CN106958190A - 一种地锚式独塔斜拉桥结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地锚式独塔斜拉桥结构，由基础、承台、桥塔、主跨斜拉索、主梁、锚固斜拉索、锚碇组成，桥塔位于主梁的一侧，由主跨斜拉索和锚固斜拉索平衡；主跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于主梁上，主梁通过主跨斜拉索悬吊；所述的锚跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于地锚上；桥塔侧主梁与桥塔或承台或基础固结，另一侧通过支座支承于过渡墩；所述的桥塔位于主梁的一侧，可垂直或后倾设置。采用这种结构，可以取消常规斜拉桥边跨，工程较为经济；主梁轴向压力传递至基础，同时采用侧倾或前后倾的桩基础，可提高桥塔处岸坡的稳定性，有利于桥塔向峡谷侧布置，从而减小跨度，降低工程规模。

Description

一种地锚式独塔斜拉桥结构

技术领域

本发明涉及一种用于桥梁结构技术领域，更具体涉及一种适用于山区峡谷的地锚式独塔斜拉桥结构。

背景技术

随着我国西部大开发战略持续深入，西部各省的交通建设不断推进。西部，特别是西南地区，山地峡谷较多，桥梁在其交通建设中扮演着非常重要的角色。

斜拉桥，又称斜张桥，由索塔、主梁、斜拉索组成，其外形美观，形式多样，自1955年第一座现代斜拉桥——瑞典Stromsund桥建成以来，斜拉桥已经遍及世界各地。斜拉桥，作为一种拉索体系，跨越能力大，其拉索具有自锚特性而不需要配置悬索桥那样巨大的锚旋，加之良好的力学性能和经济指标，故已成为大跨度桥梁中最主要的桥型，不但在跨径200m～800m的范围内占据着优势，而且在跨径800m～1100m的特大跨径桥梁的角逐竞争中，也扮演着重要的角色。

传统斜拉桥有诸多优点，但在适应山区峡谷等复杂地形方面，仍有一些不足。(1)山区峡谷地形险要，或沟多谷深，或山高坡陡，如建造传统多跨或独墩斜拉桥，均会导致桥墩奇高、施工难度大、安全性差、经济性差等问题；(2)无背索或异型斜拉桥对无斜拉索一侧有较大的空间要求，山区峡谷地形或较难满足，或会产生巨额成本；(3)山区岸坡的稳定性差，其水平抗拉能力和变形能力相对较差，较难满足传统斜拉桥的安全要求；(4)在山区峡谷地形建桥，一般选择两侧山体最靠近位置，故对斜拉桥的跨越能力要求相对较低；(5)山区多大风天气，而斜拉桥跨度的增大会使其结构刚度急剧下降，在强风作用下，传统斜拉桥特别是多跨斜拉桥的颤振稳定性、抖振、斜拉索风致振动及控制问题一直是斜拉桥所面临的关键问题。

因此开发一种适应山区峡谷独特的地形地质条件、减少桥墩施工难度和施工量、有利于岸坡稳定、结构刚度较高、跨越能力较大的斜拉桥结构形式，具有很大的实用意义和经济价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型独塔斜拉桥结构，以适应山区峡谷独特的地形地质条件，同时兼顾桥墩施工难度和施工量、岸坡稳定、结构刚度、跨越能力等，并解决山区斜拉桥的一系列问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种地锚式独塔斜拉桥结构，该结构包括桥塔和主梁，所述的桥塔设置于主梁的一端；所述的桥塔由主跨斜拉索和锚固斜拉索平衡；所述的主跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于主梁上，主梁通过主跨斜拉索悬吊；所述的锚跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于地锚上；所述的桥塔侧的主梁端与桥塔或承台固结，另一侧通过支座支承于过渡墩。

进一步地，所述的桥塔位于主梁的一侧，所述的桥塔垂直于主梁设置。

进一步地，所述的桥塔位于主梁的一侧，所述的桥塔亦可以相对于主梁向设置有地锚的一侧倾斜。

进一步地，所述的桥塔依靠主跨斜拉索和锚固于地锚上的锚跨斜拉索保持平衡。

进一步地，所述的主跨斜拉索在主梁中产生的轴向压力通过主梁传递至桥塔或承台或基础，继而传递至地基。

进一步地，所述的主梁为混凝土梁或钢箱梁或钢桁梁或钢混凝土组合梁，所述地锚的锚碇为重力式锚碇或隧道式锚碇。

进一步地，所述的主梁通过主跨斜拉索悬吊，在靠近主塔部位主梁与桥塔或承台固结，纵向斜拉索索力的水平分力传递至桥塔承台及基础。

进一步地，在桥塔的底部设置有基础和承台，所述的基础设置于桥塔处地表以下的山体中，承台位于基础与主塔之间，与基础顶部和主塔底部连接成整体。

进一步地，所述的基础中的部分桩基可变垂直为侧倾或前后倾，以平衡斜拉桥的整体受力、减小山体的受力变形、保证山体稳定和桥梁结构安全。

本发明相对于现有技术具有以下优点：

(1)本发明的桥梁结构，避免了选择多跨斜拉桥结构，甚至取消了常规斜拉桥边跨，减小了斜拉桥结构的整体跨度，提高了结构刚度，从而提高了斜拉桥结构的抗颤振稳定能力和抗抖振能力，抗风性能良好，结构更加安全；

(2)本发明的结构，由于取消了边跨、桥塔向峡谷侧布置，避免了在山区峡谷地区修建高墩甚至超高墩，减小了桥梁结构的工程施工难度，从而提高了结构的安全性能；

(3)主梁轴向压力传递至基础，对岸坡基础起到压实的作用，同时采用侧倾或前后倾的桩基础，可以增强桥塔处岸坡的整体稳固，有利于提高桥塔处岸坡的稳定性、水平抗拉能力和变形能力，有利于桥塔向峡谷侧布置，从而减小跨度，降低工程规模；

(4)本发明的桥梁结构，可以充分利用山区峡谷独特的地形地质条件，又不像无背索或异型斜拉桥一样，对峡谷侧的空间要求较好，因此具有良好的应用价值和技术经济效益。

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为适用于平地深谷地形的一种地锚式垂直独塔斜拉桥结构示意图；

图2为适用于平地深谷地形的一种地锚式倾斜独塔斜拉桥结构示意图；

图3为适用于高山峡谷地形的一种地锚式垂直独塔斜拉桥结构示意图；

图4为桥塔的支座部位局部示意图；

图5、图6、图7、图8为主梁结构示意图；

图中：1-基础，2-承台，3-桥塔，4-主跨斜拉索，5-主梁，6-锚固斜拉索，7-锚碇，8-山体，9-引桥，10-搭板，11-斜拉索，12-锚固块，13-混凝土梁，14-钢箱梁，15-钢桁梁，16-钢混组合梁，17-山体轮廓线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，现有技术中仍有较多不足：(1)山区峡谷地形险要，或沟多谷深，或山高坡陡，如建造传统多跨或独墩斜拉桥，会导致桥墩奇高、施工难度大、安全性差、经济性差等问题；(2)无背索或异型斜拉桥对无斜拉索一侧有较大的空间要求，山区峡谷地形或较难满足，或会产生巨额成本；(3)山区岸坡的稳定性差，其水平抗拉能力和变形能力相对较差，较难满足传统斜拉桥的安全要求；(4)在山区峡谷地形建桥，一般选择两侧山体最靠近位置，故对斜拉桥的跨越能力要求相对较低；(5)山区多大风天气，而斜拉桥跨度的增大会使其结构刚度急剧下降，在强风作用下，传统斜拉桥特别是多跨斜拉桥的颤振稳定性、抖振、斜拉索风致振动及控制问题一直是斜拉桥所面临的关键问题。为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种适用于山区峡谷的地锚式独塔斜拉桥结构。

以下结合附图，对本发明的结构作进一步描述。

本发明提供了一种适应山区峡谷独特的地形地质条件、减少桥墩施工难度和施工量、有利于岸坡稳定、结构刚度较高、跨越能力较大、实用意义和经济价值很大的地锚式独塔斜拉桥结构，以适应山区峡谷独特的地形地质条件，同时兼顾桥墩施工难度和施工量、岸坡稳定、结构刚度、跨越能力等，并解决山区斜拉桥的一系列问题。

具体的如图1～图3所示，一种地锚式独塔斜拉桥结构，由基础1、承台2、桥塔3、主跨斜拉索4、主梁5、锚固斜拉索6、锚碇7组成，所述主梁穿过特殊的地形；例如图中表示的山体的轮廓线17；所述的桥塔3位于主梁5的一侧，由主跨斜拉索4和锚固斜拉索6平衡；所述的主跨斜拉索4一端锚固于主塔3上，另一端锚固于主梁5上，主梁5通过主跨斜拉索4悬吊；所述的锚固斜拉索6一端锚固于主塔3上，另一端锚固于地锚7上；地锚7可以是设置在平地上的地锚，也可以是设置在山坡上的地锚；所述的桥塔3侧主梁与桥塔3或承台2或基础1固结，另一侧通过支座支承于过渡墩。

如图1所述的桥塔3位于主梁5的一侧，其相对于主梁垂直设置，或如图2所示，其向对于主梁向后倾斜设置；这里所述的“后”是指向设置地锚的一侧倾斜。所述的桥塔3依靠主跨斜拉索4和锚固于地锚7上的锚固斜拉索6保持平衡。

进一步的，所述的基础1设置于桥塔3处地表以下的山体8中，承台2位于基础1与主塔3之间，与基础1顶部和主塔3底部连接成整体，所述的主跨斜拉索4在主梁5中产生的轴向压力通过主梁5传递至桥塔3或承台2或基础1，继而传递至地基。

进一步的，所述的基础1中的部分桩基可变垂直为侧倾或前后倾，以平衡斜拉桥的整体受力、减小山体8的受力变形、保证山体稳定和桥梁结构安全。

结合图4所示，所述的主梁5通过主跨斜拉索4悬吊，在靠近主塔部位主梁5与桥塔3固结，纵向斜拉索索力的水平分力传递至桥塔承台2及基础1。

结合图5、图6、图7、图8所示，所述的主梁5为混凝土梁13或钢箱梁14或钢桁梁15或钢混凝土组合梁16，所述的地锚锚碇7为重力式锚碇或隧道式锚碇。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

(1)避免了选择多跨斜拉桥结构，甚至取消了常规斜拉桥边跨，减小了斜拉桥结构的整体跨度，提高了结构刚度，从而提高了斜拉桥结构的抗颤振稳定能力和抗抖振能力，抗风性能良好，结构更加安全；

(2)由于取消了边跨、桥塔向峡谷侧布置，避免了在山区峡谷地区修建高墩甚至超高墩，减小了桥梁结构的工程施工难度，从而提高了结构的安全性能；

(3)将主梁轴向压力传递至基础，对岸坡基础起到压实的作用，同时采用侧倾或前后倾的桩基础，可稳固和增强桥塔处岸坡的整体粘固，有利于提高桥塔处岸坡的稳定性、水平抗拉能力和变形能力，有利于桥塔向峡谷侧布置，从而减小跨度，降低工程规模；

(4)可以充分利用山区峡谷独特的地形地质条件，又不像无背索或异型斜拉桥一样，对峡谷侧的空间要求较好，因此具有良好的应用价值和技术经济效益。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，包括桥塔和主梁，所述的桥塔位于主梁的一端，由主跨斜拉索和锚固斜拉索平衡；所述的主跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于主梁上，主梁通过主跨斜拉索悬吊；所述的锚跨斜拉索一端锚固于主塔上，另一端锚固于地锚上；所述的桥塔侧的主梁端与桥塔固结，主梁的另一端通过支座支承于过渡墩。

2.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的桥塔垂直于主梁设置。

3.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的桥塔亦可以相对于主梁向设置有地锚的一侧倾斜。

4.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的主跨斜拉索在主梁中产生的轴向压力通过主梁传递至桥塔或承台或基础，继而传递至地基。

5.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的主梁为混凝土梁或钢箱梁或钢桁梁或钢混凝土组合梁，所述地锚的锚碇为重力式锚碇或隧道式锚碇。

6.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的主梁通过主跨斜拉索悬吊，纵向斜拉索索力的水平分力传递至桥塔承台及基础。

7.权利要求1所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，在桥塔的底部设置有基础和承台，所述的基础设置于桥塔处地表以下的山体中，承台位于基础与主塔之间，与基础顶部和主塔底部连接成整体。

8.权利要求7所述的一种地锚式独塔斜拉桥结构，其特征在于，所述的基础中的部分桩基可变垂直为侧倾或前后倾。