CN110485254B - 一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥 - Google Patents

Abstract

借鉴风雨廊桥结构的设计理念，改革传统斜拉桥的门式桥塔结构，采用观光塔楼结构作为斜拉桥的桥塔结构，建造湿地公园的人行景观斜拉桥，形成一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥。人行景观斜拉桥和观光塔楼共享相同的塔身和基础，大大节约了湿地公园建设投资，经济效益显著。观光塔楼和斜拉桥二合一，功能互补，造型新颖，立面丰富，提升了人行景观桥梁美学效果；观光塔楼结构单叶双曲面造型和单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁加劲梁二者曲线结构交相辉映，相得益彰，呈现了小蛮腰双曲线构型的美丽，婀娜多姿。人行景观斜拉桥的桥面放置花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等构筑物，种植花草，形成生态景观桥梁，增加了人行景观斜拉桥的文化内涵。

Description

一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥

技术领域

本发明属于土木工程领域，涉及一种斜拉桥的建造技术，尤其涉及一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥。

背景技术

湿地公园是指以水为主体的公园。以湿地良好生态环境和多样化湿地景观资源为基础，以湿地的科普宣教、湿地功能利用、弘扬湿地文化等为主题，并建有一定规模的旅游休闲设施，可供人们旅游观光、休闲娱乐的生态型主题公园。

随着时代的发展，越来越多的人到湿地公园游玩，湿地公园的观光塔楼建筑和景观桥梁也日益重要，很有必要协调景区交通和景区观光的二项基本需求，观光塔楼建筑和景观桥二合一，功能互补，相得益彰，形成湿地公园标志性的特色建筑物，丰富景区文化内涵。

风雨廊桥是一种有屋檐的桥，有遮阳避雨，供人休憩，交流，聚会，看风景等用途，有的廊桥还有供人暂居的房间，我国廊桥数量众多，结构类型多种多样。廊桥是古代劳动人民的智慧结晶产物，廊桥是桥梁和房屋建筑相结合构筑物，廊桥深受广大人民的喜爱，因而，观光塔楼和景观桥梁二合一，形成基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，也将具有将成为旅游景区的一道亮丽风景。

观光塔是一种具有吸引游客作用的高塔，通常建设在城市中心区域和旅游景区，观光塔的塔身通常由混凝土或钢结构建造，在较高位置设有观景台，供游客登上俯瞰景区景色，观景台与地面之间有电梯及楼梯连接，中间没有其他楼层。观光塔的顶部观景台上，一般设有可360度观赏风景的瞭望楼层，及设有玻璃窗俯瞰景色的餐厅，部分更是可移动的旋转餐厅。

斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成，斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，斜拉桥是由承压的塔、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。斜拉桥结构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。

借鉴风雨廊桥结构，行改革传统斜拉桥的门式桥塔结构，采用观光塔楼结构作为斜拉桥的桥塔结构，建造湿地公园的人行景观斜拉桥，一举两得，形成一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥。

发明内容

技术问题：改革传统斜拉桥的门式桥塔结构，采用观光塔楼结构作为斜拉桥的桥塔结构，斜拉桥和观光塔楼免费共享基础和塔身，节约了投资。观光塔楼结构和斜拉桥二合一，功能互补，相得益彰，桥面种植花草，生态环保，建造湿地公园的人行景观斜拉桥，提升了人行景观桥梁美学效果。

技术方案：本发明的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，包括观光塔楼桥塔结构、变截面椭圆弧形箱梁加劲梁、巨型圆环形曲梁和桥面构筑物，其特征在于：观光塔楼桥塔结构的左右两侧设置变截面椭圆弧形箱梁加劲梁，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁的一端与观光塔楼桥塔结构牢固连接，另外一端搁置在斜拉桥桥墩之上，多股斜拉索分批锚固于观光塔楼桥塔结构的塔身顶部，多股斜拉索分批斜向吊住变截面椭圆弧形箱梁加劲梁的两侧，巨型圆环形曲梁设置在观光塔楼桥塔结构的周围，环形吊索斜向吊紧巨型圆环形曲梁，观光塔楼桥塔结构与巨型圆环形曲梁之间设置多根放射状的连系梁，在变截面椭圆弧形箱梁加劲梁之上设置若干桥面构筑物，种植花草，生态环保。

优选地，所述的观光塔楼桥塔结构是由观光塔底座、观光塔塔身和观光塔塔顶组成，观光塔底座为多层圆台状的建筑物，观光塔塔身是由内部圆柱状的混凝土筒和外部单叶双曲面状的钢管混凝土框筒以及水平向横隔板构成，三者协同工作；采用多个钢管混凝土双曲线形柱环形列阵布置，多个钢管混凝土双曲线形柱之间设置多道水平向钢管环箍，构成观光塔塔身的外层框筒结构，观光塔塔顶搁置在观光塔塔身顶部。

优选地，所述的变截面椭圆弧形箱梁加劲梁的外形是水平向的半个单叶双曲面形状，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁是变截面的单箱四室混凝土箱梁结构，其剖面是椭圆弧形箱梁结构，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁呈现两端大中间小的空间双曲面形状。

本发明的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步：在湿地公园景区 根据地质地形、地貌条件要求，进行人行景观斜拉桥的桥址选择，进行桩基础施工，制作斜拉桥桥墩，施工观光塔底座、制作观光塔塔身，安装观光塔塔顶，形成观光塔楼桥塔结构；

第二步： 观光塔塔身顶部安装斜拉索，采用多节段悬臂浇筑法，现场施工变截面椭圆弧形箱梁加劲梁，直至桥面合拢；

第三步：观光塔塔身顶部安装形吊索，吊装施工巨型圆环形曲梁，放射状的连系梁两端连接观光塔塔身和巨型圆环形曲梁，形成圆环状观光平台；

第四步：在桥面，安装施工花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等构筑物等桥面构筑物，种植花草 ，形成生态桥面；

第五步：进行观光塔楼内部装潢，安装电梯，安装栏杆和路灯，建造大跨径人行景观斜拉桥，接待游客，投入运营空间。

单叶双曲面是一种典型直纹曲面，其曲面可以由两族直线构成，直纹曲面在建筑上有着重要应用价值，常常用它来构成建筑物的骨架，单叶双曲面观光塔楼与单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁加劲梁和交相辉映，二者均为小蛮腰造型，婀娜多姿。

双曲线桥面系构成斜拉缆索空间曲面造型非常漂亮，美不胜收，观光塔楼桥塔结构悬挂斜拉缆索吊住巨型圆环形曲梁，巨型圆环形曲梁兼做桥面观光平台，平面布局合理，造型美观，组织交通流畅。

斜拉桥和观光塔楼共享基础和塔身，节约了造价，提升了人行景观桥梁美学效果，方便了游客高空观赏景区美景，增加了人行景观斜拉桥的文化内涵；斜拉缆索约束观光塔楼结构测向变形，犹如观光塔楼结构增加了抗震缆索，可大大提高观光塔楼抗震性能。

观光塔楼结构和斜拉桥二合一，功能互补，相得益彰，人行景观斜拉桥的桥面上可放置花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等，种植花草，形成生态景观桥梁，基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥非常适合湿地公园景区，可以建造标志性特色主题的大跨径人行景观斜拉桥。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

传统斜拉桥的门式桥塔结构造型呆板，功能单一，门式桥塔结构不再适合作为湿地公园人行景观斜拉桥的桥塔结构，如何协调人行景观斜拉桥的美学要求和观光功能是景区斜拉桥设计师面临的难题。

借鉴风雨廊桥结构的设计理念，桥梁结构和观光塔楼结构二合一，改革传统斜拉桥的门式桥塔结构，采用观光塔楼结构作为斜拉桥的桥塔结构，建造湿地公园的大跨径人行景观斜拉桥，是一种有意义的桥梁结构创新。

人行景观斜拉桥和观光塔楼共享相同的基础和塔身，大大节约了湿地公园基建投资，在建造共享的基础和塔身基础上，安装斜拉缆索吊紧桥面系加劲桥就可快速形成大跨径人行景观斜拉桥，安装观光塔顶就可快速形成超高层观光塔楼，结构合理，施工方便，性价比较高，经济效益显著。

人行景观斜拉桥和观光塔楼二合一，建造湿地公园的人行景观斜拉桥，造型新颖，立面丰富，提升了人行景观桥梁美学效果，方便了游客高空观赏景区美景，在夜里，塔楼灯光和斜拉桥桥面灯光交相辉映，使得湿地公园夜景美轮美奂，热热闹闹，大大增加了人行景观斜拉桥的文化内涵。

响应生态桥梁设计理念，桥面上放置花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等，种植花草，形成生态景观桥梁，游客悠闲地漫步游玩人行景观斜拉桥，欣赏桥面的空中花园景色，又可以乘坐电梯，到达观光塔楼塔顶的旋转餐厅用餐，高空欣赏湿地公园的美景。基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥实现了美学要求、交通功能和观光功能三者兼顾，功能互补，相得益彰，非常适合湿地公园景区，可以建造标志性特色主题的大跨径人行景观斜拉桥。

斜拉缆索有效地约束了观光塔楼结构测向变形，犹如观光塔楼结构增加了抗震缆索，可大大提高其抗震性能，斜拉桥悬挂桥面系加劲梁，降低了结构整体的重心，非常有利于降低减少地震作用效应。

单叶双曲面是典型的二次直纹曲面，其曲面可以由两族直线构成，二次直纹曲面在建筑上有着重要应用价值，常常用它来构成建筑物的骨架，应用直纹曲面建造的建筑物，具有优良的力学性能，施工工艺简单，其建筑物外观漂亮且结构坚固。

借鉴广州电视塔小蛮腰造型，观光塔楼塔身结构内部采用椭圆形核心筒结构，外部采用钢管混凝土构建单叶双曲面造型，外观漂亮，结构坚固，施工方便，抗震性能优良；单叶双曲面观光塔楼塔身结构设置加强层楼板，加强楼层兼做巨型花盆，外面种植藤蔓草，藤蔓正反两个方向的双螺旋缠绕于单叶双曲面塔身，生态环保，景观效果显著。

利用单叶双曲面的直纹性，采用单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁作为桥面系加劲梁，匠心独到，构思巧妙，桥面呈现美丽的变截面双曲线形状，打破了直线矩形桥面的呆板构型，桥面系加劲梁为美丽的半椭圆弧线造型，外观美丽，单叶双曲面观光塔楼与单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁加劲梁和交相辉映，二者均为小蛮腰造型，婀娜多姿，双曲线桥面系构成斜拉缆索空间曲面造型非常漂亮，美不胜收。

观光塔楼桥塔结构悬挂斜拉缆索吊住巨型圆环形曲梁，巨型圆环形曲梁与观光塔楼桥塔塔身之间采用连系梁相连接，结构牢固，单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁作为桥面系加劲梁和巨型圆环形曲梁相结合的方法，组织交通流畅，巨型圆环形曲梁兼做桥面观光平台，平面布局合理，造型美观。

借鉴风雨廊桥结构，依据生态桥梁的设计理念，在湿地公园景区，建造单叶双曲面造型的观光塔楼，施工斜拉桥支座结构，安装斜拉缆索，悬臂浇筑方法施工单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁的桥面系加劲梁，吊装施工巨型圆环形曲梁，安装桥面的花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等构筑物，种植花草形成生态景观桥梁，形成一种基于观光塔楼桥塔结构的大跨径人行景观斜拉桥，具有设计新颖、立面丰富、曲线造型美观、功能齐全、景观性强、生态环保、交通组织流畅、施工方便、性价性好和结构牢固等优点，适合湿地公园建造标志性特色主题的大跨径人行景观斜拉桥。

附图说明

图1是一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥三维示意图；

图2是图1的观光塔楼桥塔结构三维示意图；

图3是图1的单叶双曲面状变截面椭圆弧形箱梁加劲梁示意图；

图4是图3的椭圆弧形箱梁剖面示意图；

图5是单叶双曲面的几何构型示意图。

图中有：观光塔楼桥塔结构1；观光塔底座11；观光塔塔身12；观光塔塔顶13；斜拉桥桥墩2；变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3；斜拉索4；巨型圆环形曲梁5；环形吊索6；连系梁7；桥面构筑物8。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明做进一步具体说明。

实施例1：

本发明的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，包括观光塔楼桥塔结构1、斜拉桥桥墩2、变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3、斜拉索4、巨型圆环形曲梁5、环形吊索6、连系梁7和桥面构筑物8等，其特征在于：观光塔楼桥塔结构1的左右两侧设置变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3的一端与观光塔楼桥塔结构1牢固连接，另外一端搁置在斜拉桥桥墩2之上，多股斜拉索4分批锚固于观光塔楼桥塔结构1的塔身顶部，多股斜拉索4分批斜向吊住变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3的两侧，巨型圆环形曲梁5设置在观光塔楼桥塔结构1的周围，环形吊索6斜向吊紧巨型圆环形曲梁5，观光塔楼桥塔结构1与巨型圆环形曲梁5之间设置多根放射状的连系梁7，在变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3之上设置若干桥面构筑物8，种植花草，生态环保。

所述的观光塔楼桥塔结构1是由观光塔底座11、观光塔塔身12和观光塔塔顶13组成，观光塔底座11为多层圆台状的建筑物，观光塔塔身12是由内部圆柱状的混凝土筒和外部单叶双曲面状的钢管混凝土框筒以及水平向横隔板构成，三者协同工作，采用多个钢管混凝土双曲线形柱环形列阵布置，多个钢管混凝土双曲线形柱之间设置多道水平向钢管环箍，构成观光塔塔身12的外层框筒结构，观光塔塔顶13搁置在观光塔塔身12顶部。

所述的变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3的外形是水平向的半个单叶双曲面形状，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3是变截面的单箱四室混凝土箱梁结构，其剖面是椭圆弧形箱梁结构，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3呈现两端大中间小的空间双曲面形状。

实施例2：

本发明的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：

第一步：在湿地公园景区 根据地质地形、地貌条件要求，进行人行景观斜拉桥的桥址选择，进行桩基础施工，制作斜拉桥桥墩2，施工观光塔底座11、制作观光塔塔身12，安装观光塔塔顶13，形成观光塔楼桥塔结构1；

第二步： 观光塔塔身12顶部安装斜拉索4，采用多节段悬臂浇筑法，现场施工变截面椭圆弧形箱梁加劲梁3，直至桥面合拢；

第三步：观光塔塔身12顶部安装形吊索6，吊装施工巨型圆环形曲梁5，放射状的连系梁7两端连接和观光塔塔身（12）巨型圆环形曲梁5，形成圆环状观光平台；

第四步：在桥面，安装施工花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等构筑物等桥面构筑物8，种植花草 ，形成生态桥面；

第五步：进行观光塔楼内部装潢，安装电梯，安装栏杆和路灯，建造大跨径人行景观斜拉桥，接待游客，投入运营。

实施例3：

某湿地公园景区大跨径人行景观悬索桥，主跨径为2×240米，中间有一个人工小岛，业主提出了生态景观斜拉桥和观光斜拉桥塔二项要求，因此，采用基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥的新技术。

观光斜拉桥塔高度为100.5米，观光塔楼桥塔结构是由观光塔底座、观光塔塔身和观光塔塔顶组成，观光塔底座高度为4.5米接待大厅，观光塔塔身为75米单叶双曲面筒中筒结构，观光塔塔顶为20米球形钢结构。

观光塔塔身采用内部钢筋混凝土核心筒和外部钢管混凝土框筒的筒中筒结构，内部钢筋混凝土核心筒设置螺旋楼梯和一台圆形电梯，内筒直径为12米；外部钢管混凝土框筒采用单叶双曲面外形，外筒直径为12～24米，框筒立柱为直径1.4米壁厚25mm内灌C50混凝土的八根双曲线外形的钢管混凝土柱构成，设置钢环梁结构与八根双曲线钢管混凝土柱相连，钢环梁采用直径900mm钢管壁厚16mm，钢环梁间距为6米设置一道，形成单叶双曲面外形外部钢管混凝土框筒；在内部钢筋混凝土核心筒和外部钢管混凝土框筒设置横隔板转换层，间距为18米一道。

变截面椭圆弧形箱梁加劲梁是半个单叶双曲面形状，一端搁置在观光塔塔身之中，一端搁置在斜拉桥桥墩之上，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁是变截面的单箱四室混凝土箱梁结构，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁桥面宽度为10～20米，梁高为2～3.5米，剖面形状是椭圆弧形箱梁结构，其中中间纵向腹板为混凝土结构，左右1/4点的纵向隔板为波形钢腹板，横隔板均为混凝土横隔板，设置五道横隔板。

斜拉桥钢丝缆索为直径为0.25m高强钢丝缆索，缆索间距为20米，共2幅×2×12对钢丝缆索，平行钢丝缆索采用预制平行索股法（PPWS法）工艺，采用2000MPa的φ5.2mm高强钢丝。

观光塔塔身外侧设置巨型圆环形曲梁作为观光平台，巨型圆环形曲梁中心直径为60米，巨型圆环形曲梁梁宽为6米梁高为2.5米，采用单箱双室椭圆弧形钢箱梁结构，巨型圆环形曲梁由八根直径为0.2m的高强钢丝缆索斜拉锚固于观光塔塔身顶部，巨型圆环形曲梁与观光塔塔身之间设置六道连系梁，防止巨型圆环形曲梁侧向变形过大。

变截面椭圆弧形箱梁加劲梁设置安装桥面的花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子等构筑物，种植花草，形成生态景观桥梁，游客悠闲地漫步在景观桥梁之上，也可以进入观光塔楼眺望远处美景。

安装金属栏杆，安装LED彩灯，修建桥塔景观平台，形成一座基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，运用使用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，包括观光塔楼桥塔结构（1）、变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）、巨型圆环形曲梁（5）和桥面构筑物（8），其特征在于：观光塔楼桥塔结构（1）的左右两侧设置变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3），变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）的一端与观光塔楼桥塔结构（1）牢固连接，另外一端搁置在斜拉桥桥墩（2）之上，多股斜拉索（4）分批锚固于观光塔楼桥塔结构（1）的塔身顶部，多股斜拉索（4）分批斜向吊住变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）的两侧，巨型圆环形曲梁（5）设置在观光塔楼桥塔结构（1）的周围，环形吊索（6）斜向吊紧巨型圆环形曲梁（5），观光塔楼桥塔结构（1）与巨型圆环形曲梁（5）之间设置多根放射状的连系梁（7），在变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）之上设置若干桥面构筑物（8），种植花草，生态环保。

2.根据权利要求1所述的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，其特征在于：所述的观光塔楼桥塔结构（1）是由观光塔底座（11）、观光塔塔身（12）和观光塔塔顶（13）组成，观光塔底座（11）为多层圆台状的建筑物，观光塔塔身（12）是由内部圆柱状的混凝土筒和外部单叶双曲面状的钢管混凝土框筒以及水平向横隔板构成，三者协同工作；采用多个钢管混凝土双曲线形柱环形列阵布置，多个钢管混凝土双曲线形柱之间设置多道水平向钢管环箍，构成观光塔塔身（12）的外层框筒结构，观光塔塔顶（13）搁置在观光塔塔身（12）顶部。

3.根据权利要求1所述的一种基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥，其特征在于：所述的变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）的外形是水平向的半个单叶双曲面形状，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）是变截面的单箱四室混凝土箱梁结构，其剖面是椭圆弧形箱梁结构，变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3）呈现两端大中间小的空间双曲面形状。

4.一种建造权利要求1所述的基于观光塔楼桥塔结构的人行景观斜拉桥的施工方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

第一步：在湿地公园景区 根据地质地形、地貌条件要求，进行人行景观斜拉桥的桥址选择，进行桩基础施工，制作斜拉桥桥墩（2），施工观光塔底座（11）、制作观光塔塔身（12），安装观光塔塔顶（13），形成观光塔楼桥塔结构（1）；

第二步： 观光塔塔身（12）顶部安装斜拉索（4），采用多节段悬臂浇筑法，现场施工变截面椭圆弧形箱梁加劲梁（3），直至桥面合拢；

第三步：观光塔塔身（12）顶部安装环形吊索（6），吊装施工巨型圆环形曲梁（5），放射状的连系梁（7）两端连接观光塔塔身（12）和巨型圆环形曲梁（5），形成圆环状观光平台；

第四步：在桥面安装桥面构筑物（8），种植花草，形成生态桥面；所述桥面构筑物（8）包括施工花坛、藤蔓廊架、花盆和亭子；

第五步：进行观光塔楼内部装潢，安装电梯，安装栏杆和路灯，建造大跨径人行景观斜拉桥，接待游客，投入运营。