CN103898834A - 一种钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥及其施工方法 - Google Patents

一种钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及桥梁建筑领域,具体涉及一种钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥及其施工方法,本发明的钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥,包括索塔、与设所述索塔固结的梁体、连接所述索塔与所述梁体的拉索、以及设置在所述梁体上的桥面板,所述桥面板包括底板和面板,所述底板为设置在所述梁体上的钢板,所述面板为浇筑在所述底板上的高抗裂钢纤维混凝土面板,所述面板与所述底板之间通过设置剪力键连接为整体。本发明的桥梁结构能够大幅节约混凝土的使用量,节约建筑成本的同时也简化了施工流程,缩短了工期,并且,降低了拉索和索塔的承重负担,进而提高了拉索和索塔的安全系数,提高了拉索的可靠性,以此保障了桥梁的使用寿命。

Description

一种钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥及其施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及桥梁建筑领域,具体涉及一种钢管混凝土组合梁与桁架式索塔斜拉桥及其施工方法。
背景技术
[0002] 斜拉桥是半个多世纪以来最富于想象力和构思内涵最丰富而引人注目的桥型,它具有广泛的适应性,主要由索塔、梁体、桥面、拉索组成,是将梁体用许多拉索直接拉在索塔上的一种桥梁,是由承压的索塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。相较于传统的支墩桥梁,其可看作是通过拉索代替支墩的多跨弹性支撑连续梁。
[0003] 由于斜拉桥具有梁体尺寸较小,桥梁的跨越能力大;受桥下净空和桥面标高的限制少;抗风稳定性好,以及外形结构美观等优点广泛的被采用。
[0004] 在斜拉桥梁中,桥面通过拉索拉承,由于拉索数量较多,单根拉索的直径相对于整体桥梁来讲较为细小,并且拉索受力复杂,受自然条件影响明显,由于其结构限制,其后期维护也比较困难,所以目前斜拉桥的拉索也就成了整个斜拉桥的生命线。为了保证斜拉桥的安全及其使用寿命,目前的研究重心是着眼于如何提高拉索的强度,更重要的如何对拉索进行防腐,使其具有良好的防腐能力,以通过提高拉索强度和拉索的防腐能力来保障斜拉桥的使用寿命。虽然这样的方法确实能够保障斜拉桥的使用寿命,但是其也带了大量的成本投入和人力投入,直接增加了桥梁的建筑成本,以及后期的维护成本。
[0005] 另一方面,目前斜拉桥的索塔通常为混凝土索塔和钢结构索塔两种,这两种索塔各有优缺点,所以在实际的使用中,设计者需要根据具体工程情况进行选择和设计,具体的是混凝土索塔表现为抗压性能较好,而抗弯矩性能不足,而钢结构索塔则是相反,其表现为抗弯矩性能优异,而抗压能力不足,所以无论设计人员选择混凝土索塔还是钢结构索塔,其性能都存在一定的短板,为了弥补这样的性能短板,通常的解决办法是增加索塔的尺寸体积来保证索塔具有足够的强度和刚度,这样的结果也同时导致了混凝土或者钢材用量的增力口,同时也增大了施工量和工期,也就增加了桥梁的建筑成本;反过来,由于混凝土和钢结构的增加,也导致了桥体重量的增加,又增加了拉索的负担。
[0006] 所以,目前亟需一种既能够降低桥梁的施工建筑成本又能够使桥梁的使用寿命得到保障的斜拉桥结构。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于:针对斜拉桥梁存在的上述问题,提供一种既能够降低桥梁的建筑成本又能够使桥梁的使用寿命得到保障的斜拉桥结构。
[0008] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案为:
一种钢管混凝土组合梁与桁式索塔斜拉桥,包括有索塔、与所述索塔连接的梁体、连接所述索塔与所述梁体的拉索、以及设置在所述梁体上的桥面板,所述桥面板包括底板和面板,所述底板为设置在所述梁体上的钢板,所述面板为浇筑在所述底板上的高抗裂钢纤维混凝土面板,所述面板与所述底板之间通过设置剪力键连接为整体。将桥面板设置为通过剪力键连接为整体的上层混凝土面板和下层钢板底板结构,由于在桥面板结构中,上侧主要是承受压力,而下侧主要是承受拉力。
[0009] 对于混凝土结构,混凝土结构具有良好的抗压性能,而抗拉性能却较差,当混凝土结构受拉力过大时容易开裂;
对于钢板结构,钢板结构具有良好的抗拉性能,而抗压性能却较差,当压力过大时,容易发生变形失稳。
[0010] 所以基于桥面板结构的受力特点,以及混凝土结构和钢板结构的力学性能,将桥面板的上层的面板设置为高抗裂钢纤维混凝土来承受压力,而下层的底板设置为钢板来承受拉力,这样,使得桥面板的各个材料的力学性能得到充分的发挥,所以相较于传统完全采用混凝土的桥面板,这种由混凝土和钢板组合成的桥面板具有更轻的重量,首先是节约了混凝土的使用量,减少了施工量,其次,钢板的安装较混凝土的浇筑更加方便易操作,所以也缩短了工期;最为重要的是,由于桥面板重量减轻,直接降低了拉索和索塔的承重负担,进而提高了拉索和索塔的安全系数,所以从另一方面提高了拉索的可靠性,以此保障了桥梁的使用寿命。
[0011] 作为优选,所述梁体包括沿桥向的纵梁和若干间隔设置在所述纵梁上的横梁,所述横梁垂直于所述纵梁,所述纵梁为钢管混凝土结构。梁体主要承受的是拉索施以的拉力荷载和桥面施以的压力和弯矩荷载,传统斜拉桥中纵梁是采用混凝土梁结构,为了克服混凝土梁抗弯强度弱的不足,使得混凝土纵梁的厚度通常较厚,而本发明采用钢管混凝土结构作为斜拉桥的纵梁,由于钢管混凝土本身具有良好的抗压和抗弯能力,采用钢管混凝土作为纵梁,可以降低纵梁的高度,首先是使桥梁具有更大的桥下净空,其次是降低了梁体的重量,节约材料和工期的同时,也进一步的降低拉索的负担。
[0012] 作为优选,所述纵梁包括设置在所述桥面中线下方的主纵梁和沿所述主纵梁对称布置在所述桥面板下方两侧的边纵梁,所述横梁横跨在所述主纵梁和边纵梁上,所述主纵梁和边纵梁都为钢管混凝土结构,所述主纵梁的直径大于所述边纵梁的直径。将纵梁分为主纵梁和边纵梁,主纵梁位于受力较大的桥面中部,而边纵梁位于受力较小的桥面两侧,使纵梁在满足支撑强度的同时,又尽量的减轻纵梁的重量,降低拉索的负担,而且节约材料,简化施工流程。
[0013] 作为优选,所述横梁为钢横梁,所述横梁与所述主纵梁、边纵梁和桥面板的底板固定连接。将横梁设置为钢横梁,首先是可以减小横梁的体积,其次,横梁在起支撑作用的同时,也作为了连接件将主纵梁、边纵梁和桥面的底板连接为整体,增强了桥梁结构的整体稳定性。
[0014] 作为优选,所述索塔包括位于所述桥面板下方的下索塔和位于所述桥面板上方的上索塔,所述下索塔为混凝土结构,所述下索塔的上端端部与所述梁体下侧相配合,所述下索塔内设置有钢管混凝土,所述下索塔内的钢管混凝土向上延伸穿出所述桥面板形成所述上索塔,所述上索塔与所述主纵梁之间通过所述拉索连接。在斜拉桥中,索塔同时承受着压力和弯矩两种载荷,桥面板上方的索塔主要承受的是来自于拉索施加的压力和弯矩,下索塔主要承受的是桥面和上索塔带来的压力,以及上索塔传递的弯矩,所以桥面板下方的下索塔承受的压力远远大于桥面板上方的上索塔所受到的压力。所以,本发明中,将索塔分为钢管混凝土结构的上索塔和由混凝土结构与钢管混凝土结构组成的下索塔,使由混凝土结构与钢管混凝土结构组成的下索塔同时具有优异的抗压能力和抗弯能力,而钢管混凝土结构的上索塔由于同时受到拉索施予的压力和弯矩,所以采用钢管混凝土结构,通过其钢管结构来承受弯矩,较完全采用混凝土结构的索塔大大的减小了上索塔的横向尺寸,进而大幅的节约了混凝土的用量,节约成本和减少施工量的同时也减轻了自身的重量,进而减轻了对下索塔的压力,所以也能够减小下索塔的横向尺寸,节约混凝土的用量。
[0015] 作为优选,所述梁体分为分别布置在所述索塔两侧的主跨梁体和边跨梁体,所述主跨梁体的长度大于所述边跨梁体的长度,所述主跨梁体对应的桥面板为主跨桥面板,所述边跨梁体对应的桥面板为边跨桥面板,所述主跨桥面板的长度大于所述边跨桥面板的长度。将梁体分为长度不等的主跨梁体和边跨梁体,也就是说索塔并不位于梁体的中部,在实际施工中,被跨越的沟壑峡谷或者河道最深的位置往往位于梁体的中部,如果采用通常的桥梁结构,将索塔设置在梁体的中部,会使得下索塔部分具有较高的高度,所以通过本发明的桥梁结构,可以根据实际情况避开施工困难的位置,降低施工难度,并且可以选择深度较浅的位置,以节约材料的用量,提高桥梁结构的安全系数。
[0016] 作为优选,所述上索塔包括三根竖直设置的塔柱和连接相邻两根塔柱的连接钢管,所述塔柱为钢管混凝土结构。将上索塔设置为由三根钢管混凝土塔柱组成的格构式结构,首先是提高了上索塔抗风等性能,更重要的是,通过三根钢管混凝土塔柱形成三角形索塔,首先是使得上索塔的结构强度增大,抗弯能力提高,所以在满足强度要求的前提下,可以进一步的减少混凝土的用量,降低施工成本和缩短工期,减轻上索塔的重量,进而减轻对下索塔的压力。
[0017] 作为优选,所述主跨梁体包括一根主纵梁,所述主跨梁体的主纵梁沿所述桥面板中线设置,所述边跨梁体包括两根主纵梁,所述边跨梁体的两根主纵梁沿所述主跨梁体的主纵梁对称布置,所述主跨梁体的一根主纵梁和所述边跨梁体的两根主纵梁分别通过所述拉索与所述上索塔的三根塔柱一一对应的连接。由于主跨梁体的长度要长于边跨梁体的长度,主跨桥面板的长度大于边跨桥面板的长度,使得主跨段的桥梁重量要大于边跨段的桥梁的重量,所以通过将边跨梁体设置为两根主纵梁,而主跨梁体设置为一根主纵梁,并加厚边跨桥面板的面板的厚度,以此来平衡主跨段桥梁与边跨段桥梁之间的重量差,使得整体桥梁结构稳定可靠。
[0018] 作为优选,所述上索塔的三根塔柱沿水平截面呈等腰三角形布置,所述塔柱的等腰三角形的顶点朝向所述边跨梁体所在的一侧,所述主跨梁体的主纵梁与所述等腰三角形顶点处的塔柱连接,所述边跨梁体的两根主纵梁分别与所述三角形底边的两根塔柱连接。使得主跨梁体与边跨梁体对索塔的拉力的合力在一条直线上,避免拉索对索塔的拉力在索塔上产生扭矩影响索塔的稳定性。
[0019] 作为优选,所述边跨桥面板的面板厚度大于所述主跨桥面板的面板的厚度。由于主跨梁体的长度要长于边跨梁体的长度,主跨桥面板的长度大于边跨桥面板的长度,使得主跨段的桥梁重量要大于边跨端桥梁的重量,所以通过将边跨桥面板的混凝土面板厚度大于主跨桥面板的混凝土面板的厚度,以此来平衡主跨段桥梁与边跨段桥梁之间的重量差,使得整体桥梁结构稳定可靠。
[0020] 本发明的斜拉桥,在施工时,钢结构梁体分节段的在工厂预制,然后运输至工地后,将梁体的节段进行拼装,待梁体的节段拼装完成后,灌注钢管内的混凝土形成钢管混凝土的梁体,此时梁体可以提供较高的刚度,在桥面板的浇筑过程中可以承担桥面板湿重荷载等,这样可以迅速的完成桥面板的浇筑铺装,省去了常规斜拉桥施工所需的挂篮,避免了繁琐的施工流程。
[0021] 一种钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥的施工方法,依次包括依次步骤:
A、施工准备:
Al、平整场地;
A2、施工两侧桥台以及索塔的桩基,得到主跨桥台、边跨桥台和索塔的桩基;
A3、搭设下索塔的现浇支架和边跨梁体的现浇支架;
A4、搭设索缆吊装系统;
A5、预制上索塔节段和梁体节段:根据实际施工要求,将上索塔沿竖直方向分为若干个上索塔节段,在工厂内预制好各个上索塔节段后再运送至施工现场;根据实际施工要求,将主跨梁体和边跨梁体沿长度方向分割为若干主跨梁体节段和边跨梁体节段,在工厂内预制好后再运送至施工现场;
B、索塔施工:
B1、浇筑下索塔:在步骤A3中得到的现浇支架中浇筑混凝土得到下索塔;
B2、拼装上索塔:通过索缆吊装系统将步骤A5得到的上索塔节段逐个吊起进行拼装;B3、在索塔的钢管内灌注混凝土:待步骤B2中上索塔拼装完成后,往上索塔的塔柱钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的上索塔;
C、梁体施工:
Cl、通过索缆吊装系统将步骤A5中得到的边跨梁体节段逐个吊起进行拼装,直至与步骤A2中的边跨桥台连接得到整体的边跨梁体;
C2:在步骤Cl得到边跨梁体的主纵梁和边纵梁的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的边跨梁体;
C3:待C2步骤中边跨梁体中的混凝土凝固后,通过索缆吊装系统将步骤A5得到的主跨梁体节段逐个吊起进行拼装,每拼装一个主跨梁体节段都相应的在该主跨梁体节段与上索塔之间设置所述拉索进行连接,每设置一根主跨梁体与上索塔之间的拉索都相应的设置一根连接所述上索塔与边跨梁体的拉索,如此重复,直至主跨梁体与步骤A2中的主跨桥台连接得到整体的主跨梁体;
C4:在步骤C3得到主跨梁体的主纵梁和边纵梁的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的主跨梁体;
D、桥面板施工:
Dl:在步骤C2和C4得到的边跨梁体和主跨梁体上铺设钢板作为桥面板的底板;
D2:在步骤Dl得到的桥面板的底板上浇筑混凝土得到桥面板的面板。
[0022] E:张拉调整全桥拉索索力,使各拉索张力达到设计要求;
F、拆除所有临时支架、再次调整全桥拉索索力、完成桥梁施工。
[0023] 在施工时,根据实际施工要求,将上索塔沿竖直方向分为若干个上索塔节段,在工厂内预制好各个上索塔节段后再运送至施工现场;将主跨梁体和边跨梁体沿长度方向分割为若干主跨梁体节段和边跨梁体节段,在工厂内预制好后再运送至施工现场,首先是降低了现场的施工难度,同时,由于索塔节段、主跨梁体节段和边跨梁体节段可以提前在工厂内预制,所以也节约了工期。
[0024] 钢结构梁体分节段的在工厂预制,然后运输至工地后,先将边跨梁体节段在现浇支架的支撑下进行拼装,在边跨梁体拼装完毕后,再拼装主跨梁体节段,每拼装一个主跨梁体节段都通过拉索进行张拉,所以被拼装的主跨梁体节段受到已拼装好的主梁梁体节段的支撑,进而不再设置外部支撑,降低施工难度的同时也节约了施工工序,节约施工成本;待主跨梁体和边跨梁体拼装完成后,灌注主纵梁和边纵梁的钢管内的混凝土形成钢管混凝土的主纵梁和边纵梁,此时梁体可以提供较高的刚度,在桥面板的混凝土面板浇筑过程中可以承担起其湿重荷载等,这样可以迅速的完成桥面板的混凝土面板的浇筑铺装,省去了常规斜拉桥施工所需的挂篮,避免了繁琐的施工流程,节约工期和施工成本。
[0025] 作为优选,所述Cl步骤的边跨梁体施工中,分别与所述索塔和边跨桥台作为起始点相向的逐个拼装所述边跨梁体节段,直至所述边跨梁体合拢得到整体的边跨梁体。提高施工效率,缩短工期。
[0026] 作为优选,所述步骤Dl中,先在边跨梁体上铺设钢板作为桥面板的底板,然后再在主跨梁体上铺设钢板作为桥面板的底板。由于主跨梁体的长度要长于边跨梁体的长度,其重量也要重于边跨梁体的重量,所以先铺设边跨梁体上的钢板,保证梁体施工过程中的稳定性。
[0027] 作为优选,所述步骤D2中,先浇筑边跨梁体对应的所述边跨桥面板的混凝土面板,然后再浇筑主跨梁体对应的所述主跨桥面板的混凝土面板。
[0028] 综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
1、本发明的桥梁结构能够大幅节约混凝土的使用量,节约建筑成本的同时也简化了施工流程,降低了施工难度,缩短了工期;
2、降低了拉索和索塔的承重负担,进而提高了拉索和索塔的安全系数,提高了拉索的可靠性,以此保障了桥梁的使用寿命。
附图说明
[0029] 图1为本发明的桥梁的结构示意图;
图2为本发明的桥梁的截面结构示意图;
图3为图2中A-A的截面示意图;
图4为图3中C-C的截面示意图;
图5为图3中B-B的截面示意图;
图6为索塔的截面示意图;
图7为本发明的施工方法的施工准备的结构示意图;
图8为索塔施工的结构意图;
图9为边跨梁体施工的结构示意图;
图10为主跨梁体施工的结构示意图;
图11为本发明梁体施工完毕的结构示意图,
图中标记:1_索塔,2-梁体,3-拉索,4-桥面板,5-桥台,6-桩基,7-现烧支架,8-索缆吊装系统,101-下索塔,102-上索塔,102a-上索塔节段,103-塔柱,104-连接钢管,201-纵梁,202-横梁,201a-主纵梁,201b-边纵梁,2a-主跨梁体,2al_主跨梁体节段,2b-边跨梁体,2bl-边跨梁体节段,401-底板,402-面板,4a-主跨桥面板,4b-边跨桥面板,5a-主跨桥台,5b-边跨桥台。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图,对本发明作详细的说明。
[0031] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
[0032] 如图所示一种钢管混凝土组合梁与桁式索塔斜拉桥,包括有索塔1、与所述索塔I连接的梁体2、连接所述索塔I与所述梁体2的拉索3、以及设置在所述梁体2上的桥面板4,所述桥面板4包括底板401和面板402,所述底板401为设置在所述梁体2上的钢板,所述面板402为浇筑在所述底板401上的高抗裂钢纤维混凝土面板,所述面板402与所述底板401之间通过设置剪力键连接为整体。将桥面板4设置为通过剪力键连接为整体的上层混凝土面板402和下层钢板结构底板401,由于在桥面板4结构中,上侧主要是承受压力,而下侧主要是承受拉力。
[0033] 对于混凝土结构,混凝土结构具有良好的抗压性能,而抗拉性能却较差,当混凝土结构受拉力过大时容易开裂;
对于钢板结构,钢板结构具有良好的抗拉性能,而抗压性能却较差,当压力过大时,容易发生变形失稳。
[0034] 所以基于桥面板4结构的受力特点,以及混凝土结构和钢板结构的力学性能,将桥面板4的上层的面板402设置为高抗裂钢纤维混凝土来承受压力,而下层的底板401设置为钢板来承受拉力,这样,使得桥面板4的各个材料的力学性能得到充分的发挥,所以相较于传统完全采用混凝土的桥面板,这种由混凝土和钢板组合成的桥面板4具有更轻的重量,首先是节约了混凝土的使用量,减少了施工量,其次,钢板的安装较混凝土的浇筑更加方便易操作,所以也缩短了工期;最为重要的是,由于桥面板4重量减轻,直接降低了拉索3和索塔I的承重负担,进而提高了拉索3和索塔I的安全系数,所以从另一方面提高了拉索3的可靠性,以此保障了桥梁的使用寿命。
[0035] 作为优选,所述梁体2包括沿桥向的纵梁201和若干间隔设置在所述纵梁201上的横梁202,所述横梁202垂直于所述纵梁201,所述纵梁201为钢管混凝土结构。梁体2主要承受的是拉索3施以的拉力荷载和桥面板4施以的压力和弯矩荷载,传统斜拉桥中纵梁201是采用混凝土梁结构,为了克服混凝土梁抗弯强度弱的不足,使得混凝土纵梁201的厚度通常较厚,而本发明采用钢管混凝土结构作为斜拉桥的纵梁201,由于钢管混凝土本身具有良好的抗压和抗弯能力,采用钢管混凝土作为纵梁,可以降低纵梁201的高度,首先是使桥梁具有更大的桥下净空,其次是降低了梁体2的重量,节约材料和工期的同时,也进一步的降低拉索3的负担。
[0036] 作为优选,所述纵梁201包括设置在所述桥面板4中线下方的主纵梁201a和沿所述主纵梁201a对称布置在所述桥面板4下方两侧的边纵梁201b,所述横梁202横跨在所述主纵梁201a和边纵梁201b上,所述主纵梁201a和边纵梁201b都为钢管混凝土结构,所述主纵梁201a的直径大于所述边纵梁201b的直径。将纵梁201分为主纵梁201a和边纵梁201b,主纵梁201a位于受力较大的桥面板4中部,而边纵梁201b位于受力较小的桥面板4两侧,使纵梁201在满足支撑强度的同时,又尽量的减轻纵梁201的重量,降低拉索3的负担,而且节约材料,简化施工流程。
[0037] 作为优选,所述横梁202为钢横梁,所述横梁202与所述主纵梁201a、边纵梁201b和桥面板4的底板401固定连接。将横梁202设置为钢横梁,首先是可以减小横梁202的体积,其次,横梁202在起支撑作用的同时,也作为了连接件将主纵梁201a、边纵梁201b和桥面板4的底板401连接为整体,增强了桥梁结构的整体稳定性。
[0038] 作为优选,所述索塔I包括位于所述桥面板4下方的下索塔101和位于所述桥面板4上方的上索塔102,所述下索塔101为混凝土结构,所述下索塔101的上端端部与所述梁体2下侧相配合,所述下索塔101内设置有钢管混凝土,所述下索塔101内的钢管混凝土向上延伸穿出所述桥面板4形成所述上索塔102,所述上索塔102与所述主纵梁201a之间通过所述拉索3连接。在斜拉桥中,索塔I同时承受着压力和弯矩两种载荷,桥面板4上方的上索塔102主要承受的是来自于拉索3施加的压力和弯矩,下索塔101主要承受的是桥面板4和上索塔102带来的压力,以及上索塔102传递的弯矩,所以桥面板下方的下索塔101承受的压力远远大于桥面板4上方的上索塔102所受到的压力。所以,本发明中,将索塔I分为钢管混凝土结构的上索塔102和由混凝土结构与钢管混凝土结构组成的下索塔101,使由混凝土结构与钢管混凝土结构组成的下索塔101同时具有优异的抗压能力和抗弯能力,而钢管混凝土结构的上索塔102由于同时受到拉索3施予的压力和弯矩,所以采用钢管混凝土结构,通过其钢管结构来承受弯矩,较完全采用混凝土结构的索塔I大大的减小了上索塔102的横向尺寸,进而大幅的节约了混凝土的用量,节约成本和减少施工量的同时也减轻了自身的重量,进而减轻了对下索塔101的压力,所以也能够减小下索塔101的横向尺寸,节约混凝土的用量。
[0039] 作为优选,所述梁体2分为分别布置在所述索塔I两侧的主跨梁体2a和边跨梁体2b,所述主跨梁体2a的长度大于所述边跨梁体2b的长度,所述主跨梁体2a对应的桥面板4为主跨桥面板4a,所述边跨梁体2b对应的桥面板4为边跨桥面板4b,所述主跨桥面板4a的长度大于所述边跨桥面板4b的长度。将梁体2分为长度不等的主跨梁体2a和边跨梁体2b,也就是说索塔I并不位于梁体2的中部,在实际施工中,被跨越的沟壑峡谷或者河道最深的位置往往位于梁体2的中部,如果采用通常的桥梁结构,将索塔I设置在梁体2的中部,会使得下索塔101部分具有较高的高度,所以通过本发明的桥梁结构,可以根据实际情况避开施工困难的位置,降低施工难度,并且可以选择深度较浅的位置,以节约材料的用量,提高桥梁结构的安全系数。
[0040] 作为优选,所述上索塔102包括三根竖直设置的塔柱103和连接相邻两根塔柱103的连接钢管104,所述塔柱103为钢管混凝土结构。将上索塔102设置为由三根钢管混凝土塔柱103组成的格构式结构,首先是提高了上索塔102的抗风性能,更重要的是,通过三根钢管混凝土塔柱103形成三角形索塔1,首先是使得上索塔102的结构强度增大,抗弯能力提高,所以在满足强度要求的前提下,可以进一步的减少混凝土的用量,降低施工成本和缩短工期,减轻上索塔102的重量,进而减轻对下索塔101的压力。
[0041] 作为优选,所述主跨梁体2a包括一根主纵梁201a,所述主跨梁体2a的主纵梁201a沿所述桥面板4中线设置,所述边跨梁体2b包括两根主纵梁201a,所述边跨梁体2b的两根主纵梁201a沿所述主跨梁体2a的主纵梁201a对称布置,所述主跨梁体2a的一根主纵梁201a和所述边跨梁体2b的两根主纵梁201a分别通过所述拉索3与所述上索塔102的三根塔柱103 —一对应的连接。由于主跨梁体2a的长度要长于边跨梁体2b的长度,主跨桥面板4a的长度大于边跨桥面板4b的长度,使得主跨段的桥梁重量要大于边跨段的桥梁重量,所以通过将边跨梁体2b设置为两根主纵梁201a,而主跨梁体2a设置为一根主纵梁201a,并加厚边跨桥面板4b的面板402的厚度,以此来平衡主跨段桥梁与边跨段桥梁之间的重量差,使得整体桥梁结构稳定可靠。
[0042] 作为优选,所述上索塔102的三根塔柱103沿水平截面呈等腰三角形布置,所述塔柱103的等腰三角形的顶点朝向所述边跨梁体2b所在的一侧,所述主跨梁体2a的主纵梁201a与所述等腰三角形顶点处的塔柱103连接,所述边跨梁体2b的两根主纵梁201a分别与所述三角形底边的两根塔柱103连接。使得主跨梁体2a与边跨梁体2b对索塔I的拉力的合力在一条直线上,避免拉索3对索塔I的拉力在索塔I上产生扭矩影响索塔I的稳定性。
[0043] 作为优选,所述边跨桥面板4b的面板402厚度大于所述主跨桥面板4a的面板402的厚度。由于主跨梁体2a的长度要长于边跨梁体2b的长度,主跨桥面板4a的长度大于边跨桥面板4a的长度,使得主跨段的桥梁重量要大于边跨端桥梁的重量,所以通过将边跨桥面板4b的混凝土面板402厚度大于主跨桥面板4a的混凝土面板402的厚度,以此来平衡主跨段桥梁与边跨段桥梁之间的重量差,使得整体桥梁结构稳定可靠。
[0044] 本发明的斜拉桥,在施工时,钢结构梁体2分节段的在工厂预制,然后运输至工地后,将梁体2的节段进行拼装,待梁体2的节段拼装完成后,灌注钢管内的混凝土形成钢管混凝土的梁体2,此时梁体2可以提供较高的刚度,在桥面板4的浇筑过程中可以承担桥面板4湿重荷载等,这样可以迅速的完成桥面板4的浇筑铺装,省去了常规斜拉桥施工所需的挂篮,避免了繁琐的施工流程。
[0045] 一种钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥的施工方法,依次包括依次步骤:
A、施工准备:
Al、平整场地;
A2、施工两侧桥台5以及索塔I的桩基6,得到主跨桥台5a、边跨桥台5b和索塔I的桩基6 ;
A3、搭设下索塔101的现浇支架7和边跨梁体2b的现浇支架7 ;
A4、搭设索缆吊装系统8;
A5、预制上索塔节段102a和梁体节段:根据实际施工要求,将上索塔102沿竖直方向分为若干个上索塔节段102a,在工厂内预制好各个上索塔节段102a后再运送至施工现场;根据实际施工要求,将主跨梁体2a和边跨梁体2b沿长度方向分割为若干主跨梁体节段2al和边跨梁体节段2bl,在工厂内预制好后再运送至施工现场;
B、索塔I施工:
B1、浇筑下索塔101:在步骤A3中得到的现浇支架7中浇筑混凝土得到下索塔101 ;
B2、拼装上索塔102:通过索缆吊装系统8将步骤A5得到的上索塔节段102a逐个吊起进行拼装; B3、在索塔I的钢管内灌注混凝土:待步骤B2中上索塔102拼装完成后,往上索塔102的塔柱103钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的上索塔102 ;
C、梁体2施工:
Cl、通过索缆吊装系统8将步骤A5中得到的边跨梁体节段2bl逐个吊起进行拼装,直至与步骤A2中的边跨桥台5b连接得到整体的边跨梁体2b ;
C2:在步骤Cl得到边跨梁体2b的主纵梁201a和边纵梁201b的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的边跨梁体2b ;
C3:待C2步骤中边跨梁体2b中的混凝土凝固后,通过索缆吊装系统8将步骤A5得到的主跨梁体节段2al逐个吊起进行拼装,每拼装一个主跨梁体节段2al都相应的在该主跨梁体节段2al与上索塔102之间设置所述拉索3进行连接,每设置一根主跨梁体2a与上索塔102之间的拉索3都相应的设置一根连接所述上索塔102与边跨梁体2b的拉索3,如此重复,直至主跨梁体2a与步骤A2中的主跨桥台5a连接得到整体的主跨梁体2a ;
C4:在步骤C3得到主跨梁体2a的主纵梁201a和边纵梁201b的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的主跨梁体2a ;
D、桥面板4施工:
Dl:在步骤C2和C4得到的边跨梁体2b和主跨梁体2a上铺设钢板作为桥面板4的底板 401 ;
D2:在步骤Dl得到的桥面板4的底板401上浇筑混凝土得到桥面板4的面板402。
[0046] E:张拉调整全桥拉索3的索力,使各拉索3张力达到设计要求;
F、拆除所有支架7、再次调整全桥拉索3的索力、完成桥梁施工。
[0047] 在施工时,根据实际施工要求,将上索塔102沿竖直方向分为若干个上索塔节段102a,在工厂内预制好各个上索塔节段102a后再运送至施工现场;将主跨梁体2a和边跨梁体2b沿长度方向分割为若干主跨梁体节段2al和边跨梁体节段2bl,在工厂内预制好后再运送至施工现场,首先是降低了现场的施工难度,同时,由于索塔节段102a、主跨梁体节段2al和边跨梁体节段2bl可以提前在工厂内预制,所以也节约了工期。
[0048] 钢结构梁体2分节段的在工厂预制,然后运输至工地后,先将边跨梁体节段2b I在现浇支架7的支撑下进行拼装,在边跨梁体2b拼装完毕后,再拼装主跨梁体节段2al,每拼装一个主跨梁体节段2al都通过拉索3进行张拉,所以被拼装的主跨梁体节段2al受到已拼装好的主梁梁体节段2al的支撑,进而不再设置外部支撑,降低施工难度的同时也节约了施工工序,节约施工成本;待主跨梁体2a和边跨梁体2b拼装完成后,灌注主纵梁201a和边纵梁201b的钢管内的混凝土形成钢管混凝土的主纵梁201a和边纵梁201b,此时梁体2可以提供较高的刚度,在桥面板4的混凝土面板402浇筑过程中可以承担起其湿重荷载等,这样可以迅速的完成桥面板4的混凝土面板402的浇筑铺装,省去了常规斜拉桥施工所需的挂篮,避免了繁琐的施工流程,节约工期和施工成本。
[0049] 作为优选,所述Cl步骤的边跨梁体2b施工中,分别与所述索塔I和边跨桥台5b作为起始点相向的逐个拼装所述边跨梁体节段2bl,直至所述边跨梁体2b合拢得到整体的边跨梁体2b。提高施工效率,缩短工期。
[0050] 作为优选,所述步骤Dl中,先在边跨梁体2b上铺设钢板作为桥面板4的底板401,然后再在主跨梁体2a上铺设钢板作为桥面板4的底板401。由于主跨梁体2a的长度要长于边跨梁体2b的长度,其重量也要重于边跨梁体2b的重量,所以先铺设边跨梁体2b上的钢板,保证梁体2施工过程中的稳定性。
[0051] 作为优选,所述步骤D2中,先浇筑边跨梁体2b对应的所述边跨桥面板4b的混凝土面板402,然后再浇筑主跨梁体2a对应的所述主跨桥面板4a的混凝土面板402。
[0052] 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钢管混凝土组合梁与桁式索塔斜拉桥,包括有索塔、与所述索塔连接的梁体、连接所述索塔与所述梁体的拉索、以及设置在所述梁体上的桥面板,所述桥面板包括底板和面板,所述底板为设置在所述梁体上的钢板,所述面板为浇筑在所述底板上的高抗裂钢纤维混凝土面板,所述面板与所述底板之间通过设置剪力键连接为整体。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述梁体包括沿桥向的纵梁和若干间隔设置在所述纵梁上的横梁,所述横梁垂直于所述纵梁,所述纵梁为钢管混凝土结构。
3.根据权利要求2所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述纵梁包括设置在所述桥面中线下方的主纵梁和沿所述主纵梁对称布置在所述桥面板下方两侧的边纵梁,所述横梁横跨在所述主纵梁和边纵梁上,所述主纵梁和边纵梁都为钢管混凝土结构,所述主纵梁的直径大于所述边纵梁的直径。
4.根据权利要求3所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述横梁为钢横梁,所述横梁与所述主纵梁、边纵梁和桥面板的底板固定连接。
5.根据权利要求4所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述索塔包括位于所述桥面板下方的下索塔和位于所述桥面板上方的上索塔,所述下索塔为混凝土结构,所述下索塔的上端端部与所述梁体下侧相配合,所述下索塔内设置有钢管混凝土,所述下索塔内的钢管混凝土向上延伸穿出所述桥面板形成所述上索塔,所述上索塔与所述主纵梁之间通过所述拉索连接。
6.根据权利要求5所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述梁体分为分别布置在所述索塔两侧的主跨梁体和边跨梁体,所述主跨梁体的长度大于所述边跨梁体的长度,所述主跨梁 体对应的桥面板为主跨桥面板,所述边跨梁体对应的桥面板为边跨桥面板,所述主跨桥面板的长度大于所述边跨桥面板的长度。
7.根据权利要求6所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述上索塔包括三根竖直设置的塔柱和连接相邻两根塔柱的连接钢管,所述塔柱为钢管混凝土结构。
8.根据权利要求7所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥,其特征在于,所述主跨梁体包括一根主纵梁,所述主跨梁体的主纵梁沿所述桥面板中线设置,所述边跨梁体包括两根主纵梁,所述边跨梁体的两根主纵梁沿所述主跨梁体的主纵梁对称布置,所述主跨梁体的一根主纵梁和所述边跨梁体的两根主纵梁分别通过所述拉索与所述上索塔的三根塔柱一一对应的连接。
9.一种钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥的施工方法,依次包括以下步骤: A、施工准备: Al、平整场地; A2、施工两侧桥台以及索塔的桩基,得到主跨桥台、边跨桥台和索塔的桩基; A3、搭设下索塔的现浇支架和边跨梁体的现浇支架; A4、搭设索缆吊装系统; A5、预制上索塔节段和梁体节段:根据实际施工要求,将上索塔沿竖直方向分为若干个上索塔节段,在工厂内预制好各个上索塔节段后再运送至施工现场;根据实际施工要求,将主跨梁体和边跨梁体沿长度方向分割为若干主跨梁体节段和边跨梁体节段,在工厂内预制好后再运送至施工现场; B、索塔施工: B1、浇筑下索塔:在步骤A3中得到的现浇支架中浇筑混凝土得到下索塔; B2、拼装上索塔:通过索缆吊装系统将步骤A5得到的上索塔节段逐个吊起进行拼装;B3、在索塔的钢管内灌注混凝土:待步骤B2中上索塔拼装完成后,往上索塔的塔柱钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的上索塔; C、梁体施工: Cl、通过索缆吊装系统将步骤A5中得到的边跨梁体节段逐个吊起进行拼装,直至与步骤A2中的边跨桥台连接得到整体的边跨梁体; C2:在步骤Cl得到边跨梁体的主纵梁和边纵梁的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的边跨梁体; C3:待C2步骤中边跨梁体中的混凝土凝固后,通过索缆吊装系统将步骤A5得到的主跨梁体节段逐个吊起进行拼装,每拼装一个主跨梁体节段都相应的在该主跨梁体节段与上索塔之间设置所述拉索进行连接,每设置一根主跨梁体与上索塔之间的拉索都相应的设置一根连接所述上索塔与边跨梁体的拉索,如此重复,直至主跨梁体与步骤A2中的主跨桥台连接得到整体的主跨梁体; C4:在步骤C3 得到主跨梁体的主纵梁和边纵梁的钢管内灌注混凝土得到钢管混凝土结构的主跨梁体; D、桥面板施工: Dl:在步骤C2和C4得到的边跨梁体和主跨梁体上铺设钢板作为桥面板的底板; D2:在步骤Dl得到的桥面板的底板上浇筑混凝土得到桥面板的面板; E:张拉调整全桥拉索索力,使各拉索张力达到设计要求; F、拆除所有临时支架、再次调整全桥拉索索力、完成桥梁施工。
10.根据权利要求9所述的钢管混凝土组合梁与桁式塔斜拉桥的施工方法,其特征在于,所述Cl步骤的边跨梁体施工中,分别与所述索塔和边跨桥台作为起始点相向的逐个拼装所述边跨梁体节段,直至所述边跨梁体合拢得到整体的边跨梁体。
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