CN110184894A - 公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，包括主梁以及沿顺桥向依次布置的至少两座桥塔，所述主梁上同层布置有公路桥面和铁路桥面，相邻两所述桥塔之间通过主缆连接，所述主缆通过吊索与下方的主梁梁体连接；每一所述桥塔通过斜拉索与两侧的主梁梁体连接。本发明提供的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，组合了主缆+吊索的悬索结构以及斜拉索的斜拉结构，并以悬吊为主、斜拉索加劲为辅，充分发挥了悬索桥和斜拉桥各自的优势，能有效改善结构1/4跨及跨中区域结构刚度，主梁整体刚度大，受力合理，桥的跨度可提升至1600m。结构整体刚度大，能够充分满足铁路轨道形位变形要求。
Description
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥。
背景技术
公铁合建的桥梁大多采用分层布置的桥面布置形式，随着公路及铁路建设的不断发展及技术进步，公铁同层布置的桥梁也有应用，这些公铁同层桥梁基本采用斜拉桥的结构形式。斜拉桥的优点是整体刚度大、构造简单、施工便捷，造价相对较低，但随着跨度的增加，桥面梁承受极大的轴向力作用，稳定性难以控制，且随着跨度增大，桥塔高度较高，受混凝土材料承载力控制，导致结构体量呈倍数增长，徐变亦难以控制；另外，由于公铁同层布置，桥面宽度大幅增大，横向受力较大，对主梁结构稳定性等要求提高。
悬索桥也是目前应用较广的一种桥梁结构，悬索桥的优点为跨越能力大，桥塔较低、主梁轴向力较小，结构稳定性好；但其为柔性结构，结构刚度较低，同样不适用于公铁同层布置的桥梁。
发明内容
本发明实施例涉及一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，至少可解决现有技术的部分缺陷。
本发明实施例涉及一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，包括主梁以及沿顺桥向依次布置的至少两座桥塔，所述主梁上同层布置有公路桥面和铁路桥面，相邻两所述桥塔之间通过主缆连接，所述主缆通过吊索与下方的主梁梁体连接；每一所述桥塔通过斜拉索与两侧的主梁梁体连接。
作为实施例之一，所述桥塔为两座。
作为实施例之一，所述主梁包括一个钢梁段和两个混凝土梁段，所述钢梁段位于两所述桥塔之间且长度小于桥梁中跨跨度，两所述混凝土梁段分别与所述钢梁段两端连接且分别延伸至对应侧桥梁边跨的边端。
作为实施例之一，沿顺桥向，最外侧吊索与相邻桥塔之间的间距为中跨跨度的1/5～1/4。
作为实施例之一，所述主缆矢跨比为1/5～1/6。
作为实施例之一，所述桥塔与所连接的远端中跨斜拉索之间的顺桥向间距为中跨跨度的1/5～1/4，所述桥塔与所连接的远端边跨斜拉索之间的顺桥向间距为边跨跨度的1/4～1/2。
作为实施例之一，相邻两所述桥塔之间，部分主梁梁体上同时连接有吊索和斜拉索。
作为实施例之一，所述公路桥面包括两个公路桥面段，沿横桥向，所述铁路桥面位于两所述公路桥面段之间。
作为实施例之一，所述吊索底端锚固于所述铁路桥面与对应侧的公路桥面段之间，所述斜拉索设置于对应侧公路桥面段外侧。
作为实施例之一，桥梁边跨的主梁梁体通过边墩及辅助墩支撑。
本发明实施例至少具有如下有益效果：
本发明提供的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，组合了主缆+吊索的悬索结构以及斜拉索的斜拉结构，充分发挥了悬索桥和斜拉桥各自的优势，受力合理，主梁整体刚度大，桥的跨度可提升至1600m。结构整体刚度大，能够充分满足铁路轨道形位变形要求。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
图1为本发明实施例提供的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的主梁的断面结构示意图；
图3a和图3b为本发明实施例提供的吊索的布置结构示意图；
图4为本发明实施例提供的桥塔的结构示意图。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1，本发明实施例提供一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，包括主梁1以及沿顺桥向依次布置的至少两座桥塔2，所述主梁1上同层布置有公路桥面和铁路桥面，相邻两所述桥塔2之间通过主缆3连接，所述主缆3通过吊索4与下方的主梁梁体连接；每一所述桥塔2通过斜拉索5与两侧的主梁梁体连接。
上述公路桥面用于汽车等公路车的行驶，上述铁路桥面可布置轨道，用于铁路客车等的行驶；公路桥面与铁路桥面沿横桥向同层布置。在其中一个实施例中，如图2，铁路桥面居中布置，两侧分别布置公路桥面，即所述公路桥面包括两个公路桥面段，沿横桥向，所述铁路桥面位于两所述公路桥面段之间。用于布置铁路桥面的居中主梁1与用于布置公路桥面的两个边部主梁1可以是一体成型，或者，三者通过螺栓等拼接。
本实施例中，优选地，上述公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥为双塔桥，即上述桥塔2为两座，适于公铁同层的荷载要求，与上述悬索斜拉协作方式配合，结构稳定可靠，满足行车刚度要求。
在顺桥向上，上述主梁1可以是全长的混凝土梁或全长的钢梁；本实施例中，优选地，所述主梁1包括一个钢梁段11和两个混凝土梁段12，所述钢梁段11位于两所述桥塔2之间且长度小于桥梁中跨跨度，两所述混凝土梁段12分别与所述钢梁段11两端连接且分别延伸至对应侧桥梁边跨的边端。显然地，沿顺桥向，上述主梁1为混凝土梁段12-钢梁段11-混凝土梁段12的结构，混凝土梁段12与钢梁段11之间可通过钢混结合段连接，实现钢梁段11与混凝土梁段12之间的结构过渡；混凝土梁段12在对应侧的桥梁边跨跨度范围内全长设置，并且伸入至对应侧桥塔2附近中跨内一定范围。其中，上述钢梁段11为桥面荷载主要传力构件，优选采用箱形截面形式，包括顶板、底板、腹板、U肋等，为本领域常规的箱形钢构件；上述混凝土梁段12为桥面荷载主要传力构件，优选采用箱形截面形式，包括顶板、底板、腹板等，为本领域常规的预应力混凝土构件。
采用上述的钢混结合混合梁结构，能充分发挥中跨跨越能力及边跨压重效应，具体而言，边跨采用预应力混凝土梁，起到压重、缩减边跨长度、调整梁端转角、大幅缓解边跨出现负反力问题等作用；中跨采用钢梁结构，能减少主梁1自重。另外，中跨采用钢箱梁结构，可采用缆索吊架设施工，大大节省工期，降低工程造价。
本实施例提供的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，组合了主缆3+吊索4的悬索结构以及斜拉索5的斜拉结构，充分发挥了悬索桥和斜拉桥各自的优势，受力合理，主梁1整体刚度大，桥的跨度可提升至1200～1300m。结构整体刚度大，能够充分满足铁路轨道形位变形要求。
进一步优选地，上述公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥采用悬索为主、斜拉加劲为辅的结构体系，具体地：
沿顺桥向，最外侧吊索4与相邻桥塔2之间的间距为中跨跨度的1/5～1/4，即吊索4覆盖中跨跨中至1/5～1/4跨范围；对于上述的钢混结合混合梁结构，优选地，吊索4仅与钢梁段11连接；主缆3矢跨比为1/5～1/6；
所述桥塔2与所连接的远端中跨斜拉索5之间的顺桥向间距为中跨跨度的1/5～1/4，所述桥塔2与所连接的远端边跨斜拉索5之间的顺桥向间距为边跨跨度的1/4～1/2。
基于上述的悬索为主、斜拉为辅的结构体系，能够大幅降低桥塔2高度，改善桥塔2受力及稳定性，解决主梁1整体稳定性问题；同时减少边跨配跨长度，减少线路直线段长度，降低对线路平面线形布置要求，减少主桥长度，降低造价。
进一步优选地，如图1，相邻两所述桥塔2之间，部分主梁梁体上同时连接有吊索4和斜拉索5；进一步优选是中跨1/4附近，即与相邻桥塔2间距在1/4中跨跨度左右的主梁梁体上同时连接有吊索4和斜拉索5。通过设置吊索4与斜拉索5交叉区域，能够显著地改善中跨1/4区域结构刚度。
进一步优化上述公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥的结构，对于上述铁路桥面居中布置且两侧分别布置公路桥面的结构，如图2，所述吊索4底端锚固于所述铁路桥面与对应侧的公路桥面段之间，所述斜拉索5设置于对应侧公路桥面段外侧。该结构充分结合了公铁同层布置的特点，将主缆及吊索与斜拉索5在横桥向上错位布置，不仅方便施工、缩短工期，更为重要地，适用于居中铁路行车、两侧公路行车的荷载情况，能有效减少主梁横向计算跨度，使得主梁1受力更为合理化，采用边跨混凝土梁、中跨钢箱梁方案，有效地提高体系刚度，并有效消除边跨负反力，尤其是在上述悬索为主、斜拉为辅的结构体系中效果更为明显。
进一步优化上述公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥的结构，如图4，上述桥塔2可采用H型构造，为钢筋混凝土构件，桥面荷载可通过主缆3及斜拉索5传递至桥塔2，再由桥塔2传递至下方基础。
桥梁两端分别设有锚碇6，该锚碇6用于锚固主缆3，可直接坐落在岸侧岩石或地基上，将主缆3拉力传递至地基。
桥梁边跨的主梁梁体优选通过边墩8及辅助墩7支撑，采用辅助墩7与边墩8结合，能够减少边跨跨度；该辅助墩7可将边跨桥面荷载传递至下方基础，为钢筋混凝土结构。
如图3a和图3b，吊索4绕过主缆3后两端均锚固在下方的主梁1上，其中，吊索4通过索夹41张紧在主缆3上，绕过主缆3后的两个张拉段优选通过吊索夹具42张紧，保证吊索4与主缆3之间力的可靠传递。在吊索锚头上方设有缓冲器44，两张拉段之间进一步还通过减震架43连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，包括主梁以及沿顺桥向依次布置的至少两座桥塔，所述主梁上同层布置有公路桥面和铁路桥面，其特征在于：相邻两所述桥塔之间通过主缆连接，所述主缆通过吊索与下方的主梁梁体连接；每一所述桥塔通过斜拉索与两侧的主梁梁体连接。
2.如权利要求1所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述桥塔为两座。
3.如权利要求2所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述主梁包括一个钢梁段和两个混凝土梁段，所述钢梁段位于两所述桥塔之间且长度小于桥梁中跨跨度，两所述混凝土梁段分别与所述钢梁段两端连接且分别延伸至对应侧桥梁边跨的边端。
4.如权利要求2所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：沿顺桥向，最外侧吊索与相邻桥塔之间的间距为中跨跨度的1/5～1/4。
5.如权利要求4所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述主缆矢跨比为1/5～1/6。
6.如权利要求2至5中任一项所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述桥塔与所连接的远端中跨斜拉索之间的顺桥向间距为中跨跨度的1/5～1/4，所述桥塔与所连接的远端边跨斜拉索之间的顺桥向间距为边跨跨度的1/4～1/2。
7.如权利要求1所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：相邻两所述桥塔之间，部分主梁梁体上同时连接有吊索和斜拉索。
8.如权利要求1所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述公路桥面包括两个公路桥面段，沿横桥向，所述铁路桥面位于两所述公路桥面段之间。
9.如权利要求8所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：所述吊索底端锚固于所述铁路桥面与对应侧的公路桥面段之间，所述斜拉索设置于对应侧公路桥面段外侧。
10.如权利要求1所述的公铁同层混合梁悬索斜拉协作桥，其特征在于：桥梁边跨的主梁梁体通过边墩及辅助墩支撑。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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