CN109024230B - 一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，包括主梁、桥塔和斜拉索，主梁采用弧形设置，且桥塔朝向主梁的外侧倾斜，桥塔倾斜的角度由主跨跨度1/3处的斜拉索在桥塔处与主梁的径向夹角和竖向夹角确定，主梁包括弧形梁、直线梁和缓和曲线梁，缓和曲线梁采用混凝土桥面板与钢桁梁相结合的结构，通过调整混凝土桥面板上下游厚度，适应缓和曲线梁的变坡要求。本发明，可指定弧形梁的半径R，直线梁到曲线梁间采用缓和曲线梁过渡，满足线路规范要求，由于主梁线形为曲线，为抵抗结构恒、活载产生的径向力，将桥塔斜置，利用桥塔自身重力抵消该径向力，改善桥塔结构受力，可使得在一些含曲线复杂的线路上，提供一种大跨桥梁方案，满足工程需要。

Description

一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥
技术领域
本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥。
背景技术
目前公路、铁路桥梁建设项目的长度一般均在几公里以上、甚至几十公里，尤其是跨江、跨海桥梁，由于梁段接线的需求，这么长的线路不可能都在直线段上，因此需要建立曲线梁桥满足线路要求，而且较多的通航的位置也在曲线段上，曲线梁桥基于跨度的受限，有时候并不能满足通航要求。而传统的曲线斜拉桥多为两塔，且塔是竖直的，很难满足曲率半径较小的曲线线路，同时跨度也受到了限制。
有鉴于此，亟需对现有的曲线斜拉桥的结构进行改进，使其满足曲线半径小、通航宽度大的线路工程需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有的曲线斜拉桥存在很难满足曲线半径小的曲线线路要求，同时存在跨度受限的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，包括主梁、桥塔以及用于连接所述主梁、桥塔的斜拉索，所述主梁采用弧形设置，且所述桥塔朝向所述主梁的外侧倾斜，所述桥塔倾斜的角度由主跨跨度1/3处的所述斜拉索在所述桥塔处与所述主梁的径向夹角和竖向夹角确定，所述主梁包括弧形梁和直线梁以及连接在所述弧形梁、直线梁之间的缓和曲线梁，所述缓和曲线梁采用混凝土桥面板与钢桁梁相结合的结构，通过调整所述混凝土桥面板上下游厚度，适应所述缓和曲线梁的变坡要求。
在上述方案中，取主跨跨度1/3处斜拉索在桥塔处与曲线径向夹角β和竖向夹角γ，所述桥塔的倾斜角度为α，根据公式求得α＝asin(cosβ/cosγ)，以桥塔受力满足要求为原则，微调倾斜角度α。
在上述方案中，所述倾斜角度α的微调方式为，设置倾斜角度α需要满足施工过程的结构安全，综合考虑主塔控制阶段内外侧塔柱应力，分别进行桥塔自立阶段、大悬臂阶段、成桥阶段计算，当曲线外侧塔柱应力较高于内侧塔柱时，减小倾角α，否则增加α。
在上述方案中，所述桥塔包括设置在所述主梁的中部的中塔以及设置在所述中塔的两侧的边塔，所述中塔和所述边塔之间的距离根据通航的宽度设定。
在上述方案中，所述中塔的下横梁处设有固定支座，所述固定支座包括用于提供竖向、切线方向约束的曲线内侧固定支座，和用于提供竖向、切线方向和径向方向约束的曲线外侧固定支座。
在上述方案中，所述边塔的下横梁处设有活动支座，所述活动支座包括用于提供竖向约束的曲线内侧活动支座，和用于提供竖向、径向方向约束的曲线外侧活动支座。
在上述方案中，所述桥塔与所述主梁分离设置，所述桥塔的底部通过主墩固定，所述斜拉索的一端固定在所述主梁上，另一端固定在所述桥塔的顶部。
在上述方案中，所述主梁采用钢桁梁结构。
在上述方案中，所述主梁的两端均设有辅助墩和边墩。
与现有技术相比，本发明可指定弧形梁的半径R，直线梁到曲线梁间采用缓和曲线梁过渡，满足线路规范要求，由于主梁线形为曲线，为抵抗结构恒、活载产生的径向力，将桥塔斜置，利用桥塔自身重力抵消该径向力，改善桥塔结构受力，可使得在一些含曲线复杂的线路上，提供一种大跨桥梁方案，满足工程需要。
附图说明
图1为本发明的空间示意图；
图2为本发明的立面示意图；
图3为本发明的平面示意图；
图4为本发明的中塔的立面示意图；
图5为本发明的边塔的立面示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，主梁采用弧形设计，且桥塔朝向主梁的外侧倾斜，利用桥塔自身重力抵消该径向力，改善桥塔结构受力；同时将主梁划分为直线梁、弧形梁和曲线梁采用混凝土桥面板与钢桁梁相结合的结构，通过调整混凝土桥面板上下游厚度，适应缓和曲线梁的变坡要求。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明做出详细说明。
如图1～图5所示，本发明提供的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，包括主梁4、桥塔以及用于连接主梁4、桥塔的斜拉索3，主梁4采用钢桁梁结构。
如图1、图2和图3所示，其中主梁4采用弧形设置，且桥塔朝向主梁4的外侧倾斜，桥塔倾斜的角度由主跨跨度1/3处的斜拉索3在桥塔处与主梁4的径向夹角和竖向夹角确定，主梁4包括弧形梁和直线梁以及连接在弧形梁、直线梁之间的缓和曲线梁，缓和曲线梁采用混凝土桥面板与钢桁梁相结合的结构，通过调整混凝土桥面板上下游厚度，适应缓和曲线梁的变坡要求。
取主跨跨度1/3处斜拉索3在桥塔处与曲线径向夹角β和竖向夹角γ，桥塔的倾斜角度为α，根据公式求得α＝asin(cosβ/cosγ)，以桥塔受力满足要求为原则，微调倾斜角度α。
具体地，倾斜角度α的微调方式如下：
设置倾斜角度α需要满足施工过程的结构安全，综合考虑主塔控制阶段内外侧塔柱应力，分别进行桥塔自立阶段、大悬臂阶段、成桥阶段计算，当曲线外侧塔柱应力较高于内侧塔柱时，减小倾角α，否则增加α。
桥塔包括设置在主梁4的中部的中塔1以及设置在中塔1的两侧的边塔2，中塔1和边塔2之间的距离根据通航的宽度设定，且通航宽度设置范围不受限制，可满足大通航宽度的线路工程需要。
如图4所示，中塔1的下横梁处设有固定支座，其中固定支座包括用于提供竖向、切线方向约束的曲线内侧固定支座6-1，和用于提供竖向、切线方向和径向方向约束的曲线外侧固定支座6-2，确保中塔1的下横梁受力的稳定性，增加强度。
如图5所示，边塔2的下横梁处设有活动支座，其中活动支座包括用于提供竖向约束的曲线内侧活动支座7-1，和用于提供竖向、径向方向约束的曲线外侧活动支座7-2。确保边塔2的下横梁受力的稳定性，增加强度。
斜拉索3为空间索面结构，即桥塔与主梁4分离设置，桥塔的底部通过主墩5固定，斜拉索3的一端固定在主梁4上，另一端固定在桥塔的顶部。
如图2所示，具体地，主梁4的两端均设有辅助墩8和边墩9，对主梁4起到支撑作用。
在施工建造过程模拟分析中，先施工桥塔，继而悬臂架设主梁4、拉索。主梁4合龙时，需要主梁4在曲线径向方向预偏，保证成桥线形。
具体地，在施工建造过程模拟分析中，先施工桥塔包含中塔1和边塔2，继而逐节间悬臂架设主梁4、安装拉索。在合龙时，记录合龙梁段两端向曲线内侧径向偏位约50cm。返回主梁4杆件设计阶段，将该偏位50cm加入至主梁4平面线形中，确定出各个杆件的下料长度。进行下一轮合龙计算，保证顺利合龙和成桥线形。
本发明，可指定弧形梁的半径R，直线梁到曲线梁间采用缓和曲线梁过渡，满足线路规范要求，由于主梁线形为曲线，为抵抗结构恒、活载产生的径向力，将桥塔斜置，利用桥塔自身重力抵消该径向力，改善桥塔结构受力，可使得在一些含曲线复杂的线路上，提供一种大跨桥梁方案，满足工程需要。
本发明并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下做出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，包括主梁、桥塔以及用于连接所述主梁、桥塔的斜拉索，其特征在于，所述主梁采用弧形设置，且所述桥塔朝向所述主梁的外侧倾斜，所述桥塔倾斜的角度由主跨跨度1/3处的所述斜拉索在所述桥塔处与所述主梁的径向夹角和竖向夹角确定，所述主梁包括弧形梁和直线梁以及连接在所述弧形梁、直线梁之间的缓和曲线梁，所述缓和曲线梁采用混凝土桥面板与钢桁梁相结合的结构，通过调整所述混凝土桥面板上下游厚度，适应所述缓和曲线梁的变坡要求；
所述桥塔包括设置在所述主梁的中部的中塔以及设置在所述中塔的两侧的边塔，所述中塔和所述边塔之间的距离根据通航的宽度设定；
所述中塔的下横梁处设有固定支座，所述固定支座包括用于提供竖向、切线方向约束的曲线内侧固定支座，和用于提供竖向、切线方向和径向方向约束的曲线外侧固定支座；
所述边塔的下横梁处设有活动支座，所述活动支座包括用于提供竖向约束的曲线内侧活动支座，和用于提供竖向、径向方向约束的曲线外侧活动支座。
2.根据权利要求1所述的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，其特征在于，取主跨跨度1/3处斜拉索在桥塔处与曲线径向夹角β和竖向夹角γ，所述桥塔的倾斜角度为α，根据公式求得α＝a sin(cosβ/cosγ)，以桥塔受力满足要求为原则，微调倾斜角度α。
3.根据权利要求2所述的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，其特征在于，所述倾斜角度α的微调方式为，设置倾斜角度α需要满足施工过程的结构安全，综合考虑主塔控制阶段内外侧塔柱应力，分别进行桥塔自立阶段、大悬臂阶段、成桥阶段计算，当曲线外侧塔柱应力较高于内侧塔柱时，减小倾角α，否则增加α。
4.根据权利要求1所述的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，其特征在于，所述桥塔与所述主梁分离设置，所述桥塔的底部通过主墩固定，所述斜拉索的一端固定在所述主梁上，另一端固定在所述桥塔的顶部。
5.根据权利要求1所述的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，其特征在于，所述主梁采用钢桁梁结构。
6.根据权利要求1所述的一种多斜置式主塔的曲线斜拉桥，其特征在于，所述主梁的两端均设有辅助墩和边墩。
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