CN104313994A - 一种混合梁无背索矮塔斜拉桥 - Google Patents

一种混合梁无背索矮塔斜拉桥 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混合梁无背索矮塔斜拉桥,包括桥墩、主梁以及位于所述桥墩上方且与主跨的主梁互成钝角的索塔,所述索塔通过若干拉索与所述主跨的主梁连接,所述主跨的主梁为弯向桥梁一侧的曲梁,索塔包括两对称设置的塔柱,两所述塔柱横桥向往外呈圆弧状张开。城市桥梁需要适应道路平面线形的变化,传统的直塔直梁斜拉桥很难适应,本发明采用混合梁无背索矮塔斜拉桥结构,在适应带弯曲半径道路线形、外观效果、结构体系、方便施工等方面有优势。

Description

一种混合梁无背索矮塔斜拉桥
技术领域
[0001] 本发明用于桥梁结构工程领域,特别是涉及一种混合梁无背索矮塔斜拉桥。
背景技术
[0002] 无背索斜拉桥始建于西班牙Alamillo桥,其特点是利用索塔倾斜,不设背索,由此突出美学的效果,打破了传统的斜拉桥设计理念。该桥型给人耳目一新的感觉,建成后成为该地区的地标性建筑,引人瞩目。斜塔无背索结构,实质上就是利用倾斜的桥塔自重效应来平衡主梁竖向荷载效应的一种独特的传力体系。从目前的工程实例来看,无背索斜拉桥结构形式比较固定、单一,很难适应复杂地形下的实用要求。
发明内容
[0003] 为解决上述问题,本发明提供一种适应道路线型变化、满足复杂受力的混合梁无背索矮塔斜拉桥。
[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种混合梁无背索矮塔斜拉桥,包括桥墩、主梁以及位于所述桥墩上方且与主跨的主梁互成钝角的索塔,所述索塔通过若干拉索与主跨的主梁连接,主跨的主梁为弯向桥梁一侧的曲梁,所述索塔包括两对称设置的塔柱,两所述塔柱横桥向往外呈圆弧状张开。
[0005] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述主梁为钢-混凝土混合梁,主跨的主梁中段为钢箱梁,所述钢箱梁截面形式为带悬臂、变截面梁高的扁平闭合箱梁,所述钢箱梁的两端各设钢混结合段,主梁边跨为变截面预应力混凝土箱梁,预应力混凝土箱梁分别伸过桥墩,通过钢混结合段与钢箱梁连接。
[0006] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述拉索的上端通过钢锚箱锚固于索塔前壁,下端通过钢锚箱锚固在钢箱梁侧板上,拉索与索塔连接的一端为张拉端,拉索与钢箱梁连接的一端为固定端。
[0007] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述主梁在桥梁的顶面设置车行道和位于车行道两侧的人行道,两所述塔柱位于所述车行道和人行道之间,两塔柱间设置两道横向拉索,锚固于两塔柱侧壁,两塔柱于两横向拉索间设置备用索孔。
[0008] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述索塔包括外钢壳和位于所述外钢壳内部的内钢壳,所述内钢壳和外钢壳间形成环形的浇注内腔,所述内钢壳的外壁和外钢壳的内壁间连接有若干对彼此平行的内腹板,各所述内腹板均纵向设置,且将所述浇注内腔分隔为多个分腔,每对内腹板上均正对开设若干第一通孔,每对内腹板通过横向穿过所述第一通孔的第一钢筋连接,各所述分腔中充填混凝土,并在混凝土中沿纵向张拉预应力钢束。
[0009] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述内钢壳的外壁、外钢壳的内壁以及内腹板的两侧均设有若干纵向的加劲肋。
[0010] 进一步作为本发明技术方案的改进,各所述分腔的内壁设有若干沿纵向分布的环形横隔板,沿各所述环形横隔板设有若干第二通孔,穿过所述环形横隔板上的第二通孔设有若干纵向布置的第二钢筋。
[0011] 进一步作为本发明技术方案的改进,所述外钢壳和内钢壳伸入主梁,伸入主梁的外钢壳和内钢壳均设置若干圆孔,圆孔内插第三钢筋,索塔内混凝土与主梁固结形成整体,所述预应力钢束穿过主梁与桥墩锚固,形成索塔、桥墩、主梁固结的刚构-连续梁体系。
[0012] 本发明的有益效果:本发明采用混合梁无背索矮塔斜拉桥结构,在适应带弯曲半径道路线形、外观效果、结构体系、方便施工等方面有优势,一是城市桥梁需要适应道路平面线形的变化,传统的直塔直梁斜拉桥很难适应,本发明技术方案针对与桥相衔接的带弯曲半径道路平面线形,将桥梁主梁平面线形也设为曲线形,为满足受力要求和取得良好的造型效果,又将索塔设计成往外圆弧张开,桥梁结构整体上较为美观;另一方面,矮索塔、无背索的引入对结构设计提出了新的要求,这一发明结构主跨的主梁采用钢箱梁结构,降低了梁高,在不增加额外投入的情况下,容易满足通航要求,同时钢箱梁自重轻,降低了索塔的工程量,边跨及部分端主跨采用混凝土结构便于与索塔、桥墩部分固结,也降低了造价,钢箱梁与混凝土箱梁结合部分通过设置钢混结合段解决了两者衔接过渡的问题,这样该桥型在受力上更加倾向于矮塔部分斜拉桥的结构特征,是对传统的双主塔带完整索面的矮塔斜拉桥的新发展;再就是本发明采用混凝土索塔外包钢壳的钢混组合结构,在钢壳吊装定位、混凝土浇筑等方面有优势,内钢壳和外钢壳作为弯曲索塔的施工模板,大大简化了模板的制作与安装,提高吊装定位精度,而且内钢壳和外钢壳与内部混凝土联合受力,提高了索塔的整体刚度与强度。
附图说明
[0013] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明实施例整体结构主视图;
图2是本发明实施例整体结构俯视图;
图3是本发明实施例整体结构侧视图;
图4是本发明实施例索塔外钢壳、内钢壳和内腹板连接结构示意图;
图5是本发明实施例索塔外钢壳、内钢壳、内腹板和横隔板连接结构示意图。
具体实施方式
[0014] 参照图1至图5,本发明提供了一种混合梁无背索矮塔斜拉桥,包括桥墩1、主梁2以及位于所述桥墩I上方且与主跨的主梁2互成钝角的索塔3,所述索塔3通过若干拉索4与主跨的主梁2连接,主跨的主梁2为弯向桥梁一侧的曲梁,所述索塔3包括两对称设置的塔柱,两所述塔柱横桥向往外呈圆弧状张开。
[0015] 其中,所述主梁2为钢-混凝土混合梁,主梁2主跨中段为钢箱梁21,所述钢箱梁21截面形式为带悬臂、变截面梁高的扁平闭合箱梁,所述钢箱梁21的两端各设钢混结合段22,主梁2边跨为变截面预应力混凝土箱梁23,预应力混凝土箱梁23分别伸过桥墩1,通过钢混结合段22与钢箱梁21连接。
[0016] 所述拉索4的上端通过钢锚箱锚固于索塔3前壁,下端通过钢锚箱锚固在钢箱梁21侧板上,拉索4与索塔3连接的一端为张拉端,拉索4与钢箱梁21连接的一端为固定端。
[0017] 所述主梁2在桥梁的顶面设置车行道24和位于车行道24两侧的人行道25,两所述塔柱位于所述车行道24和人行道25之间,两塔柱间设置两道横向拉索5,锚固于两塔柱侧壁,两塔柱于两横向拉索5间设置备用索孔。
[0018] 所述索塔3包括外钢壳31和位于所述外钢壳31内部的内钢壳32,所述内钢壳32和外钢壳31间形成环形的浇注内腔33,所述内钢壳32的外壁和外钢壳31的内壁间连接有若干对彼此平行的内腹板34,各所述内腹板34均纵向设置,且将所述浇注内腔33分隔为多个分腔,每对内腹板34上均正对开设若干第一通孔,每对内腹板34通过横向穿过所述第一通孔的第一钢筋连接,各所述分腔中充填C50微膨胀混凝土,并在混凝土中沿纵向张拉预应力钢束35。所述内钢壳32的外壁、外钢壳31的内壁以及内腹板34的两侧均设有若干纵向的加劲肋,加劲肋采用I型扁钢。为满足钢壳在施工阶及运营阶段受力要求,各所述分腔的内壁设有若干沿纵向分布的环形横隔板36,环形的形状设计方便施工人员进出操作,沿各所述环形横隔板36设有若干第二通孔37,穿过所述环形横隔板36上的第二通孔37设有若干纵向布置的第二钢筋。所述外钢壳31和内钢壳32伸入主梁2,伸入主梁2的外钢壳31和内钢壳32均设置若干圆孔,圆孔内插第三钢筋,索塔3内混凝土与主梁2固结形成整体,所述预应力钢束35穿过主梁2与桥墩I锚固,形成索塔3、桥墩1、主梁2固结的刚构-连续梁体系。
[0019] 结构受力体系上,主梁2和索塔3融为一体,倾斜的矮索塔、弯曲的扁平闭合钢箱梁及拉索4形成主要的受力封闭三角体系,主梁2强大的轴向压力在塔梁固结点处与索塔3轴向压力的水平分力平衡。
[0020] 本发明在施工上与一般斜拉桥不同,采用钢主梁悬臂拼装合拢后,再进行索塔钢壳的吊装、混凝土浇筑及拉索张拉。
[0021] 具体的技术方案是:本发明的混凝土梁段采用全预应力混凝土设计,采用三向预应力,钢束采用大吨位群锚体系;顶板横向钢束采用扁锚体系;竖向预应力采用二次张拉预应力束。
[0022] 钢箱梁21采用整体断面,两侧顺接混凝土箱梁23 ;采用二次抛物线变高钢箱梁的顶、底板采用U肋闭合加劲,桥面顶板为正交异性板,根据面板受力不同采用不同板厚;底板不同板厚相接时保证板件上缘齐平。侧板是箱体中最直接承受并传递斜拉索索力的构件,有Z向受力要求。钢箱梁21横向设横隔板,主要提供横桥向刚度,减小畸变变形,同时为正交异性桥面板提供支撑。
[0023] 钢混结合段22的钢箱梁21与预应力混凝土箱梁23全断面结合成为一体。钢混结合段22钢梁端部采用承压板的方案。为保证钢混结合段22的有效连接和结合面处于均匀的受压状态,沿箱梁四周及纵腹板布置了纵向预应力钢绞线,在钢箱梁21 —侧锚固在钢承压板上。顶、底板上设置加劲肋保证预应力混凝土箱梁23与钢箱梁22间刚度过渡。
[0024] 施工时采用先梁后塔施工方法,先施工桥墩基础、边墩,进而搭建钢管桩贝雷梁支架平台,施工预应力混凝土梁段及钢混结合段,之后采用桥面吊机悬臂拼装施工钢箱梁至合拢,最后分节段逐段吊装施工索塔,在施工每一节段索塔时,钢壳内灌注混凝土,待混凝土达到强度后张拉预应力束和拉索,全桥主体结构完成。
[0025] 当然,本发明创造并不局限于上述实施方式,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (8)

1.一种混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:包括桥墩、主梁以及位于所述桥墩上方且与主跨的主梁互成钝角的索塔,所述索塔通过若干拉索与主跨的主梁连接,主跨的主梁为弯向桥梁一侧的曲梁,所述索塔包括两对称设置的塔柱,两所述塔柱横桥向往外呈圆弧状张开。
2.根据权利要求1所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述主梁为钢-混凝土混合梁,主跨的主梁中段为钢箱梁,所述钢箱梁截面形式为带悬臂、变截面梁高的扁平闭合箱梁,所述钢箱梁的两端各设钢混结合段,主梁边跨为变截面预应力混凝土箱梁,预应力混凝土箱梁分别伸过桥墩,通过钢混结合段与钢箱梁连接。
3.根据权利要求2所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述拉索的上端通过钢锚箱锚固于索塔前壁,下端通过钢锚箱锚固在钢箱梁侧板上,拉索与索塔连接的一端为张拉端,拉索与钢箱梁连接的一端为固定端。
4.根据权利要求1所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述主梁在桥梁的顶面设置车行道和位于车行道两侧的人行道,两所述塔柱位于所述车行道和人行道之间,两塔柱间设置两道横向拉索,锚固于两塔柱侧壁,两塔柱于两横向拉索间设置备用索孔。
5.根据权利要求1所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述索塔包括外钢壳和位于所述外钢壳内部的内钢壳,所述内钢壳和外钢壳间形成环形的浇注内腔,所述内钢壳的外壁和外钢壳的内壁间连接有若干对彼此平行的内腹板,各所述内腹板均纵向设置,且将所述浇注内腔分隔为多个分腔,每对内腹板上均正对开设若干第一通孔,每对内腹板通过横向穿过所述第一通孔的第一钢筋连接,各所述分腔中充填混凝土,并在混凝土中沿纵向张拉预应力钢束。
6.根据权利要求5所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述内钢壳的外壁、外钢壳的内壁以及内腹板的两侧均设有若干纵向的加劲肋。
7.根据权利要求5所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:各所述分腔的内壁设有若干沿纵向分布的环形横隔板,沿各所述环形横隔板设有若干第二通孔,穿过所述环形横隔板上的第二通孔设有若干纵向布置的第二钢筋。
8.根据权利要求7所述的混合梁无背索矮塔斜拉桥,其特征在于:所述外钢壳和内钢壳伸入主梁,伸入主梁的外钢壳和内钢壳均设置若干圆孔,圆孔内插第三钢筋,索塔内混凝土与主梁固结形成整体,所述预应力钢束穿过主梁与桥墩锚固,形成索塔、桥墩、主梁固结的刚构-连续梁体系。
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