CN101215819B - 分离式双层桥面斜拉桥 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于它包括上层主梁、下层主梁,与上、下层主梁同时连接的主塔,位于主塔下的主塔基础,上层主梁设有上层桥面,下层主梁设下层桥面,上、下层主梁分别设斜拉索与主塔连接。上、下层主梁可根据需要分别采用钢箱梁、混凝土箱梁或叠合梁,不但减少了用钢量,而且下层桥面视线通透,避免了钢桁梁杆件对行车视线的干扰,方便了运营管理与养护维修。本发明提出一条与钢桁加劲梁体系完全不同的双层桥设计思路,在适用性、经济性、桥梁景观、行车舒适性等诸方面均有较高推广价值,对今后类似工程具有开拓意义。

Description

分离式双层桥面斜拉桥
技术领域:
[0001] 本发明涉及桥梁的桥型方案设计领域,具体涉及一种分离式双层桥面斜拉桥。 背景技术:
[0002] 双层(桥面)桥梁国内较为少见,国际上也为数不多;当然高架桥中常见的小跨径双层桥不包括在内。早期我国的双层桥梁基本为跨越长江的公路、铁路两用桥梁,在2000 年左右修建了一些双层公路或上层公路,下层运行城市轨道交通的双层桥梁。我国有代表性的双层桥梁见下表:
[0003]
Figure CN101215819BD00031
Figure CN101215819BD00041
[0004] 在已建双层桥梁中,桥型方案有连续梁、拱桥、斜拉桥、悬索桥,但在主梁构造形式上以钢桁梁居多,也有混凝土箱梁,但基本采用整体式横断面。
[0005] 纵观世界范围内的桥梁,钢桁梁的应用范围不广,以钢桁梁结构为基础的方案,其优点是杆件规模有限,结构自重轻,起吊重量轻,但其缺点也是明显的:杆件、节点类型多, 制造不易;下层桥面通透性差;防腐、养护维修难度大;工程投资规模大;景观上类似铁路桥。因为钢桁梁的加工、制造、安装、维护更换均为专业成套技术,国内从业单位相对较少, 总之以上因素决定了钢桁梁造价较高。双层大桥若采用混凝土箱梁,因下层桥面净空要求, 梁高较大,施工难度大,且箱梁显得较重。在跨径的适应性方面,钢桁梁的适用跨径范围较大,而混凝土箱梁适用于中等跨径。在从行车视野上分析,上层桥面行车与常规桥梁相同, 但下层桥面行车受钢桁梁腹杆或混凝土箱梁腹板的限制,行车视野及舒适性大受影响;钢桁梁的通透性相对较好,混凝土箱梁就犹如隧道,不适合公路行车。
发明内容:
[0006] 本发明的目的在于提供一种分离式双层桥面斜拉桥,具有较高的适用性、经济性、 桥梁景观、行车舒适性。
[0007] 为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:一种分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于它包括上层主梁、下层主梁,与上、下层主梁同时连接的主塔,位于主塔下的主塔基础, 上层主梁设有上层桥面,下层主梁设下层桥面,上、下层主梁分别设斜拉索与主塔连接。上、 下层主梁分别采用钢箱梁、混凝土箱梁或叠合梁。
[0008] 上、下层桥面分别采用钢箱梁及混凝土箱梁,不但减少了用钢量,而且下层桥面视线通透,避免了钢桁梁杆件对行车视线的干扰,方便了运营管理与养护维修。经过结构的动、静力计算分析研究,既满足使用功能要求,又有良好的景观效果,桥型结构新颖。本发明提出一条与钢桁加劲梁体系完全不同的双层桥设计思路,在适用性、经济性、桥梁景观、行车舒适性等诸方面均有较高推广价值,对今后类似工程具有开拓意义。
附图说明:
[0009] 图1为本发明的桥式布置图
[0010] 图2为上层钢箱梁的结构示意图
[0011] 图3为下层混凝土箱梁的结构示意图
[0012] 图4为主塔的结构示意图
[0013] 图5为图4的侧视图
[0014] 图6为桥梁施工示意图
具体实施方式:
[0015] 下面结合附图和背景工程例对本实用新型作详细说明。[0016] 钢桁梁是双层桥合理构造基本结构形式。上、下弦分别布置桥面,通过选择合理桥面结构形式,使得上、下层桥面结构参与主桁整体受力。以钢桁梁结构为基础的方案,其优点是杆件规模有限,结构自重轻,起吊重量轻,但其缺点也是明显的:杆件、节点类型多,制造不易;下层桥面通透性差;防腐、养护维修难度大;工程投资规模大;景观上类似铁路桥。 针对钢桁梁方案的缺点,构思中央单索面斜拉桥,上、下层桥面分别采用独立箱梁,共用主塔和基础,下层桥面所需的斜拉索从上层预留钢套管穿过,斜拉索保持相同的斜率,全桥具有最好的通透性和独特的景观效果。另外,根据上下层桥面宽度和桥塔形式的不同,上、下层桥面各自独立的拉索布置可以灵活采用单索面、双索面或单双索面的组合等不同形式, 产生多种景观效果。
[0017] 因此本发明的分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于它包括相互独立的上层主梁1、 下层主梁2,与上层主梁1和下层主梁2同时连接的主塔3,位于主塔3下的主塔基础4,上层主梁1设有上层桥面5,下层主梁2设有下层桥面6,上层主梁1和下层主梁2分别设斜拉索7与主塔3连接。上、下层主梁可根据需要分别采用钢箱梁、混凝土箱梁或叠合梁。
[0018] 下面以某桥方案设计为工程背景,桥型方案采用跨径为120+M0+120m的三跨双层主梁中央索面斜拉桥,全长480m,上层主梁采用钢箱梁,下层主梁采用混凝土箱梁,主塔为钢筋混凝土结构,斜拉索面扇形布置,每个主塔3两侧各8对斜拉索与上层钢箱梁1连接,每个主塔3两侧各设15对斜拉索与下层混凝土箱梁2连接,除了最外侧一对斜拉索外, 上层钢箱梁1和下层混凝土箱梁2的斜拉索7在立面布置上完全重合,视觉上简洁。梁上标准索距,上层钢箱梁约12m,下层混凝土箱梁7. 2m,全桥共94对,188根。主塔基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩,直径2. 5m。
[0019] 上层钢箱梁1与主塔3之间设置0号斜拉索,下层混凝土箱梁2与主塔3之间设置纵向滑动支座,主梁纵向漂浮,塔、梁之间设置横向限位装置;边墩均设置纵向滑动支座提供竖向约束,设置横向挡块;为了克服负反力,在边墩顶附近主梁内进行压重,上、下层压重分别为300和600吨左右,该技术属于现有技术,在此不再赘述。
[0020] 1)上层钢箱梁1
[0021] 钢梁断面采用展翅型箱形断面,主梁横向两侧悬臂板为开口断面,其余形成一闭合钢箱梁,梁中心线处高3. 5m,顶板宽35. 2m,底板宽14.0m。顶板厚14mm,底板厚14〜 16mm,钢梁材质Q345qD。箱梁顶、底板采用U形闭.
[0022] 劲肋,顶、底板U形加劲肋高沈0讓,板厚为8mm。主梁每3. Om设置一道横隔梁。斜拉索在钢箱梁上采用拉板式锚固方式。钢箱梁节段工地连接采用栓焊结合方式。
[0023] 2)下层混凝土梁2
[0024] 主梁采用和上层钢箱梁1外形类似的倒梯形箱截面展翅梁构造,梁高3. 5m。顶宽 35. 2m,底宽Hm。断面为单箱三室截面,两侧悬臂板长4. 5m。横梁间距3. 6m,有索处两边室横梁厚度26cm,中室因锚固斜拉索的需要,厚度增加至43cm,无索横梁厚度均为^cm。主梁混凝土为C50级。
[0025] 3)主塔 3
[0026] 主塔3为独柱,塔高86. 0m。主塔顺桥向中、上塔柱截面为矩形,顺桥向塔宽7. Om, 横桥向塔宽4. Om,主塔锚固区横向塔壁厚1. 5m,纵向塔壁厚0. 7m,中塔柱为实心塔柱;下塔柱为六边形断面,横桥向底宽11.0m,顺桥向底宽13.0m。下塔柱顶部设置承托以放置竖向支座。为景观需要,在上塔柱设置有装饰结构。主塔混凝土为C50级。主塔锚固区采用环向预应力锚固方式。在本实施例中设置了两个主塔3。
[0027] 4)斜拉索7
[0028] 本桥共188根斜拉索7,采用平行钢丝斜拉索体系。塔柱两侧共23对索,其中锚固于下层砼主梁15对,锚固于上层钢箱梁8对,同时在上层钢箱梁塔、梁间设置横向稳定索。 除最外侧一对索外,锚固在钢箱梁1上的其余7对索和锚固于下层混凝土箱梁2的斜拉索在立面上重合。锚固在下层混凝土箱梁2上的斜拉索穿过上层钢箱梁1的通道用钢导管进行成孔。
[0029]全桥斜拉索 7 共分为 10 种类型,分别由 127、139、151、163、187、199、211、223、241、 283根Φ 7mm高强度、低松驰镀锌钢丝组成,钢丝抗拉标准强度为1670MPa。为了防止风雨振,斜拉索外表设螺旋线或压花护套。
[0030] 上层钢箱梁1与下层混凝土箱梁2拥有各自独立的斜拉索,即上层桥面和下层桥面采用独立的拉索布置形式,根据上下层桥面宽度和主塔形式的不同,拉索可以灵活采用单索面、双索面或单双索面的组合等不同形式。
[0031] 5)主塔基础4
[0032] 采用钻孔桩基础,每个主塔墩共13根钻孔桩,桩径2. 5m,桩长17m,承台尺寸为长 29m,宽16. 5m,厚細。考虑低水位时不露出桩基,承台顶标高定为+3. 0m。
[0033] 在具体实施中,主塔基础4采用钻孔桩,插打钢护筒搭设平台进行钻孔施工;承台采用套箱围堰施工,主塔采用常规方法翻模爬升施工,主塔分段浇注。
[0034] 上层钢箱梁1采用工厂预制,预制长度12m,驳船运输就位。钢箱梁共41个节段, 其中塔下0#、1#节段在主塔3旁设支架小块拼装,其余节段利用架梁吊机悬臂吊装。
[0035] 下层混凝土箱梁2在主塔3附近33. 6m长的梁段采用支架现浇,其它部位主梁采用预制场预制,预制节段长3. 6m,宽33. 7m,预制节段共113个。预制梁吊段重量控制在220t 以内,预制节段采用运输船运输,桥面吊机吊装。节段吊装就位后利用环氧树脂胶拼。主梁拼装完成后,滞后30m现浇两侧0. 75m悬臂板。总工期18个月。
[0036] 经研究分析,上层钢箱梁载汽车活载一侧满载的最不利工况下最大扭转角为 0. 007rad,相当于0. 7%横坡,下层混凝土箱梁最大扭转角为0. 003rad,相当于0. 3%横坡。 结构体系有良好的抗扭刚度,能很好的满足行车要求。经研究分析,双层主梁斜拉桥方案抗风安全性等级较高。双层主梁斜拉桥在风荷载作用下安全。计算表明,结构的动力性能良好,结构各部位的地震响应均在设计允许范围之内,结构具有较高抗震能力,设计安全可罪。
[0037] 本说明书中所涉及的钢箱梁、混凝土箱梁、叠合梁,以及拉索布置形式,拉索索型形式等具体的结构均属现有技术,在此不再赘述。

Claims (3)

1. 一种分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于它包括相互独立的上层主梁、下层主梁, 与上、下层主梁同时连接的主塔,位于主塔下的主塔基础,上层主梁设有上层桥面,下层主梁设有下层桥面,上、下层主梁分别设斜拉索与主塔连接,上层桥面与下层桥面采用独立的拉索布置形式,下层桥面所需的斜拉索从上层预留钢套管穿过,上、下层主梁分别采用钢箱梁、混凝土箱梁。
2.如权利要求1所述的分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于拉索索型采用单索面、双索面或单双索面的组合。
3.如权利要求1或2所述的分离式双层桥面斜拉桥,其特征在于主塔与上层主梁之间设置0号斜拉索,桥塔与下层主梁之间通过塔柱横梁或牛腿设置纵向滑动支座,上下两层主梁纵向漂浮,塔、梁之间设置横向限位装置。
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