具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例1：

参见图1和图2所示，本申请实施例1提供了一种宽桥面变桁片式悬索桥钢桁梁，其包括中跨区1和两个边跨区2，中跨区1包括沿横桥向间隔设置的两个主桁片10，以及横设于两个主桁片10之间的主横梁11；两个边跨区2沿纵桥向分设于中跨区1的两端，边跨区包括两个第一边桁片20、第二边桁片21和两个边横梁22，两个第一边桁片20沿横桥向间隔设置，并分别沿纵桥向延伸至与两个主桁片10连接；第二边桁片21位于两个第一边桁片20之间，并沿纵桥向延伸至与主横梁11连接；两个边横梁22分别横设于第二边桁片21与两个第一边桁片20之间，并沿纵桥向延伸至与主横梁11连接。

常规的悬索桥钢桁梁，也包括中跨区1和两个边跨区2，中跨区1包括沿横桥向间隔设置的两个桁片，但是边跨区2只包括沿横桥向间隔设置的两个桁片，而且中跨区1的桁片的杆件截面以边跨区2的桁片的杆件截面为基准，又由于边跨区2的桁片没有吊索支撑，其杆件的内力较大，那么就导致中跨区1的桁片的杆件截面轮廓尺寸设计较大，用钢量也比较大，增加造桥成本，且造成钢材的浪费。

相较于常规的悬索桥钢桁梁而言，本申请实施例1的悬索桥钢桁梁的边跨区2增加一个桁片，也就是第二边桁片21，增加的第二边桁片21分担了边跨区2原本两个桁片的内力，可以减小每个桁片的内力，因此，可以将边跨区2的第一边桁片20和第二边桁片21的杆件截面轮廓尺寸设计的小一点，那么以边跨区2的桁片的杆件截面为基准的中跨区1的主桁片10的杆件截面轮廓尺寸也比常规的小，因此，可以大大降低中跨区1的主桁片10的用钢量，从而降低全桥用钢量。而且，由于本申请实施例1的边跨区2增加了第二边桁片21，那么相当于减小了边跨区2的边横梁22的跨度(常规的两片桁片的边跨区2的边横梁的跨度为两个桁片之间的横向距离，本申请实施例1的边跨区2的边横梁的跨度为第一边桁片20与第二边桁片21之间的横向距离)，降低了边横梁横向变形，有利于轨道的平顺性。

参见图2所示，进一步的，第二边桁片21位于两个第一边桁片20的中间。

第二边桁片21与两个第一边桁片20的横向距离相等，那么两个边横梁22的跨度也相等，保证钢桁梁的平顺性和受力的稳定性。

参见图3和图4所示，进一步的，主桁片10、第一边桁片20和第二边桁片21均包括：沿钢桁梁的高度方向间隔设置的上弦杆100和下弦杆101，以及连接于上弦杆100和下弦杆101之间的多根腹杆102。

本申请实施例1的桁片都是由上弦杆100、下弦杆101和腹杆102行车的桁架结构，而且，上弦杆100和下弦杆101均由多个杆件节段拼接组装而成。

参见图1和图2所示，更进一步的，主横梁11包括第一主横梁110和第二主横梁111，第一主横梁110设于两个主桁片10的上弦杆100之间，第二主横梁111设于两个主桁片10的下弦杆101之间；边横梁22包括第一边横梁220和第二边横梁221，第一边横梁220设于第一边桁片20和第二边桁片21的上弦杆100之间，第二边横梁221设于第一边桁片20和第二边桁片21的下弦杆101之间。

本申请实施例1的悬索桥钢桁梁为双层轨道桥梁，第一主横梁110和第二主横梁111分为上下两层，第一主横梁110和第二主横梁111均能行车。

参见图5所示，第二边桁片21在主塔处向中跨区1延伸一定长度距离，以利于第二边桁片21内力的过渡。

实施例2：

参见图6所示，本申请实施例2提供了一种宽桥面变桁片式悬索桥钢桁梁的桁片的设计方法，其包括以下步骤：

600：减小主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主，得到待优化的宽度和高度

由于常规的主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主均以，只有两个桁片的边跨区2的桁片的杆件断面的宽度和高度为基准设计的，导致常规的主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主过大，厚度过小，用钢量增加；因此，本申请实施例1将主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主减小，以降低主桁片10的用钢量。

601：将和作为第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1；以及将作为第二边桁片21的杆件断面的初始宽度W_边2；

由于本申请实施例2的边跨区2具有三个桁片，相较于常规的钢桁梁，增加了一个桁片，那么第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1可以适当降低，因此将第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1以主桁片10的待优化的宽度和高度为基准进行设计，在减小第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1的同时，也能保持全桥的中跨区1和边跨区2的桁片的杆件宽度和高度基本一致。

再者，由于桥面存在坡度，第二边桁片21位于两个第一边桁片20的中间，那么第二边桁片21的杆件断面的高度要高于第一边桁片20的杆件断面的高度，而且第二边桁片21的杆件断面的高度已知，只需要将主桁片10的待优化的宽度作为第二边桁片21的杆件断面的初始宽度W_边2即可。

602：根据第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的内力，W_边1，H_边1，W_边2，以及第二边桁片21的杆件断面的初始高度H_边2，获得第一边桁片20和第二边桁片21的杆件断面的初始厚度D_边；

已知第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的荷载，并结合第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的内力，可以获得第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的截面积，从而得到第一边桁片20和第二边桁片21的杆件断面的初始厚度D_边。

603：判断D_边是否超过阈值；

由于主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主减小的越多，那么第一边桁片20和第二边桁片21的杆件断面的初始厚度D_边就会越大，但是D_边不能超过阈值，超过阈值，会导致杆件的各项性能指标降低。

604：若大于阈值，则增加和并重复步骤601-603，直至D_边与阈值基本相等；

本申请实施例2的阈值设为50mm。若D_边大于50mm，则说明第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1过小，那么就需要增加和以增加第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始宽度高度H_边1，以及第二边桁片21的杆件断面的初始宽度W_边2，那么就能减小第一边桁片20和第二边桁片21的杆件断面的初始厚度D_边，直至D_边基本等于50mm，例如48-52mm。

605：若小于阈值，则继续减小和并重复步骤601-603，直至D_边与阈值基本相等。

若D_边小于50mm，则说明主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主还能继续减小，那么就再减小和以再次减小第一边桁片20的杆件断面的初始宽度W_边1和初始高度H_边1，以及第二边桁片21的杆件断面的初始宽度W_边2，直至D_边趋近50mm。

参见图3和图4所示，进一步的，主桁片10、第一边桁片20和第二边桁片21均包括：沿钢桁梁的高度方向间隔设置的上弦杆100和下弦杆101，以及连接于上弦杆100和下弦杆101之间的多根腹杆102。

本申请实施例2的桁片都是由上弦杆100、下弦杆101和腹杆102行车的桁架结构，而且，上弦杆100和下弦杆101均由多个杆件节段拼接组装而成。

更进一步的，该设计方法具体包括以下步骤：

700：分别减小主桁片10的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_主上和W_主下，以及初始高度H_主上和H_主下，并分别作为主桁片10的上弦杆100和下弦杆101断面的待优化的宽度和以及待优化的高度和

由于常规的主桁片10的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_主上和W_主下，以及初始高度H_主上和H_主下均以，只有两个桁片的边跨区2的桁片的上弦杆100和下弦杆101断的宽度和高度为基准设计的，导致常规的主桁片10的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_主上和W_主下，以及初始高度H_主上和H_主下均过大，厚度过小，用钢量增加；因此，本申请实施例2将主桁片10的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_主上和W_主下，以及初始高度H_主上和H_主下均减小，以降低主桁片10的用钢量。

701：将和分别作为第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_边1上和W_边1下，以及第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101断面的初始宽度W_边2上和W_边2下；并将和分别作为第一边桁片20的的上弦杆100和下弦杆101断面的初始高度H_边1上和H_边1下；

本申请实施例2的第一边桁片20和第二边桁片21的上弦杆100断面的宽度和高度，以主桁片10的上弦杆100断面的和为基准进行设计；第一边桁片20和第二边桁片21的下弦杆101断面的宽度和高度，以主桁片10的下弦杆101断面的和为基准进行设计。

702：根据第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101的内力，以及W_边1上，W_边1下，H_边1上和H_边1下，获得第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101的断面的初始厚度D_边1上和D_边1下；

已知第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101的荷载，并结合第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101的内力，可以获得第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆101的截面积，从而得到第一边桁片20的上弦杆100和下弦杆10的断面的初始厚度D_边1上和D_边1下。

703：根据第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的内力，W_边2上和W_边2下，以及第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的初始高度H_边2上和H_边2下，获得第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的断面的初始厚度D_边2上和D_边2下；

已知第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的荷载，并结合第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的内力，可以获得第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆101的截面积，从而得到第二边桁片21的上弦杆100和下弦杆10的断面的初始厚度D_边2上和D_边2下。

704：判断D_边1上和D_边1下，以及D_边2上和D_边2下是否超过阈值；

705：若D_边1上或D_边2上超过阈值，则增加和并重复步骤701-704，直至D_边1上和D_边2上与阈值基本相等；

若D_边1上或D_边2上超过阈值，说明主桁片10的上弦杆100断面的初始宽度W_主上和初始高度H_主上过小，那么就需要增加和以增加第一边桁片20的上弦杆100断面的W_边1上和H_边1上，以及第二边桁片21的上弦杆100断面的初始宽度W_边2上，那么就能减小第一边桁片20和第二边桁片21的上弦杆100断面的初始厚度D_边1上和D_边2上，直至D_边1上和D_边2上基本等于阈值。

706：若D_边1下或D_边2下超过阈值，则增加和并重复步骤701-704，直至D_边1下和D_边2下与阈值基本相等；

若D_边1下或D_边2下超过阈值，说明主桁片10的下弦杆101断面的初始宽度W_主上和初始高度H_主上过小，那么就需要增加和以增加第一边桁片20的下弦杆101断面的W_边1下和H_边1下，以及第二边桁片21的下弦杆101断面的初始宽度W_边2下，那么就能减小第一边桁片20和第二边桁片21的下弦杆101断面的初始厚度D_边1下或D_边2下，直至D_边1下或D_边2下基本等于阈值。

707：若D_边1上或D_边2上小于阈值，则继续减小和并重复步骤701-704，直至D_边1上和D_边2上与阈值基本相等；

若D_边1上或D_边2上小于阈值，则说明主桁片10的上弦杆100断面的初始宽度W_主上和初始高度H_主上还能继续减小，那么就再减小和以再次减小第一边桁片20的上弦杆100断面的初始宽度W_边1上和初始高度H_边1上，以及第二边桁片21的上弦杆100断面的初始宽度W_边2上，直至D_边1上和D_边2上趋近阈值。

708：若D_边1下或D_边2下小于阈值，则继续减小和并重复步骤701-704，直至D_边1下和D_边2下与阈值基本相等。

若D_边1下或D_边2下小于阈值，则说明主桁片10的下弦杆101断面的初始宽度W_主上和初始高度H_主上还能继续减小，那么就再减小和以再次减小第一边桁片20的下弦杆101断面的初始宽度W_边1下和初始高度H_边1下，以及第二边桁片21的下弦杆101断面的初始宽度W_边2下，直至D_边1下和D_边2下趋近阈值。

进一步的，步骤600中主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主采用以下步骤获得：

800：建立钢桁梁的初始模型，初始模型中的边跨区2包括两个边桁片；

此处的初始模型为常规的悬索桥钢桁梁，也包括中跨区1和两个边跨区2，中跨区1包括沿横桥向间隔设置的两个桁片，但是边跨区2只包括沿横桥向间隔设置的两个边桁片。

801：根据边桁片的杆件的内力，获取边桁片的杆件断面的宽度和高度；

边桁片的杆件的荷载已知，结合边桁片的杆件的内力，就能获取边桁片的杆件断面的宽度和高度。

802：将宽度和高度作为主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主。

以边桁片的杆件断面的宽度和高度为基准，将其作为主桁片10的杆件断面的初始宽度W_主和初始高度H_主。

进一步的，步骤602中第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的内力根据以下步骤获取：

900：建立钢桁梁的优化模型，优化模型中的边跨区2包括两个第一边桁片20和第二边桁片21；

钢桁梁的优化模型为本申请实施例1的宽桥面变桁片式悬索桥钢桁梁的模型。

901：根据边桁片的杆件断面的面积，W_边1和H_边1，以及W_边2和H_边2，设定第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的初拟厚度D′_边1和D′_边2；

由于增加了第二边桁片21，那么杆件的恒载有所变化，因此本申请实施例2通过假定第一边桁片20的所有的杆件厚度都相同，且为D′_边1，以及假定所有的第二边桁片21的所有的杆件厚度都相同，且为D′_边2。

902：根据W_边1、H_边1、D′_边1，以及W_边2、H_边2、D′_边2，获取第一边桁片20和第二边桁片21的杆件的内力。

以第一边桁片20为例，根据W_边1、H_边1、D′_边1，相当于已知了第一边桁片20的结构，那么第一边桁片20的每个杆件的内力也能获得，再根据第一边桁片20的每个杆件的内力，获取第一边桁片20的每个杆件的修正厚度，然后再根据W_边1、H_边1和修正厚度，获得第一边桁片20的每个杆件的修正内力，再根据修正内力获得第一边桁片20的每个杆件的优化厚度。基本通过两次迭代就能获得第一边桁片20的每个杆件理想的厚度即优化厚度。

更进一步的，该设计方法还包括以下步骤：

606：根据两个边横梁22的内力，获得两个边横梁22的截面积；

607：根据截面积，获得边横梁22的高度。

由于增加了第二边桁片21，两个边横梁22的内力相较于常规的一个横梁的内力有所降低，那么边横梁22的截面积也有所降低，从而可以降低边横梁22的高度，节省边横梁22的用钢量。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。