CN107574747B - 一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，包括多个钢结构桥塔，所述多个钢结构桥塔包括中塔1和边塔2；所述中塔1采用塔梁墩固结；所述边塔2采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座。本发明通过采用塔梁墩固结，边塔采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系，满足了铁路、公路行车对刚度的需求，减小了长联温度效应，减小了桥塔和基础规模，节省工程造价，具有良好的经济性和施工方便的特点。

Description

一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系。

背景技术

多塔斜拉桥和常规斜拉桥相比，具有塔多联长的布置形式；随着索塔数量增加，多塔斜拉桥的中间塔两侧既无辅助墩和过渡墩，也没有端锚索，缺少了对主梁和索塔刚度的有效帮助，使已经是柔性结构的斜拉桥柔性更大，导致多塔斜拉桥的主梁挠度、斜拉索疲劳应力幅和塔底内力比常规斜拉桥要大得多。

并且，由于主梁长度变大后，温度效应影响增大；特别是对索塔而言，温度的变化会对边塔形成“拖拽”作用，温度效应处理不当将导致边塔的塔底内力过大，增加索塔、基础等主要受力构件的设计难度。

现有技术中，鉴于多塔斜拉桥的受力特点，若采用常规的半漂浮体系，为满足刚度要求，则中塔应设计成刚度足够大的刚性塔，同时边塔由于长联温度引起的“拖拽”作用，基础受力大，因此桥塔和基础规模较大，增加工程造价，经济性较差。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明提供一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系。

本发明提供一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，包括多个钢结构桥塔，所述多个钢结构桥塔包括中塔1和边塔2；所述中塔1采用塔梁墩固结；所述边塔2采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座。

其中，所述中塔1采用塔梁墩固结进一步包括：所述中塔1与钢箱梁3采用塔梁固结；所述中塔1对应的钢箱梁3内部设置横隔板4，对应于同一塔肢5的两块所述横隔板4在纵向上与塔肢5的前、后壁板相对应，塔肢5的侧壁板与钢箱梁3的腹板对应；对应同一塔肢5的两块所述横隔板4及钢箱梁3两块腹板之间形成箱室6，所述箱室6伸出梁底一定距离并埋入桥墩7内。

其中，所述边塔2采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座进一步包括：所述边塔2与钢箱梁3采用塔梁固结；所述边塔2对应的钢箱梁3内部设置有多个斜撑8，所述钢箱梁3的两个钢梁边箱9下分别设置有支座10；所述支座10的上端与所述钢梁边箱9的下端连接，所述支座10的下端与桥墩7的上端连接。

其中，所述箱室6中位于所述桥墩7和所述钢箱梁3之间的部分内灌注混凝土。

其中，所述桥墩7内设置有锚固钢梁；所述锚固钢梁上设置有剪力钉、PBL剪力键和多个加劲板。

其中，所述横隔板4为实腹式横隔板。

本发明提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，通过采用塔梁墩固结，边塔采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系，满足了铁路、公路行车对刚度的需求，减小了长联温度效应，减小了桥塔和基础规模，节省工程造价，具有良好的经济性和施工方便的特点。

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一简单地介绍，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为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁墩固结的侧面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁墩固结的断面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁固结、塔墩分离的侧面结构示意图；

图5为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁固结、塔墩分离的断面结构示意图；

图中：1：中塔；2：边塔；3：钢箱梁；4：横隔板；5：塔肢；6：箱室；7：桥墩；8：斜撑；9：钢梁边箱；10：支座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

图1为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的结构示意图，如图1所示，包括多个钢结构桥塔，所述多个钢结构桥塔包括中塔1和边塔2；所述中塔1采用塔梁墩固结；所述边塔2采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座。

其中，斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁；是由承压的桥塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系；其可看作是拉索代替支墩的多跨弹性支承连续梁；其可使梁体内弯矩减小，降低建筑高度，减轻了结构重量，节省了材料。

其中，中塔是指位于桥梁中间的桥塔，边塔是指位于桥梁两侧的桥塔；例如图1所示的四塔斜拉桥(共4个桥塔，每个桥塔之间的间距为340m)，中间的两个桥塔为中塔；两侧的两个桥塔为边塔。

具体地，本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系采用刚构连续体系，即中塔采用塔梁墩固结，边塔采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设双排支座，布置形式如图1所示；通过双排支座，将桥塔和钢箱梁之间的相对转动自由度加以约束来改善多塔斜拉桥的受力；并且，双排支座不仅提供了对梁的竖向约束，还提供了对梁的转动约束；降低了长联温度效应。

应当说明的是，对于公铁合建斜拉桥而言，若全部的桥塔都采用塔梁固结、塔墩间设置双排支座的形式，从而增加桥塔和主梁刚度等措施来提升结构总体刚度，但仍难以满足铁路、公路行车的刚度要求，且全部设置双排支座，固定墩受力过大，会增加设计难度。因此，本发明实施例设置成上述刚构连续结构体系。

本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，通过采用塔梁墩固结，边塔采用塔梁固结、塔墩分离的结构体系，满足了铁路、公路行车对刚度的需求，减小了长联温度效应，减小了桥塔和基础规模，节省工程造价，具有良好的经济性和施工方便的特点。

在上述任一实施例的基础上，所述中塔1采用塔梁墩固结进一步包括：所述中塔1与钢箱梁3采用塔梁固结；所述中塔1对应的钢箱梁3内部设置横隔板4，对应于同一塔肢5的两块所述横隔板4在纵向上与塔肢5的前、后壁板相对应，塔肢5的侧壁板与钢箱梁3的腹板对应；对应同一塔肢5的两块所述横隔板4及钢箱梁3两块腹板之间形成箱室6，所述箱室6伸出梁底一定距离并埋入桥墩7内。

其中，钢箱梁又叫钢板箱形梁，是大跨径桥梁常用的结构形式。一般用在跨度较大的桥梁上，因外型像一个箱子故叫做钢箱梁。

其中，横隔板是为保持截面形状、增强横向刚度而在梁之间设置的构件；它对桥梁上分布的活荷载起作用。

图2为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁墩固结的侧面结构示意图；图3为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁墩固结的断面结构示意图，如图2和图3所示，中塔1与钢箱梁3是采用的塔梁固结；而钢箱梁3与桥墩7之间的固结具体为：在钢箱梁3内部设置横隔板4，而对应于同一塔肢5的两块横隔板4之间的纵向距离与塔肢5的纵向尺寸相对应，即两块横隔板4在纵向上的位置，与塔肢5在纵向上的两端相对应；例如，塔肢5的纵向尺寸为3.6m，则两块横隔板4设置在纵向上的两端相应位置，两块横隔板4之间的纵向距离也为3.6m；横隔板4的横向尺寸与钢箱梁3的宽度相对应，例如图3中，横隔板4的横向宽度为17.6m(该横隔板在横向上由多块板件组合而成，多块板件宽度的和为横向宽度)。

基于上述设置的横隔板4，对应于同一塔肢5的两块横隔板4沿梁高方向上形成了两个纵向长3.6m、横向宽17.6m的箱室6；该箱室6从上至下地伸出了钢箱梁3的底部5.8m，并有4m埋入了桥墩7中；因此，通过该箱室6，实现了钢箱梁3与桥墩7的固结。

应当说明的是，本发明实施例所涉及到的尺寸仅为了示意性说明，本发明实施例的保护范围不限于此。

在上述任一实施例的基础上，所述边塔2采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座进一步包括：所述边塔2与钢箱梁3采用塔梁固结；所述边塔2对应的钢箱梁3内部设置有多个斜撑8，所述钢箱梁3的两个钢梁边箱9下分别设置有支座10；所述支座10的上端与所述钢梁边箱9的下端连接，所述支座10的下端与桥墩7的上端连接。

图4为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁固结、塔墩分离的侧面结构示意图；图5为本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系的塔梁固结、塔墩分离的断面结构示意图；如图4和图5所示，边塔2与钢箱梁3是采用的塔梁固结；而塔墩分离，墩顶设置双排支座具体为：边塔2对应位置的钢箱梁3中部设置有钢梁边箱9；钢箱梁3的在两个钢梁边箱9之间的部分设置有多个斜撑8；对应桥塔的4个塔肢中心线位置，在两个钢梁边箱9下纵向设置双排支座10，间距10.4m，横向支座的间距14.7m；支座10的上端与钢梁边箱9的下端连接，支座10的下端与桥墩7的上端连接。通过上述双排支座，实现了对主梁的准固结状态。

在上述任一实施例的基础上，所述塔梁固结进一步包括：塔肢5与钢梁边箱9采用高强度螺栓连接。

具体地，无论边塔或者中塔，钢桥塔下部4个塔肢与钢梁边箱均采用高强度螺栓连接，形成塔梁固结。并且，由于钢梁边箱9位于桥面的中部，不在桥面的两侧；因此，通过塔肢5与钢梁边箱9的连接实现了桥塔布置于主梁的中部。

对于例如公铁同层合建的斜拉桥来说，由于公路与铁路同层布置，桥面宽大较大，如果桥塔采用外包主梁的方式必然会造成桥塔和基础规模过大，建造成本高，且景观效果差；因此，通过将桥塔中置，有效地解决了上述缺陷。

在上述任一实施例的基础上，所述箱室6中位于所述桥墩7和所述钢箱梁3之间的部分内灌注混凝土。

具体地，对于上述横隔板4形成的箱室6，在该箱室6的位于钢箱梁3和桥墩7之间的部分灌注混凝土，即图2和图3中长为1.8m(图2中标识为180)的箱室6的部分；保证了塔梁墩的固结效果。

在上述任一实施例的基础上，所述桥墩7内设置有锚固钢梁；所述锚固钢梁上设置有剪力钉、PBL剪力键和多个加劲板，剪力钉与剪力键是为了加强钢梁与混凝土的连接，保证固结效果，加劲板是为了满足锚固钢梁的受力需要。

在上述任一实施例的基础上，所述横隔板4为实腹式横隔板。将横隔板4设置为实腹式能够满足受力要求，同时满足灌注混凝土的需要。

在上述任一实施例的基础上，所述箱室6埋入所述桥墩7的长度大于位于所述桥墩7和所述钢箱梁3之间的长度。

具体地，如图3所示，箱室6伸出梁底5.8m，其中的4m埋入桥墩7，1.8m位于桥墩7和钢箱梁3之间；埋入所述桥墩7的长度大于位于桥墩7和钢箱梁3之间的长度，使得固结效果好。

本发明实施例提供的公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，采用刚构连续体系，拓展了公铁合建多塔斜拉桥的约束体系，在满足结构刚度和受力的前提下，可减小桥塔和基础规模，节省工程造价。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (4)

1.一种公铁合建多塔斜拉桥的结构体系，其特征在于，包括多个钢结构桥塔，所述多个钢结构桥塔包括中塔(1)和边塔(2)；

所述中塔(1)采用塔梁墩固结；

所述边塔(2)采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座；

所述中塔(1)采用塔梁墩固结进一步包括：

所述中塔(1)与钢箱梁(3)采用塔梁固结；

所述中塔(1)对应的钢箱梁(3)内部设置横隔板(4)，对应于同一塔肢(5)的两块所述横隔板(4)在纵向上与塔肢(5)的前、后壁板相对应，塔肢(5)的侧壁板与钢箱梁(3)的腹板对应；

对应同一塔肢(5)的两块所述横隔板(4)及钢箱梁(3)两块腹板之间形成箱室(6)，所述箱室(6)伸出梁底一定距离并埋入桥墩(7)内；

所述边塔(2)采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设置双排支座进一步包括：所述边塔(2)与钢箱梁(3)采用塔梁固结；

所述边塔(2)对应的钢箱梁(3)内部设置有多个斜撑(8)，所述钢箱梁(3)的两个钢梁边箱(9)下分别设置有支座(10)；

所述支座(10)的上端与所述钢梁边箱(9)的下端连接，所述支座(10)的下端与桥墩(7)的上端连接。

2.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于，所述箱室(6)中位于所述桥墩(7)和所述钢箱梁(3)之间的部分内灌注混凝土。

3.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于，所述桥墩(7)内设置有锚固钢梁；

所述锚固钢梁上设置有剪力钉、PBL剪力键和多个加劲板。

4.根据权利要求1所述的结构体系，其特征在于，所述横隔板(4)为实腹式横隔板。

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