CN110093846A - 直立钢拱斜拉桥及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直立钢拱斜拉桥及其制造方法，直立钢拱斜拉桥包括用于连接斜拉索和支撑桥面的直立钢拱，直立钢拱包括多个分段，多个分段自顶到底逐一连接形成直立钢拱。本方案提供的直立钢拱斜拉桥，能够直接在地面上进行拼接，实现拼接与提升的同步完成，操作简洁方便，并且有效地避免了高空作业带来的安全隐患和质量等问题，进一步降低了施工成本。

Description

直立钢拱斜拉桥及其制造方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别是涉及一种直立钢拱斜拉桥及直立钢拱斜拉桥的制造方法。

背景技术

近几来，桥梁工程的发展正进入一个爆发式阶段。一方面，随着交通运输业的蓬勃发展，城市及城际间的交通结构越来越趋于复杂，交通运输已经从平面化逐渐向立体化转变，使得桥梁工程的应用有着广泛的现实需求；另一方面，随时基础建设施工技术的不断更新迭代，在桥梁工程建设方面积累了大量技术与经验，能够更好地促进其应用。其中，斜拉桥作为一种拉索式桥，具有较大的跨越能力，兼具结构美观，造价合理，因此越来越受设计者的青睐。

桥塔是斜拉桥的基本承重构件与重要组成部分，它不但要承受自重，还要承受通过斜拉索传递来的主梁桥面的重量。目前常见的桥塔包括钢筋结构和混凝土结构，其形状包括单柱形、A形、Y形，V形，门式等。由于斜拉桥的桥塔具有超高、超重、超大的特性，因此在施工中存在着施工工期长，高空作业焊点多，使用吊车吨位大等问题，同时，高空作业焊接质量难以控制，施工过程中存在的安全隐患较多，也进一步增加了施工过程中的成本。

发明内容

基于此，有必要针对斜拉桥施工时风险大，成本高的问题，提供一种直立钢拱斜拉桥。

一种直立钢拱斜拉桥，包括用于连接斜拉索和支撑桥面的直立钢拱，所述直立钢拱包括多个分段，所述多个分段自顶到底逐一连接形成所述直立钢拱。

进一步地，所述直立钢拱多个分段通过焊接成形。

进一步地，所述直立钢拱斜拉桥还包括主桥墩，所述直立钢拱呈倒U形结构，所述主桥墩对称地设置在两侧用于承载所述直立钢拱的两个底端。

进一步地，所述主桥墩上包括钢拱底座，所述钢拱底座与所述直立钢拱的所述两个底端连接。

进一步地，所述桥面从所述直立钢拱的所述两个底端之间穿过。

进一步地，所述斜拉索分布在所述直立钢拱两侧，一端连接所述直立钢拱，另一端连接所述桥面。

进一步地，所述直立钢拱斜拉桥还包括用于支撑所述桥面的支柱，所述支柱对称地分布在所述直立钢拱的两侧。

进一步地，所述支柱包括两排，分别沿地面两侧对称设置。

进一步地，所述直立钢拱斜拉桥还包括支撑所述支柱的支柱底基，所述支柱底基部分地嵌入到所述地面并与所述支柱配套连接。

斜拉桥因为其较好的美观性和较大的承载力，目前的应用较为广泛。本发明提供的直立钢拱斜拉桥，其桥塔为到U型直立钢拱，分段进行安装，在安装过程中，采用先完成直立钢拱的搭建，在进行桥面的安装，有别于传统方法，先拱后面，在施工过程中能够在低处直接进行连接或者拼装，避免了高空作业，一方面保证了施工的质量，另一方面降低了施工风险，同时能够有效地控制工程成本。本发明提供的直立钢拱斜拉桥，由于其结构的特性和施工的安全性，不仅在常规性的城市交通中能够发挥积极作用，特别地，在一些地质条件比较苛刻的领域，如跨海间的交通输送中将有广泛的应用前景。

进一步地，本申请还提供一种制造直立钢拱斜拉桥的方法，包括以下步骤：

提供主桥墩，所述主桥墩对称地设置在两侧；

提供升降装置，所述升降装置设置在主桥墩上，通过升降装置将直立钢拱的顶部所在第一节段向上提升，将第二节段连接到所述第一节段上并连同向上提升，依次重复以上连接和提升操作直至最后一个节段完成连接形成所述直立钢拱；

将连接成形的所述直立钢拱与所述主桥墩连接；

以及拆卸所述升降装置。

升降装置的设计是在安装直立钢拱时提供辅助手段，能够使直立钢拱按照预设的方向和位置进行拼装，同时能够保证安装过程中的稳定性和施工安全，在直立钢拱安装完成后，拆卸升降装置即可进行后续工作。

进一步地，所述直立钢拱呈倒U形结构，所述主桥墩上设置有钢拱底座，所述直立钢拱的两个底端与所述钢拱底座连接。

进一步地，将桥面铺设于所述直立钢拱的两个底端之间。

进一步地，所述桥面设置包括如下步骤：

提供支柱底基，所述支柱底基部分地嵌入在地面；

在支柱底基上设置配套的支柱，所述支柱对称地分布在所述直立钢拱两侧；

在所述支柱上架设所述桥面并穿过所述直立钢拱的两个底端。

进一步地，提供斜拉索，所述斜拉索对称设置在所述直立钢拱两侧，一端连接所述直立钢拱，另一端连接所述桥面。

进一步地，所述升降装置包括：

门架，所述门架横跨在所述主桥墩上；

提升索，所述提升索设置在所述门架顶部用于提升所述直立钢拱或所述直立钢拱的各个分段。

进一步地，所述门架包括塔架和横梁，所述塔架对称的设置在所述主桥墩上，所述横梁连接所述塔架。

进一步地，所述横梁中部区域设置所述提升索。

进一步地，所述横梁上还包括对称设置的紧固索，所述紧固索连接所述横梁和所述地面用于稳定所述门架。

采用该种方法建设的直立钢拱，能够使得安装和吊装同步进行，降低了对大载荷吊车的需求，同时能够有效控制施工质量和降低施工风险，具有较好的实用价值。

附图说明

图1为本申请实施例1的直立钢拱斜拉桥的主视图；

图2为本申请实施例1的直立钢拱斜拉桥的侧视图；

图3为本申请实施例1的直立钢拱安装主视图；

图4为本申请实施例1的直立钢拱安装侧视图；

图5为本申请实施例1的直立钢拱安装流程图；

图6为本申请实施例1的直立钢拱结构主视图；

图7为本申请实施例1的直立钢拱结构侧视图；

图8为本申请用于制造实施例1的升降装置主视图；

图9为本申请用于制造实施例1的升降装置侧视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请实施例中的技术方案做进一步清楚、完整的描述，但需要说明的是，以下实施例仅是本申请中的部分优选实施例，并不涉及本申请技术方案所涵盖的全部实施例。

图1-2显示的是本申请实施例1的直立钢拱斜拉桥的主视图和侧视图，包括直立钢拱1，钢拱底座10和主桥墩4，此外，还包括12根支柱5，支柱5对称均匀地设置在直立钢拱1的两侧，并沿地面6的两侧对称布置。桥面3设置在支柱5上并穿过直立钢拱1的两个底端之间，提供用于输送的通道。多个斜拉索2沿直立钢拱1的两侧对称设置，一端连接在桥面3上，另一端连接在直立钢拱1上。考虑到整体的美观度，具体而言，图1-2中显示的斜拉索2，共分两组，对称地均匀分布在直立钢拱1的两侧，并且斜拉索2连接在直立钢拱1上的一端呈扇形分布，连接在桥面3的一端沿桥面3两侧呈线性分布。此外，实施例1中的直立钢拱斜拉桥还包括用于支撑支柱5的支柱底基7，支柱底基7沿地面6的两侧设置，并且部分地嵌入在地面6内，提供支撑支柱5的承载力，从而进一步支撑桥面3。

通过斜拉索2将桥面3与直立钢拱1连接，从而对桥面3实现下托上拉的作用，更好的保证了桥面3在使用中的承重能力，同时，斜拉索2的塑性变形可以有效缓冲桥面3使用中的振动，延长桥面3的使用寿命。

图3-4显示的是本申请实施例1中的直立钢拱1的安装主视图和侧视图，直立钢拱1包括若干分段11，12，13……，主桥墩4对称地嵌入在地面6的两侧用于承载重量，主桥墩4上还包括钢拱底座10。图5显示的是直立钢拱1的安装流程图，包括：

步骤S101提供主桥墩4，所述主桥墩4对称地设置在两侧；

步骤S102提供升降装置，将升降装置设置在主桥墩4上，直立钢拱1的顶部所在第一节段11成拱形，具有两个端部，通过升降装置将第一节段11提升到预设位置后两端分别连接两个对称的第二节段12，之后连同第一节段11一起向上提升到预设位置，再连接两个对称的第三节段13，依次重复以上连接和提升操作，直至将直立钢拱1的最后一个节段连接完成，最终形成倒U形的直立钢拱1。

步骤S103将连接成形的直立钢拱1与主桥墩4连接。

步骤S104拆卸升降装置。

图6-7显示的是本申请实施例1中的直立钢拱1的结构主视图和侧视图，拼接成形的直立钢拱1的两个底端与钢拱底座10连接，从而使直立钢拱1设置在主桥墩4上，完成其组装之后再将桥面3铺设于直立钢拱1的两个底端之间，利用斜拉索2将桥面3与直立钢拱1连接固定，即可实现对直立钢拱斜拉桥的施工建设。

需要说明的是，本申请提供的直立钢拱1的材质优选为金属钢，其各分段之间的连接为焊接，同时在拼接完成后将其底端与钢拱底座10通过焊接连接成为一体，但该连接方法仅是直立钢拱1各分段连接的一种方法，工程施工中常用的连接方法，如铰接，卡接等方法，只要能够满足对直立钢拱的拼接成形，也同样适合本申请所提供的技术方案，在具体实施中，设计者可以根据载荷大小，斜拉桥尺寸等进行最优化搭配。

此外，钢拱底座10需要承载直立钢拱1的重量，因此钢拱底座10优选地设置在主桥墩4的中心位置，这样能够最大且均匀的承受来自直立钢拱1的压力。

通常情况下，桥梁中的钢拱由于其本身具有超重超大的特性，随着施工的进行，后期的高空作业会带来很多隐患，一方面质量难以把控，另一方面增加了施工人员的技术要求。本发明提供的直立钢拱1，预先分割成若干个节段，在施工现场将各个节段拼接起来，因此能够使得整个拼接过程在低空位置进行，通过辅助设备能够实现拼接与提升同步进行，最后将拼接成形的直立钢拱1提升到固定位置后将其底端连接到预设在主桥墩4上的钢拱底座10上。本发明提供的直立钢拱1，结构简单，拼接方便，同时降低对施工人员的技能要求，有效地控制了施工难度和风险，因此具有更好的应用空间。

图8-9显示的是用于制造实施例1的升降装置8的主视图和侧视图，升降装置8包括门架和提升索84，门架横跨在主桥墩4上；提升索84设置在门架顶部用于提升直立钢拱1。门架包括塔架81和横梁83，所述塔架81对称的设置在所述主桥墩4上，所述横梁83连接相对而立的所述塔架81。根据图8-9所显示，升降装置8包括4根塔架81，两两一组对称设置在两个主桥墩4上，其中每个主桥墩4上均包括有两根塔架81，两根塔架81通过辅助梁82连接在一起，横梁83架设在辅助梁82上，从而将相对而立的两组塔架81连接在一起，形成用于搭建直立钢拱1的框架。需要说明的是，每个主桥墩4上设置两根塔架81并不是本申请所提供方案唯一的实施方式，其他方式的结构设计，能够横跨在主桥墩4上从而提供提升索84的安装位置，均是本申请所允许的。

优选地，提升索84设置在横梁83的中部区域。

需要说明的是，以上实施例中所列的门架结构仅是本发明所涉及的门架结构的一种类型，能够起到以上所述相似功能的结构，都是本技术方案所允许的。

升降装置8不仅为直立钢拱1提供拉力，以便直立钢拱1各分段能够连接成形，同时，由于升降装置8搭建的框架能够为直立钢拱1提供预设的位置空间，因此，升降装置8的设计应该考虑到直立钢拱1的预置空间。

进一步地，通过紧固索85将横梁83连接在地面6上，能够进一步稳定升降装置8。紧固索85优选对称地设置在直立钢拱1的两侧，利用对称的张力稳定升降装置8，因此，其他方式的组合，能够满足对升降装置8的稳定，都是本申请所允许的。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (18)

1.一种直立钢拱斜拉桥，其特征在于，包括用于连接斜拉索和支撑桥面的直立钢拱，所述直立钢拱包括多个分段，所述多个分段自顶到底逐一连接形成所述直立钢拱。

2.根据权利要求1所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，所述直立钢拱多个分段通过焊接连接。

3.根据权利要求1或2所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，还包括主桥墩，所述直立钢拱呈倒U形结构，所述主桥墩对称地设置在两侧用于承载所述直立钢拱的两个底端。

4.根据权利要求3所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，所述主桥墩上包括钢拱底座，所述钢拱底座与所述直立钢拱的所述两个底端连接。

5.根据权利要求4所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，所述桥面从所述直立钢拱的所述两个底端之间穿过。

6.根据权利要求5所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，所述斜拉索分布在所述直立钢拱两侧，一端连接所述直立钢拱，另一端连接所述桥面。

7.根据权利要求5所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，还包括用于支撑所述桥面的支柱，所述支柱对称地分布在所述直立钢拱的两侧。

8.根据权利要求7所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，所述支柱包括两排，分别沿地面两侧对称设置。

9.根据权利要求7或8所述的直立钢拱斜拉桥，其特征在于，还包括支撑所述支柱的支柱底基，所述支柱底基部分地嵌入到所述地面并与所述支柱配套连接。

10.一种制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供主桥墩，所述主桥墩对称地设置在两侧；

提供升降装置，所述升降装置设置在主桥墩上，通过升降装置将直立钢拱的顶部所在第一节段向上提升，将第二节段连接到所述第一节段上并连同向上提升，依次重复以上连接和提升操作直至最后一个节段完成连接形成所述直立钢拱；

将连接成形的所述直立钢拱与所述主桥墩连接；

以及拆卸所述升降装置。

11.根据权利要求10所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述直立钢拱呈倒U形结构，所述主桥墩上设置有钢拱底座，所述直立钢拱的两个底端与所述钢拱底座连接。

12.根据权利要求11所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，还包括如下步骤：将桥面铺设于所述直立钢拱的两个底端之间。

13.根据权利要求12所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述桥面设置包括如下步骤：

提供支柱底基，所述支柱底基部分地嵌入在地面；

在所述支柱底基上设置配套的支柱，所述支柱对称地分布在所述直立钢拱两侧；

在所述支柱上架设所述桥面并穿过所述直立钢拱的两个底端。

14.根据权利要求13所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，还包括如下步骤：

提供斜拉索，所述斜拉索对称设置在所述直立钢拱两侧，一端连接所述直立钢拱，另一端连接所述桥面。

15.根据权利要求10所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述升降装置包括：

门架，所述门架横跨在所述主桥墩上；

提升索，所述提升索设置在所述门架顶部用于提升所述直立钢拱或所述直立钢拱的各个分段。

16.根据权利要求15所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述门架包括塔架和横梁，所述塔架对称的设置在所述主桥墩上，所述横梁连接所述塔架。

17.根据权利要求16所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述横梁中部区域设置所述提升索。

18.根据权利要求16或17所述的制造直立钢拱斜拉桥的方法，其特征在于，所述横梁上还包括对称设置的紧固索，所述紧固索连接所述横梁和所述地面用于稳定所述门架。