CN107604804A - 一种公铁同层合建多塔斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种公铁同层合建多塔斜拉桥，包括一个主梁3、多个桥塔1以及连接所述主梁3和所述桥塔1的多条斜拉索2；所述主梁3上的同层桥面上布置有公路及铁路；所述多个桥塔1包括中塔11和边塔12，所述中塔11采用塔梁墩固结；所述边塔12采用塔梁固结、塔墩分离，对应的桥墩4的顶部设置双排支座。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，满足了位于同一层桥面上布置的铁路及公路对刚度的需求，且基础规模较小；而边塔采用双排支座形式减小了长联温度效应。

Description

一种公铁同层合建多塔斜拉桥

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种公铁同层合建多塔斜拉桥。

背景技术

各种桥型对于跨度均有不同的适用范围；但对于多主跨的公铁同层合建桥梁来说，梁式桥已不适用，钢桁拱桥用钢量大，且拱式结构受到地形、地质条件的限制，并不完全适用；在这种情况下，多塔斜拉桥是最好的选择；多塔斜拉桥作为缆索结构，跨越能力强，适用于中大跨度，经济性及景观性均较好，有着良好的应用前景。

现有技术中，对于公铁同层合建多塔斜拉桥，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。

因此，现有技术中至少存在以下技术缺陷：由于铁路斜拉桥对桥梁刚度要求高，而斜拉桥是柔性结构，多塔斜拉桥柔性更大，将多塔斜拉桥应用到公铁同层合建多塔斜拉桥上，存在刚度难以满足的问题和长联温度效应过大的缺陷。

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同层合建多塔斜拉桥。

本发明提供一种公铁同层合建多塔斜拉桥，包括一个主梁3、多个桥塔1以及连接所述主梁3和所述桥塔1的多条斜拉索2；所述主梁3上的同层桥面上布置有公路及铁路；所述多个桥塔1包括中塔11和边塔12，所述中塔11采用塔梁墩固结；所述边塔12采用塔梁固结、塔墩分离，对应的桥墩4的顶部设置双排支座。

其中，所述主梁3为挑臂式钢箱梁；所述挑臂式钢箱梁的顶部包括箱梁顶板6和挑臂顶板5，所述挑臂顶板5位于所述箱梁顶板6的横向外侧；所述公路布置于所述挑臂顶板5，所述铁路布置于所述箱梁顶板6。

其中，所述桥塔1的塔肢7与钢梁边箱9连接，以使所述桥塔1中置于所述主梁3。

其中，所述桥塔1为四柱式桥塔；所述四柱式桥塔包括四个塔肢7，所述四个塔肢7在上塔柱段合并为一个整体塔柱；所述四个塔肢7分为两侧，位于同一侧的两个所述塔肢7分别与对应侧的所述钢梁边箱9连接。

其中，所述桥墩4采用双肢薄壁结构；所述双肢薄壁结构包括两个墩壁8，所述墩壁8的上端与所述主梁3连接。

其中，与所述中塔11对应的所述桥墩4通过预埋钢梁与所述主梁3连接；与所述边塔12对应的所述桥墩4通过双排支座与所述主梁3连接。

其中，所述四柱式桥塔为钢结构。

其中，所述斜拉索2为标准强度1770MPa平行钢丝拉索。

本发明提供的公铁同层合建多塔斜拉桥，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，满足了位于同一层桥面上布置的铁路及公路对刚度的需求，且基础规模较小；而边塔采用双排支座形式减小了长联温度效应。

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同层合建多塔斜拉桥的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的公铁同层合建多塔斜拉桥的结构体系示意图；

图3为本发明实施例提供的公铁同层合建多塔斜拉桥的断面结构示意图；

图中，1：桥塔；2：斜拉索；3：主梁；4：桥墩；5：挑臂顶板；6：箱梁顶板；7：塔肢；8：墩壁；9：钢梁边箱；11：中塔；12：边塔。

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同层合建多塔斜拉桥的结构示意图，如图1所示，包括一个主梁3、多个桥塔1以及连接所述主梁3和所述桥塔1的多条斜拉索2；所述主梁3上的同层桥面上布置有公路及铁路；所述多个桥塔1包括中塔11和边塔12，所述中塔11采用塔梁墩固结；所述边塔12采用塔梁固结、塔墩分离，对应的桥墩4的顶部设置双排支座。

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；图2为本发明实施例提供的公铁同层合建多塔斜拉桥的结构体系示意图，例如图2所示的四塔斜拉桥，中间的两个桥塔为中塔11；两侧的两个桥塔为边塔12。

具体地，本发明实施例提供的斜拉桥，包括主梁3、多个桥塔1以及连接主梁3和桥塔1的多条斜拉索2；图1示出了包括四桥塔的斜拉桥，但本发明实施例的保护范围不限于塔桥数为四。

另外，本发明实施例提供的斜拉桥为公铁同层合建，即公路和铁路布置在主梁3上的同一层桥面上。多塔斜拉桥具有塔多联长的布置形式，主要受力特点表现为柔性更大及长联温度效应显著；基于多塔斜拉桥的上述特点，本发明实施例提供的斜拉桥采用刚构连续体系。

具体地，刚构连续体系，即中塔11采用塔梁墩固结，边塔12采用塔梁固结、塔墩分离，墩顶设双排支座，布置形式如图2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。

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同层合建多塔斜拉桥，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，满足了位于同一层桥面上布置的铁路及公路对刚度的需求，且基础规模较小；而边塔采用双排支座形式减小了长联温度效应。

在上述任一实施例的基础上，所述主梁3为挑臂式钢箱梁；所述挑臂式钢箱梁的顶部包括箱梁顶板6和挑臂顶板5，所述挑臂顶板5位于所述箱梁顶板6的横向外侧；所述公路布置于所述挑臂顶板5，所述铁路布置于所述箱梁顶板6。

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。

具体地，图3为本发明实施例提供的公铁同层合建多塔斜拉桥的断面结构示意图，如图3所示，挑臂式钢箱梁的顶部包括箱梁顶板6和挑臂顶板5；箱梁顶板6位于钢箱梁顶部的中间，用于布置铁路；这也是由于铁路的载荷相对公路较重，布置在中间能够满足受力要求；挑臂顶板5位于箱梁顶板6横向上的两侧，用于布置公路；这也是由于公路的载荷相对于铁路较轻，布置在外侧的挑臂顶板5能够满足受力要求。

通过上述挑臂式钢箱梁，实现了公路和铁路同层布置，减少了用钢量，降低了造价。

在上述任一实施例的基础上，所述桥塔1的塔肢7与钢梁边箱9连接，以使所述桥塔1中置于所述主梁3。

具体地，如图2所示，箱梁顶板6和挑臂顶板5之间还布置有钢梁边箱9；钢梁边箱9左右对称布置。并且，钢梁边箱9与桥塔的塔肢7连接；由于钢梁边箱9位于桥面的中部，不在桥面的两侧；因此，通过钢梁边箱9与塔肢7的连接实现了桥塔布置于主梁1的中部。

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，所述桥塔1为四柱式桥塔；所述四柱式桥塔包括四个塔肢7，所述四个塔肢7在上塔柱段合并为一个整体塔柱；所述四个塔肢7分为两侧，位于同一侧的两个所述塔肢7分别与对应侧的所述钢梁边箱9连接。

具体地，四柱式桥塔包括了四个塔肢7，左右两侧分别布置了两个塔肢7；并且，塔肢7为柱状，四个塔肢7的底部与钢梁边箱9连接，四个塔肢7在上部汇聚成塔顶，塔顶为相对于塔肢7较粗的柱状。

通过采用四柱式桥塔，既满足了对桥塔受力的需求，又提高了体系刚度，并且四柱式桥塔纤细，具有良好的景观效果。

在上述任一实施例的基础上，所述桥墩4采用双肢薄壁结构；所述双肢薄壁结构包括两个墩壁8，所述墩壁8的上端与所述主梁3连接。

其中，双肢薄壁结构包括两个相互平行的墩壁8；每个墩壁8在纵向上的位置与塔肢7相对应；另外，如图3所示，墩壁8为空心结构。

通过采用双肢薄壁结构，桥墩顺桥向抗弯刚度大，抗推刚度小，又能有效降低温度、混凝土徐变、墩位移等引起的次内力，纵向柔性功能好，对跨中内力约束条件较小，受力条件好。

在上述任一实施例的基础上，与所述中塔11对应的所述桥墩4通过预埋钢梁与所述主梁3连接；与所述边塔12对应的所述桥墩4通过双排支座与所述主梁3连接。

对于中塔11，具体地，所述中塔11与钢箱梁采用塔梁固结；所述中塔11对应的钢箱梁内部设置横隔板，对应于同一塔肢的两块所述横隔板在纵向上与塔肢的两端相对应，以使两块所述横隔板之间的纵向距离与所述塔肢的纵向尺寸对应；对应同一塔肢的两块所述横隔板之间形成箱室，所述箱室伸出梁底一定距离并埋入桥墩内。

进一步地，在钢箱梁内部设置横隔板，而对应于同一塔肢的两块横隔板之间的距离与塔肢的纵向尺寸相对应，即两块横隔板在纵向上的位置，与塔肢在纵向上的两端相对应；例如，塔肢的纵向尺寸为3.6m，则两块横隔板设置在纵向上的两端相应位置，两块横隔板之间的纵向距离也为3.6m；横隔板的横向尺寸与钢箱梁的宽度相对应，例如17.6m。

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

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

对于边塔12，具体地，所述边塔12与钢箱梁采用塔梁固结；所述边塔12对应的钢箱梁内部设置有多个斜撑，所述钢箱梁的两个钢梁边箱下分别设置有支座；所述支座的上端与所述钢梁边箱的下端连接，所述支座的下端与桥墩的上端连接。

进一步地，边塔12对应位置的钢箱梁两侧设置有钢梁边箱，钢梁边箱之间设置有多个斜撑；对应桥塔4个塔肢中心线位置，在两个钢梁边箱下纵向设置双排支座，间距10.4m，横向支座间距14.7m；支座的上端与钢梁边箱的下端连接，支座的下端与桥墩的上端连接。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，所述四柱式桥塔为钢结构。采用钢结构能够采用整体吊装方案，节省建造工期；相对于混凝土结构来说，尺寸较小。

在上述任一实施例的基础上，所述斜拉索2为1770MPa平行钢丝拉索。采用上述平行钢丝拉索，满足斜拉索的使用需求。

综上所述，本发明实施例提供的公铁同层合建多塔斜拉桥，采用合理的结构体系—刚构连续体系，满足铁路对刚度的需求，同时释放长联温度效应，解决结构受力问题；主墩采用双肢薄壁结构，避免固结墩受力过大；桥塔均采用钢结构，桥塔采用中置于主梁上，减小了桥塔规模；桥塔采用四柱式，既满足桥塔受力需要，又提高了体系刚度，同时四塔柱桥塔纤细，景观效果好；桥塔采用钢结构，可采用整体吊装方案，节省工期。

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 (8)

1.一种公铁同层合建多塔斜拉桥，其特征在于，包括一个主梁(3)、多个桥塔(1)以及连接所述主梁(3)和所述桥塔(1)的多条斜拉索(2)；

所述主梁(3)上的同层桥面上布置有公路及铁路；

所述多个桥塔(1)包括中塔(11)和边塔(12)，所述中塔(11)采用塔梁墩固结；所述边塔(12)采用塔梁固结、塔墩分离，对应的桥墩(4)的顶部设置双排支座。

2.根据权利要求1所述的斜拉桥，其特征在于，

所述主梁(3)为挑臂式钢箱梁；

所述挑臂式钢箱梁的顶部包括箱梁顶板(6)和挑臂顶板(5)，所述挑臂顶板(5)位于所述箱梁顶板(6)的横向外侧；

所述公路布置于所述挑臂顶板(5)，所述铁路布置于所述箱梁顶板(6)。

3.根据权利要求2所述的斜拉桥，其特征在于，

所述桥塔(1)的塔肢(7)与钢梁边箱(9)连接，以使所述桥塔(1)中置于所述主梁(3)。

4.根据权利要求3所述的斜拉桥，其特征在于，

所述桥塔(1)为四柱式桥塔；

所述四柱式桥塔包括四个塔肢(7)，所述四个塔肢(7)在上塔柱段合并为一个整体塔柱；

所述四个塔肢(7)分为两侧，位于同一侧的两个所述塔肢(7)分别与对应侧的所述钢梁边箱(9)连接。

5.根据权利要求1所述的斜拉桥，其特征在于，

所述桥墩(4)采用双肢薄壁结构；

所述双肢薄壁结构包括两个墩壁(8)，所述墩壁(8)的上端与所述主梁(3)连接。

6.根据权利要求1所述的斜拉桥，其特征在于，

与所述中塔(11)对应的所述桥墩(4)通过预埋钢梁与所述主梁(3)连接；

与所述边塔(12)对应的所述桥墩(4)通过双排支座与所述主梁(3)连接。

7.根据权利要求4所述的斜拉桥，其特征在于，

所述四柱式桥塔为钢结构。

8.根据权利要求1所述的斜拉桥，其特征在于，

所述斜拉索(2)为标准强度1770MPa平行钢丝拉索。