CN108330811A - 一种非对称装配式钢斜拉桥及架设方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非对称装配式钢斜拉桥及架设方法，解决了现有技术中陆地跨长度与悬河跨长度相等，造成主梁长度增加，重量加大，需要较大的架设场地，增加了架设难度的缺陷，包括主梁及连接于主梁上的主塔，主梁分为悬河跨和陆地跨，悬河跨与陆地跨之间通过塔梁固结桁架水平相接形成固接体系，主塔连接于塔梁固结桁架上并相对陆地跨一侧倾斜，陆地跨的长度小于悬河跨的长度，主塔顶部与悬河跨端部连接有悬河斜拉索，主塔顶部与陆地跨端部连接有陆地斜拉索。主塔相对主梁呈倾斜状从而缩短陆地跨的长度，也缩短了整个主梁的长度，降低了架设时对场地的要求，也降低了架设难度。

Description

一种非对称装配式钢斜拉桥及架设方法

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构，尤其是一种非对称装配式钢斜拉桥及架设方法。

背景技术

装配式公路钢桥，是一种可分解、能快速架设的制式桥梁，具有构造简单、构件轻巧、互换性强、便于快速组装、适应性强、经济实用等特点，在要求快速搭建的场合得到广泛使用。尤其是在抢险的危急关头、时间成为关键因素的时刻，装配式公路钢桥起到非常重要的作用。

随着我国公路建设日新月异的发展，尤其是全国高速公路的全面建设，大跨径（单跨≥70m）公路桥梁越来越普及。这些桥梁会由于地震、山洪暴发、泥石流等自然灾害或人们日常交通活动造成桥梁的损坏，导致交通中断。为保证社会秩序的正常进行，我们需要采取措施及时保障交通的顺畅，特别是在抢险救灾时，及早恢复通车对于抢救人们生命和财产安全起着关键性作用。

目前，国内公知的装配式公路钢桥有“321”装配式公路钢桥（简称“321”钢桥）和ZB-200型装配式公路钢桥（简称ZB-200型钢桥）两种。“321”钢桥从原贝雷桥基础上演变而来，ZB-200型钢桥相当于“321”钢桥的改进结构，ZB-200型钢桥更加适应中国的国情，ZB-200型钢桥构件更加简单，架设方便，标准化程度更高，而且互换性和适应性好。ZB-200型钢桥的力学性能好，抗弯能力比“321”钢桥增加56%，且可以节省至少30%的用钢量。

但是现有的装配式公路钢桥的架设跨度较小，“321”钢桥的最大跨度为63m，ZB-200型钢桥的最大跨度为69m，即使能达到最大跨长，其承载力也会受到很大的限制，因此装配式公路钢桥在跨度上的局限性限制了其适用范围。

对于大跨度的桥梁，斜拉桥是通常采用的桥型，是在主梁上设置若干拉索作为弹性支撑的一种桥梁，由承压为主的塔，受拉的索和承弯压的梁组合起来的一种结构体系。特点是通过拉索体系增大了桥梁的跨度，常规斜拉桥的索塔需设置永久性砼深基础与地基相连，斜拉索两端通过锚板分别永久性密集布置固定到索塔和主梁的锚固基座上，因而架设时间相当长，调索非常麻烦，无法满足应急抢险的快速架设需求。

现有的装配式公路钢桥，斜拉索为对称结构，这就要求主梁与主塔之间都是垂直结构，使得悬河跨与陆地跨的长度相等，造成陆地跨长度太大，主梁长度增加，重量加大，架设所需场地也增加，架设的难度也增加。

发明内容

本发明解决了现有的装配式公路钢桥，主梁与主塔为垂直结构，陆地跨长度与悬河跨长度相等，造成主梁长度增加，重量加大，需要较大的架设场地，增加了架设难度的缺陷，提供一种非对称装配式钢斜拉桥及架设方法，改变主塔与主梁之间的角度，同时利用主塔的重量，缩短陆地跨的长度，也缩短主梁整体的长度，从而降低架设所需场地要求，也降低架设难度。

本发明的具体技术方案为：一种非对称装配式钢斜拉桥，包括主梁及连接于主梁上的主塔，主梁分为悬河跨和陆地跨，悬河跨与陆地跨之间通过塔梁固结桁架水平相接形成固接体系，主塔连接于塔梁固结桁架上并相对陆地跨一侧倾斜，陆地跨的长度小于悬河跨的长度，主塔顶部与悬河跨端部连接有悬河斜拉索，主塔顶部与陆地跨端部连接有陆地斜拉索。主塔相对主梁呈倾斜状并朝向陆地跨一侧倾斜，从而使得主塔重心向陆地跨一侧的偏移产生的扭矩和陆地跨的陆地斜拉索产生的作用力相结合一起与悬河斜拉索产生的作用力平衡来支撑整个主梁，从而缩短陆地跨的长度，也缩短了整个主梁的长度，降低了架设时对场地的要求，也降低了架设难度。

作为优选，主塔底部装配有塔梁连接件，塔梁连接件一侧与塔梁固结桁架相铰接，另一侧与塔梁固结桁架相固定，铰接的一侧处于陆地跨一侧，固定的一侧处于悬河跨的一侧。

作为优选，塔梁连接件包括上弦杆、下弦杆及固定于上弦杆和下弦杆两侧的长竖杆和短竖杆，短竖杆的下端设置有铰接孔并与塔梁固结桁架相铰接，长竖杆的下端设置有连接板并与塔梁固结桁架相固定。

作为优选，长竖杆和短竖杆为非平行结构，长竖杆的上端和短竖杆上端之间的距离小，该距离与主塔主体部位的桁架的连接距离相吻合。

作为优选，主塔顶部装配有斜拉索塔上锚固件，斜拉索塔上锚固件包括两设置有斜拉索连接孔的侧耳及连接侧耳的板件，两侧耳的斜拉索连接孔之间的距离大于主塔主体的宽度。

作为优选，每个侧耳均包括四块侧耳板，四块侧耳板相互连接，四块侧耳板分为两组，两块为一组，同一组的两块侧耳板按照上间距大下间距小的方式连接，两组侧耳板按照上间距小下间距大的方式连接，每个侧耳的斜拉索连接孔处于同一直线，朝向悬河跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有长销轴，朝向陆地跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有两根短销轴。

作为优选，主塔与主梁的陆地跨之间连接有主塔架设辅助支撑，主塔架设辅助支撑下端与主梁陆地跨桁架相铰接，主塔架设辅助支撑上端与主塔侧边活动式铰接。

一种非对称装配式钢斜拉桥的架设方法，包括如下步骤：（1）平整场地并铺设轨道，轨道上设置动力机车和支架平滚并调平；

（2）装配主梁陆地跨、主塔、连接主塔的塔梁固结桁架及相应桁架和主塔架设辅助支撑；

（3）安装两侧斜拉索并牵引伸长自由搁置，然后起吊主塔并使主梁相互连接装配，再完成剩余桁架装配；

（4）调整主梁整体线性，张拉斜拉索到位；

（5）启动动力机车向前推送主梁，推送到位后固定主梁悬河跨端部，铺设桥面板，调整成桥索力；

（6）铺设引道搭板并做最后收尾工作。

作为优选，起吊主塔时，陆地跨固定不动，悬河跨的桁架后退进行装配；主梁装配完成后，张拉斜拉索时同时将风缆一端连接到悬河跨端部作为临时索。

作为优选，主梁推送到位后，将主梁落座，安装永久支座并对准就位；收尾工作主要包括卸载动力机车，拆除支架，拆除多余轨道，张拉并锚固风缆。

本发明的有益效果是：主塔相对主梁呈倾斜状并朝向陆地跨一侧倾斜，从而使得主塔重心向陆地跨一侧的偏移产生的扭矩和陆地跨的陆地斜拉索产生的作用力相结合一起与悬河斜拉索产生的作用力平衡来支撑整个主梁，从而缩短陆地跨的长度，也缩短了整个主梁的长度，降低了架设时对场地的要求，也降低了架设难度。

附图说明

图1是本发明一种结构示意图；

图2是本发明一种斜拉索塔上锚固件的结构示意图；

图3是本发明图2所示结构的俯视图；

图4是本发明图2所示结构的侧视图；

图5是本发明一种塔梁连接件的结构示意图；

图6是本发明图5所示结构的侧视图；

图7是本发明一种架设方法的步骤1-步骤4的示意图；

图8是本发明架设方法的步骤5和步骤6的示意图；

图中：1、桥面板，2、B型标准支座，3、悬河跨，4、悬河斜拉索，5、主塔，6、斜拉索塔上锚固件，7、塔梁连接件，8、主塔架设辅助支撑，9、陆地斜拉索，10、陆地跨，11、塔梁固结桁架，12、侧耳，13、上板件，14、上横板，15、下横板，16、侧板件，17、中斜板件，18、下板件，19、侧耳板，20、长销轴，21、短销轴，22、长竖杆，23、上弦杆，24、短竖杆，25、下弦杆，26、短横杆，27、插头，28、插座，29、导轨，30、动力机车，31、支架平滚，32、临时风缆。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的描述。

实施例：一种非对称装配式钢斜拉桥（参见图1），包括主梁及连接于主梁上的主塔5，主梁分为悬河跨3和陆地跨10，悬河跨与陆地跨之间通过塔梁固结桁架11水平相接形成固接体系，主塔连接于塔梁固结桁架上并相对陆地跨一侧倾斜，陆地跨的长度小于悬河跨的长度。主塔顶部与悬河跨之间连接有悬河斜拉索4，主塔顶部与陆地跨之间连接有陆地斜拉索9。主塔与悬河跨之间连接有主塔架设辅助支撑8，主塔架设辅助支撑与悬河跨之间为铰接固定，主塔架设辅助支撑顶部与主塔之间为活动式铰接。

主塔底部装配有塔梁连接件7，塔梁连接件一侧与塔梁固结桁架相铰接，另一侧与塔梁固结桁架相固定，铰接的一侧处于陆地跨一侧，固定的一侧处于悬河跨的一侧。塔梁连接件（参见图5图6）包括上弦杆23、下弦杆25及固定于上弦杆和下弦杆两侧的长竖杆22和短竖杆24，下弦杆的中间位置固定有连接板，连接板与上弦杆之间通过三根斜弦杆连接，长竖杆和短竖杆为非平行结构，长竖杆的上端和短竖杆上端之间的距离小，该距离与主塔主体部位的桁架的连接距离相吻合。短竖杆的下端设置有带铰接孔的插座28，插座与塔梁固结桁架相铰接，长竖杆的下端设置有连接板并与塔梁固结桁架相固定，长竖杆和短竖杆的上端设置有插头，插头与主塔的主体相连接。短竖杆与短竖杆之间、长竖杆与长竖杆之间通过上下布置的短横杆26连接。

主塔顶部装配有斜拉索塔上锚固件6（参见图2图3图4），斜拉索塔上锚固件包括两设置有斜拉索连接孔的侧耳12及连接侧耳的板件，两侧耳的斜拉索连接孔之间的距离大于主塔主体的宽度。每个侧耳均包括四块侧耳板19，四块侧耳板的侧面通过侧板件16相互连接，四块侧耳板分为两组，两块为一组，同一组的两块侧耳板按照上间距大下间距小的方式连接，两组侧耳板按照上间距小下间距大的方式连接（参见图6）。两侧耳对应的侧耳板之间通过上板件13连接，上板件固定于侧耳板的侧边，上板件共8块，8块上板件相互平行，上板件的边缘中间位置之间连接有上横板14，上横板垂直上板件，上横板为两块，每一块均连接四块上板件，上板件的下侧边缘连接有下横板15，下横板为一整块结构。侧耳板内侧边缘之间通过中间架连接，中间架包括下板件18及两中斜板件17，两中斜板件的上端固定于连接板上，连接板与下横板连接，两中斜板件的另一端分别与下板件的两端固定于连接板上，连接板与侧耳板内侧边固定连接。每个侧耳的斜拉索连接孔处于同一直线，朝向悬河跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有长销轴20，朝向陆地跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有两根短销轴21。

陆地上对应主梁陆地跨的位置铺设有轨道垫梁，垫梁与陆地跨的桁架之间设置有钢板支撑，主梁两端位置分别由B型标准支座2支撑固定。主梁上铺设有桥面板1。

主梁连接斜拉索的位置采用B型桁架，塔梁固结桁架两侧采用B型桁架，主塔架设辅助支撑的位置采用B型桁架，其余位置均采用标准桁架。主塔的主体采用D型桁架，主塔连接主塔架设辅助支撑的位置采用E型桁架。

一种非对称装配式钢斜拉桥的架设方法（参见图7图8），包括如下步骤：（1）平整场地并铺设轨道垫梁，轨道垫梁上布置轨道29，轨道上设置动力机车30和支架平滚31并调平到预定高度；

（2）装配主梁陆地跨、主塔、连接主塔的塔梁固结桁架及相应桁架和主塔架设辅助支撑，陆地跨与塔梁固结桁架相分离，路地跨搁置于固定的支架平滚上，其余桁架均处于轨道上；主塔与塔梁固结桁架先铰接，主塔与陆地跨之间连接主塔架设辅助支撑，连接后主塔和主塔架设辅助支撑均放倒并由临时支架进行支撑；

（3）安装两侧斜拉索并牵引伸长自由搁置，安装临时风缆32，并将斜拉索与临时风缆和主塔及主梁捆扎固定，然后起吊主塔并使动力机车后退，塔梁固结桁架与悬河跨对接相互连接装配，主塔与塔梁固结桁架固定，再完成剩余桁架装配；

（4）调整主梁整体线性，张拉斜拉索初步到位，再将临时风缆的下端固定于悬河跨桥头；

（5）启动动力机车向前推送主梁，推送到位后固定主梁悬河跨端部，铺设桥面板，调整成桥索力；随着动力机车前行，依次拆除行进路线中的支架平滚及原先支撑陆地跨的支架平滚；

（6）主梁推送到位后，将主梁落座，安装B型标准支座并对准就位；同时完成动力机车卸载，支架拆除，轨道拆除，拆除临时风缆并张拉锚固于地面，铺设引道板。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于包括主梁及连接于主梁上的主塔，主梁分为悬河跨和陆地跨，悬河跨与陆地跨之间通过塔梁固结桁架水平相接形成固接体系，主塔连接于塔梁固结桁架上并相对陆地跨一侧倾斜，陆地跨的长度小于悬河跨的长度，主塔顶部与悬河跨端部连接有悬河斜拉索，主塔顶部与陆地跨端部连接有陆地斜拉索。

2.根据权利要求1所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于主塔底部装配有塔梁连接件，塔梁连接件一侧与塔梁固结桁架相铰接，另一侧与塔梁固结桁架相固定，铰接的一侧处于陆地跨一侧，固定的一侧处于悬河跨的一侧。

3.根据权利要求2所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于塔梁连接件包括上弦杆、下弦杆及固定于上弦杆和下弦杆两侧的长竖杆和短竖杆，短竖杆的下端设置有铰接孔并与塔梁固结桁架相铰接，长竖杆的下端设置有连接板并与塔梁固结桁架相固定。

4.根据权利要求3所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于长竖杆和短竖杆为非平行结构，长竖杆的上端和短竖杆上端之间的距离小，该距离与主塔主体部位的桁架的连接距离相吻合。

5.根据权利要求1所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于主塔顶部装配有斜拉索塔上锚固件，斜拉索塔上锚固件包括两设置有斜拉索连接孔的侧耳及连接侧耳的板件，两侧耳的斜拉索连接孔之间的距离大于主塔主体的宽度。

6.根据权利要求5所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于每个侧耳均包括四块侧耳板，四块侧耳板相互连接，四块侧耳板分为两组，两块为一组，同一组的两块侧耳板按照上间距大下间距小的方式连接，两组侧耳板按照上间距小下间距大的方式连接，每个侧耳的斜拉索连接孔处于同一直线，朝向悬河跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有长销轴，朝向陆地跨一侧的侧耳的斜拉索连接孔内穿入有两根短销轴。

7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的一种非对称装配式钢斜拉桥，其特征在于主塔与主梁的陆地跨之间连接有主塔架设辅助支撑，主塔架设辅助支撑下端与主梁陆地跨桁架相铰接，主塔架设辅助支撑上端与主塔侧边活动式铰接。

8.一种权利要求1至7任一一项所述的一非对称装配式钢斜拉桥的架设方法，其特征在于包括如下步骤：（1）平整场地并铺设轨道，轨道上设置动力机车和支架平滚并调平；

（2）装配主梁陆地跨、主塔、连接主塔的塔梁固结桁架及相应桁架和主塔架设辅助支撑；

（3）安装两侧斜拉索并牵引伸长自由搁置，然后起吊主塔并使主梁相互连接装配，再完成剩余桁架装配；

（4）调整主梁整体线性，张拉斜拉索到位；

（5）启动动力机车向前推送主梁，推送到位后固定主梁悬河跨端部，铺设桥面板，调整成桥索力；

（6）铺设引道搭板并做最后收尾工作。

9.根据权利要求8所述的架设方法，其特征在于起吊主塔时，陆地跨固定不动，悬河跨的桁架后退进行装配；主梁装配完成后，张拉斜拉索时同时将风缆一端连接到悬河跨端部作为临时索。

10.根据权利要求8所述的架设方法，其特征在于主梁推送到位后，将主梁落座，安装永久支座并对准就位；收尾工作主要包括卸载动力机车，拆除支架，拆除多余轨道，张拉并锚固风缆。