吊索2，并使所述吊索2的上端与所述拱圈1固定连接，使所述吊索2的下端与所述主梁结构3固定连接；[00]步骤六、桥面施工：在所述主梁结构3上铺装桥面；[0090]步骤七、张拉吊索2，张拉吊索2时包括以下具体步骤：[0091]步骤701、吊索2张拉力计算：拟定成桥时吊索2的索力ti，成桥时主索7的索力F，并计算吊索2的索力ti改变与主索7的索力F变化之间的关系，假设当吊索2的索力改变量为δti时，则引起主索7的索力改变量为δF，建立以下关系式：

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令ΔT＝[δt1,δt2…δti]，A＝[a1,a2…ai]T，则上式可写为ΔTA＝δF，根据有限元模型依次改变各吊索2的索力，并根据吊索2的索力改变量δti与主索7的索力改变量δF的关系，可逐个求得吊索2的索力对主索7索力的影响系数ai，最终求得吊索2索力对主索7索力的影响矩阵A；[0094]按照公式T＝T0+ΔT确定吊索2的张拉力T，[0095]其中，T0＝[t1,t2…ti]为设计时确定的成桥状态下的吊索索力，为已知量，另外，ΔT可由下式求得：[0096]ΔT＝[δt1,δt2…δti]＝FA-1[0097]其中F为设计时确定的成桥阶段主索索力，为已知量，于是可以通过上式T＝T0+ΔT求得吊索的张拉力T；[0098]步骤702、根据吊索2的张拉力T，对每根吊索2进行张拉；[0099]步骤八、主索7施工：在所述主梁结构3下方安装两个主索7，并使所述主索7的一端固定在所述主梁结构3的一端，所述主索7的另一端固定在所述主梁结构3的另一端，同时确保主索7张紧，使主索7的索力为零；本步骤中，通过对主索7施加微小的张拉力，进而确保主索7的索力接近零或等于零；[0100]步骤九、撑杆6施工：在所述主索7和主梁结构3之间设置撑杆6，并使所述撑杆6的上端与主梁结构3相铰接，使所述撑杆6的下端与主索7相铰接；[0101]步骤十、释放吊索2索力：释放每个吊索2的索力，吊索2索力释放量等于ΔT，此时吊索索力由T0+ΔT降为T0，而主索7的索力则由零自动增加至F；[0102]至此，所述吊索2和主索7均达到了预定的受力状态。[0103]本实施例中，该施工方法能够通过吊索2索力对主索7的索力进行有效的调节，由于主索7的索力远大于吊索2的索力，因此通过张拉主索7来达到既定的主索7索力在实际施

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工时非常困难。而该施工方法可以解决张拉巨大的主索7所带来的施工困难，仅对主索7施加一个使其张紧的初拉力。再通过释放吊索2索力来使主梁结构3的荷载分配到主索7上，从而使吊索2与主索7均达到预定的受力状态，使桥梁达到合理成桥状态，该施工方法，巧妙的解决了张拉巨大的主索7所带来的施工困难，有效提高了拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的成桥效率，降低了施工难度，节约了工期。[0104]实施例2[0105]如图11所示，本实施例与实施例1的不同之处在于：所述主梁结构3包括两个纵梁3-1和设置在两个纵梁3-1之间的多个横梁3-2，所述横梁3-2的一端与一个纵梁3-1相连接，所述横梁3-2的另一端与另一个纵梁3-1相连接，所述纵梁3-1的一端与第一支座4连接，所述纵梁3-1的另一端与第二支座9连接，多个所述横梁3-2上铺装有桥面板，所述桥面铺设在所述桥面板上，所述吊索2的下端与纵梁3-1相连接，所述撑杆6的上端与纵梁3-1相连接。[0106]本实施例中，该拱桥和悬索桥组合式自平衡桥梁的受力情况是，桥面系的恒载及活载直接由横梁3-2承担，横梁3-2将荷载传递给纵梁3-1，纵梁3-1上承受的荷载分三部分进行传递，其中一部分荷载传递给纵梁3-1梁端的第一支座4和第二支座9，另一部分荷载通过吊索2传递给拱圈1，使拱圈1处于受压状态，同时在拱圈1的拱脚处产生向外的推力。第三部分荷载通过撑杆6传递给主索7，使主索7受拉。由于主索7的拉力和拱圈1拱脚的压力方向相反，于是，主索7的拉力能够将拱圈1拱脚的压力平衡掉，主索7富余的拉力会传递给纵梁3-1，能够使纵梁3-1处于适度受压状态，从而可以使主梁结构3的弯矩减小，使得纵梁3-1的梁截面能够减小，减小结构自重，有利于预制工厂化施工。[0107]以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

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