CN105887654B - 一种多塔斜拉桥及其施工方法 - Google Patents

Abstract

一种多塔斜拉桥，包括位于两侧的两个“大伞”型结构体系和位于中部的“小伞”型结构体系，“大伞”型结构体系包括边塔、“大伞”中跨主梁、边跨主梁、中跨拉索和边跨拉索，“大伞”中跨/边跨拉索分别连接边塔与中跨/边跨主梁，“小伞”型结构体系包括中塔、“小伞”主梁和“小伞”拉索，“小伞”拉索连接中塔和“小伞”主梁。施工时先进行边塔、中塔等的施工；再对称施工“大伞”中跨主梁、边跨主梁，其中无辅助墩等支承的梁段采用悬臂施工法，有辅助墩等支承的梁段采用支架现浇或吊装法施工；再将“大伞”、“小伞”型结构体系的主梁同时施工至合龙口并合龙，达到成桥状态。本发明的多塔斜拉桥具有体系刚度大、施工安全性高等优点。

Description

一种多塔斜拉桥及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁，尤其涉及一种斜拉桥结构。

背景技术

常规双塔斜拉桥的辅助墩和过渡墩不仅为主梁提供竖向支承，同时，当汽车荷载作用于主跨时，锚固于过渡墩附近的尾端拉索，能强力约束索塔向主跨水平纵向位移，从而约束主跨主梁竖向位移，使主跨主梁竖向刚度得到显著提高。

与常规双塔斜拉桥相比，多塔斜拉桥由于增加了中塔，其力学性能发生了显著变化：中塔两侧无辅助墩和过渡墩，因而缺乏强有力的尾端锚索，不能对索塔的水平位移进行有效约束，使斜拉桥刚度大幅降低。多塔斜拉桥在活载作用下，主梁挠度、斜拉索疲劳应力幅和塔底内力比双塔斜拉桥要大得多。因此，体系刚度不足是多塔斜拉桥向更大跨径发展的关键技术瓶颈。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种体系刚度大、结构简单、“小伞”主梁施工阶段悬臂较短、施工安全性高的多塔斜拉桥，还相应提供该多塔斜拉桥的施工方法。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种多塔斜拉桥，所述多塔斜拉桥包括两个“大伞”型结构体系和一个以上的“小伞”型结构体系，所述一个以上的“小伞”型结构体系位于斜拉桥中部，两个“大伞”型结构体系位于“小伞”型结构体系两侧；所述“大伞”型结构体系包括边塔、“大伞”中跨主梁、“大伞”边跨主梁、“大伞”中跨拉索和“大伞”边跨拉索，所述“大伞”中跨拉索连接边塔和“大伞”中跨主梁，所述“大伞”边跨拉索连接边塔和“大伞”边跨主梁，所述“小伞”型结构体系包括中塔、“小伞”主梁和“小伞”拉索，“小伞”拉索连接中塔和“小伞”主梁。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述“大伞”型结构体系还包括设置于多塔斜拉桥端部的过渡墩。更优选的，所述“大伞”型结构体系还包括设置于所述过渡墩和边塔之间的辅助墩。过渡墩、辅助墩的设置可以强有力约束边塔的水平位移。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述“小伞”型结构体系为两个以上，且各个“小伞”型结构体系相互连接成一整体并位于两个“大伞”型结构体系之间。

由于斜拉桥跨度越大，承受车辆等荷载时的变形越大。通过优选设置的辅助墩和过渡墩可对斜拉桥提供支撑，减小变形，因此有辅助墩的边塔优选采用上述“大伞”型结构体系。但由于辅助墩和过渡墩主要设在边跨，如果设在中跨又会干扰船舶航行，因此对于没有辅助墩支撑的中塔我们则全部采用了上述的“小伞”型结构体系，这样便形成了各个“小伞”型结构体系相互连接成一整体并位于两个“大伞”型结构体系之间的整体结构，这样的整体结构不仅不容易产生变形，而且有利于船舶通行。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述多塔斜拉桥为三塔斜拉桥、四塔斜拉桥或五塔斜拉桥，所述三塔斜拉桥、四塔斜拉桥、五塔斜拉桥对应的“小伞”型结构体系的设置个数分别为1个、2个、3个。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，在每个所述的“大伞”型结构体系中，所述“大伞”中跨主梁和“大伞”边跨主梁分别设于所述边塔的两侧，在每个所述的“小伞”型结构体系中，“小伞”主梁沿中塔的两侧呈对称布置。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨主梁的长度L1大于所述“小伞”型结构体系中中塔一侧的“小伞”主梁的长度L2。进一步的，所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨主梁的悬臂长度大于所述“小伞”型结构体系中“小伞”主梁的悬臂长度。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述“大伞”型结构体系与“小伞”型结构体系的连接处设置合龙口，且该合龙口与其两侧最近的边塔、中塔的水平距离不相等。

上述的多塔斜拉桥中，优选的，所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索的数量多于所述“小伞”型结构体系中中塔一侧的“小伞”拉索的数量。更优选的，设所述“小伞”型结构体系中“小伞”拉索的梁端锚点与中塔的水平距离为L5，设所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索的梁端锚点与边塔的水平距离为L4，当L4与L5相等时，对应的“小伞”拉索的水平仰角β大于对应的“大伞”中跨拉索的倾角水平仰角α。当中塔的“小伞”拉索数量少于边塔的“大伞”中跨拉索时，中塔“小伞”拉索的锚固位置可更靠近塔顶，其倾角也相应增大。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的多塔斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤1：首先进行边塔、中塔、辅助墩、过渡墩的施工；

步骤2：对称施工“大伞”中跨主梁、“大伞”边跨主梁，其中无辅助墩或过渡墩支承的梁段采用悬臂施工法，有辅助墩或过渡墩支承的梁段采用支架现浇或吊装法施工；

步骤3：待所述“大伞”中跨主梁、“大伞”边跨主梁架设一定长度后，开始进行“小伞”主梁的施工，以保证相邻接的“大伞”型结构体系的主梁与“小伞”型结构体系的主梁同时施工至合龙口并合龙；同时，进行中间各段“小伞”型结构体系的主梁施工，以保证相邻接的两个“小伞”型结构体系的主梁同时施工至合龙口并合龙；

步骤4：完成附属工程及桥面铺装，达到成桥状态。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.采用上述本发明的的“大小伞”结构体系，多塔斜拉桥的整体结构得到优化，外形更加美观，施工更加方便；

2.“大伞”边跨主梁可优选设置尾端锚索、辅助墩和过渡墩，可更好地约束边塔和“大伞”边跨主梁的变形，从而提高“大伞”中跨主梁的刚度，使“大伞”中跨主梁可以采用长悬臂；

3.通过将“大伞”中跨主梁的长度设计成大于“小伞”主梁的长度，使“小伞”主梁悬臂较短，这使得中塔和“小伞”主梁的刚度相比常规多塔斜拉桥更大；

4.通过优化使“小伞”主梁的悬臂较短，施工期间的安全性比常规多塔斜拉桥中塔主梁悬臂施工更高；

5.通过设计使“小伞”拉索的倾角比相应位置的“大伞”中跨拉索的倾角更大，可有效提高拉索的效率。

总体来说，本发明具有体系刚度大、结构简单、“小伞”主梁施工阶段悬臂较短、施工安全性高等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明三塔斜拉桥的主视图。

图2为本发明四塔斜拉桥的主视图。

图3为本发明五塔斜拉桥的主视图。

图例说明：

1、边塔；

2、中塔；

3、“大伞”中跨主梁；

4、“大伞”边跨主梁；

5、“小伞”主梁；

6、“大伞”中跨拉索；

7、“大伞”边跨拉索；

8、“小伞”拉索；

9、辅助墩；

10、过渡墩。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

需要特别说明的是，当某一元件被描述为“固定于、固接于、连接于或连通于”另一元件上时，它可以是直接固定、固接、连接或连通在另一元件上，也可以是通过其他中间连接件间接固定、固接、连接或连通在另一元件上。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

实施例1：

一种如图1所示本发明的三塔斜拉桥，该三塔斜拉桥包括两个“大伞”型结构体系和一个“小伞”型结构体系，“小伞”型结构体系位于斜拉桥中部，两个“大伞”型结构体系位于“小伞”型结构体系两侧，且两个“大伞”型结构体系沿三塔斜拉桥的中截面呈对称布置。

上述的“大伞”型结构体系包括边塔1、“大伞”中跨主梁3、“大伞”边跨主梁4、“大伞”中跨拉索6和“大伞”边跨拉索7，“大伞”中跨主梁3和“大伞”边跨主梁4分别设于边塔1的两侧，“大伞”中跨拉索6和“大伞”边跨拉索7分别设于边塔1的两侧，“大伞”中跨拉索6连接边塔1和“大伞”中跨主梁3，“大伞”边跨拉索7连接边塔1和“大伞”边跨主梁4。“大伞”型结构体系还包括设置于三塔斜拉桥端部的过渡墩10以及设置于过渡墩10和边塔1之间的辅助墩9。“大伞”边跨主梁4有受辅助墩9和过渡墩10约束。

上述的“小伞”型结构体系包括中塔2、“小伞”主梁5和“小伞”拉索8，“小伞”主梁5沿中塔2的两侧呈对称布置，“小伞”拉索8沿中塔2的两侧呈对称布置，“小伞”拉索8连接中塔2和“小伞”主梁5。

本实施例的三塔斜拉桥中，每个“大伞”型结构体系中“大伞”中跨主梁3的长度L1大于每个“小伞”型结构体系中中塔2一侧的“小伞”主梁5的长度L2。每个“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索6的数量多于每个“小伞”型结构体系中中塔2一侧的“小伞”拉索8的数量。设每个“小伞”型结构体系中“小伞”拉索8的梁端锚点与中塔2的水平距离为L5，设每个“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索6的梁端锚点与边塔1的水平距离为L4，当L4与L5相等时，对应的“小伞”拉索8的水平仰角β大于对应的“大伞”中跨拉索6的倾角水平仰角α。

上述本实施例的三塔斜拉桥的施工步骤包括：

步骤1：首先进行边塔1、中塔2、辅助墩9、过渡墩10的施工；

步骤2：对称施工“大伞”中跨主梁3、“大伞”边跨主梁4，其中无辅助墩9或过渡墩10支承梁段采用悬臂施工法，有过渡墩10或辅助墩9支承梁段可采用浮吊吊装；

步骤3：待“大伞”型结构体系架设一定长度主梁后，开始“小伞”主梁5的施工，保证两边主梁同时施工至合龙口并合龙；由于“大伞”中跨主梁3的悬臂长度大于“小伞”主梁5的悬臂长度，因此“大伞”中跨主梁3与“小伞”主梁5的合龙口到边塔1、中塔2的距离不相等；

步骤4：完成附属工程及桥面铺装，达到成桥状态。

上述三塔斜拉桥的施工建造过程中，由于中塔主梁悬臂短，施工时更易控制，安全性更高。

实施例2：

一种如图2所示本发明的四塔斜拉桥，该四塔斜拉桥包括两个“大伞”型结构体系和两个“小伞”型结构体系，且两个“小伞”型结构体系相互连接成一整体并位于两个“大伞”型结构体系之间，两个“大伞”型结构体系位于“小伞”型结构体系两侧，且两个“大伞”型结构体系沿四塔斜拉桥的中截面呈对称布置。

除增加设置一个“小伞”型结构体系外，本实施例中四塔斜拉桥的“大伞”型结构体系和“小伞”型结构体系的其他结构、形状特征等都与实施例1中的三塔斜拉桥相同，其施工方法也与实施例1中三塔斜拉桥的施工方法类似。

实施例3：

一种如图3所示本发明的五塔斜拉桥，该五塔斜拉桥包括两个“大伞”型结构体系和三个“小伞”型结构体系，且三个“小伞”型结构体系相互连接成一整体并位于两个“大伞”型结构体系之间，两个“大伞”型结构体系位于“小伞”型结构体系两侧，且两个“大伞”型结构体系沿五塔斜拉桥的中截面呈对称布置。

除增加设置两个“小伞”型结构体系外，本实施例中五塔斜拉桥的“大伞”型结构体系和“小伞”型结构体系的其他结构、形状特征等都与实施例1中的三塔斜拉桥相同，其施工方法也与实施例1中三塔斜拉桥的施工方法类似。

Claims (10)

1.一种多塔斜拉桥，其特征在于，所述多塔斜拉桥包括两个“大伞”型结构体系和一个以上的“小伞”型结构体系，所述一个以上的“小伞”型结构体系位于斜拉桥中部，两个“大伞”型结构体系位于“小伞”型结构体系两侧；所述“大伞”型结构体系包括边塔(1)、“大伞”中跨主梁(3)、“大伞”边跨主梁(4)、“大伞”中跨拉索(6)和“大伞”边跨拉索(7)，所述“大伞”中跨拉索(6)连接边塔(1)和“大伞”中跨主梁(3)，所述“大伞”边跨拉索(7)连接边塔(1)和“大伞”边跨主梁(4)，所述“小伞”型结构体系包括中塔(2)、“小伞”主梁(5)和“小伞”拉索(8)，“小伞”拉索(8)连接中塔(2)和“小伞”主梁(5)。

2.根据权利要求1所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述“大伞”型结构体系还包括设置于多塔斜拉桥端部的过渡墩(10)，以及设置于所述过渡墩(10)和边塔(1)之间的辅助墩(9)。

3.根据权利要求1所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述“小伞”型结构体系为两个以上，且各个“小伞”型结构体系相互连接成一整体并位于两个“大伞”型结构体系之间。

4.根据权利要求1所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述多塔斜拉桥为三塔斜拉桥、四塔斜拉桥或五塔斜拉桥，所述三塔斜拉桥、四塔斜拉桥、五塔斜拉桥对应的“小伞”型结构体系的设置个数分别为1个、2个、3个。

5.根据权利要求1所述的多塔斜拉桥，其特征在于，在每个所述的“大伞”型结构体系中，“大伞”中跨主梁(3)和“大伞”边跨主梁(4)分别设于所述边塔(1)的两侧，在每个所述的“小伞”型结构体系中，“小伞”主梁(5)沿中塔(2)的两侧呈对称布置。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨主梁(3)的长度L1大于所述“小伞”型结构体系中中塔(2)一侧的“小伞”主梁(5)的长度L2；所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨主梁(3)的悬臂长度大于所述“小伞”型结构体系中“小伞”主梁(5)的悬臂长度。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述“大伞”型结构体系与“小伞”型结构体系的连接处设置合龙口，且该合龙口与其两侧最近的边塔(1)、中塔(2)的水平距离不相等。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的多塔斜拉桥，其特征在于，所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索(6)的数量多于所述“小伞”型结构体系中中塔(2)一侧的“小伞”拉索(8)的数量。

9.根据权利要求8所述的多塔斜拉桥，其特征在于，设所述“小伞”型结构体系中“小伞”拉索(8)的梁端锚点与中塔(2)的水平距离为L5，设所述“大伞”型结构体系中“大伞”中跨拉索(6)的梁端锚点与边塔(1)的水平距离为L4，当L4与L5相等时，对应的“小伞”拉索(8)的水平仰角β大于对应的“大伞”中跨拉索(6)的倾角水平仰角α。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的多塔斜拉桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：首先进行边塔(1)、中塔(2)、辅助墩(9)、过渡墩(10)的施工；

步骤2：对称施工“大伞”中跨主梁(3)、“大伞”边跨主梁(4)，其中无辅助墩(9)或过渡墩(10)支承的梁段采用悬臂施工法，有辅助墩(9)或过渡墩(10)支承的梁段采用支架现浇或吊装法施工；

步骤3：待所述“大伞”中跨主梁(3)、“大伞”边跨主梁(4)架设一定长度后，开始进行“小伞”主梁(5)的施工，以保证相邻接的“大伞”型结构体系的主梁与“小伞”型结构体系的主梁同时施工至合龙口并合龙；同时，进行中间各段“小伞”型结构体系的主梁施工，以保证相邻接的两个“小伞”型结构体系的主梁同时施工至合龙口并合龙；

步骤4：完成附属工程及桥面铺装，达到成桥状态。