CN114351566A - 环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法 - Google Patents

环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法 Download PDF

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CN114351566A CN202210004821.7A CN202210004821A CN114351566A CN 114351566 A CN114351566 A CN 114351566A CN 202210004821 A CN202210004821 A CN 202210004821A CN 114351566 A CN114351566 A CN 114351566A
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Abstract

本发明公开了环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：S1.施工桩基承台基础，桩基承台基础包括第一桩基承台，第二桩基承台和第三桩基承台；S2.搭设胎架，在环形桥面的位置搭设用于临时支撑环形桥面的若干环形分隔设置的第一胎架，在环形桥面中部搭设用于临时支撑桥塔的第二胎架；S3.桥面施工，将桥塔一端固接在第二桩基承台上，另一端支撑于第二胎架上；对环形桥面进行施工张拉分析，进行预起拱；将在工厂预制成型的预制箱梁搭建于第一胎架上，拼装连接形成环形桥面；S4.形成体系，安装悬挂索，背索及缆风稳定索，S5.桥面附属构件施工。本发明施工得到的斜拉桥结构稳定，可适用于地形地质复杂的区域。

Description

环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法
技术领域
本发明涉及桥梁结构技术领域，具体为环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法。
背景技术
一般钢箱梁人行桥主梁跨越能力有限，均需要在结构下增加墩柱来支撑，特别是在景观好的位置，增加墩柱会破坏景观。
斜拉桥又称斜张桥，按梁所用的材料不同可分为钢斜拉桥、结合梁斜拉桥和混凝土梁斜拉桥。斜拉桥主要由索塔、主梁、斜拉索组成，是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁，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。斜拉桥是一种自锚式体系。现有的斜拉桥在地形地质复杂的情况下不便于施工。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，施工得到的斜拉桥结构稳定，可适用于地形地质复杂的区域。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明公开了环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，所述的斜拉桥包括环形桥面、桩基承台基础、桥塔、悬挂索、缆风稳定索及背索，所述的桥塔倾斜设置在环形桥面中部，施工方法包括以下步骤：
S1.施工桩基承台基础
施工桩基承台基础，桩基承台基础包括第一桩基承台，第二桩基承台和第三桩基承台；第一桩基承台位于环形桥面中部下方，用于支撑桥塔；第二桩基承台位于环形桥面边缘下方，用于安装缆风稳定索；第三桩基承台位于环形桥面外部，用于安装背索。
S2.搭设胎架
在环形桥面的位置搭设用于临时支撑环形桥面的若干环形分隔设置的第一胎架，在环形桥面中部搭设用于临时支撑桥塔的第二胎架。
S3.桥面施工
将桥塔一端固接在第二桩基承台上，另一端支撑于第二胎架上；对环形桥面进行施工张拉分析，进行预起拱；将在工厂预制成型的预制箱梁搭建于第一胎架上，拼装连接形成环形桥面。
S4.形成体系
安装悬挂索，悬挂索的一端固定于环形桥面上，另一端固定于桥塔的上部；然后将桥塔张拉至背索安装位，销接背索，所述的背索的一端固定于桥塔的上部，另一端固定至第三桩基承台上；落桥后安装缆风稳定索，调整张拉缆风稳定索至成桥线形，所述的缆风稳定索一端固定于环形桥面下方，另一端固定至第二桩基承台上。
S5.桥面附属构件施工
拆除第一胎架和第二胎架，进行环形桥面的附属构件施工。
优选的，所述的桥塔侧边一体成型一斜柱，环形桥面上安装一连系梁，所述的连系梁与环形桥面位于同一平面上，所述的斜柱固定于连系梁下，所述的连系梁一端固定于环形桥面上，一端固定于桥塔上；步骤S3中拼装形成环形桥面时，环形桥面通过连系梁及斜柱与桥塔形成一体。
进一步的，所述的桥塔与环形桥面呈倾斜角α设置，70°≤α≤85°，所述的斜柱与桥塔间形成一V型夹角β，30°≤β≤40°，且斜柱的倾斜方向与桥塔的倾斜方向相反。
优选的，所述的桥塔及斜柱为一体且中空结构，桥塔及斜柱内壁设置有栓钉，步骤S4 中，先往桥塔及连系梁内灌注混凝土，使斜柱中部填满混凝土，桥塔中部灌入混凝土的高度高于环形桥面，然后再安装悬挂索。
其中，环形桥面设置若干标准断面、两个标准断面加强区、一个特殊断面区及若干环梁，所述的若干标准断面首尾相接拼装形成带中部缺口的环形，中部缺口处设置特殊断面区，特殊断面区与标准断面的两端通过所述的标准断面加强区连接。所述的标准断面为中空的第一预制箱梁，所述的标准断面加强区为中空的第二预制箱梁，第二预制箱梁的厚度大于第一预制箱梁的厚度，所述的特殊断面区为实心结构的第三预制箱梁，所述的连系梁搭接于第三预制箱梁上。在工厂预制若干标准断面、两个标准断面加强区、一个特殊断面区，验收完成后，运送至现场，吊装至第一胎架上，拼装焊接成整体，在环形桥面圆环周向施工环梁，使环梁连接标准断面、标准断面加强区及特殊断面区。
进一步的，所述的悬挂索、缆风稳定索及背索的端部均设置有调节端索头，所述的环形桥面上设置有上连接耳板及下连接耳板，所述的桥塔上设置有锥形耳板及桥塔连接耳板，所述的锥形耳板包括耳板连接部及位于耳板连接部底端的若干下突部，所述的耳板连接部固定在桥塔上，所述的下突部上设置与悬挂索连接的销轴孔。所述的悬挂索的一端与销轴孔通过关节轴承连接，另一端与上连接耳板通过关节轴承连接；所述的缆风稳定索一端与下连接耳板通过关节轴承连接，另一端固定于第二桩基承台上；所述的背索的一端与桥塔连接耳板通过关节轴承连接，另一端固定至第三桩基承台上。
其中，设定环形桥面为底面，塔桥上部与悬挂索连接部位为锥形顶点，悬挂索与锥形顶点连接形成正圆锥形。以经过任一悬挂索作一相切于圆锥的投影平面，锥形耳板下突部由该投影面沿悬挂索轴线法向方向投影至锥形面上形成；锥形耳板的耳板连接部的下边线与该悬挂索垂直，所述的销轴孔为各悬挂索轴线与下边线的交点。
优选的，所述的悬挂索设置9条，相邻悬挂索之间的夹角为30°，9条悬挂索位于整个锥形240度圆周位置，所述的背索位于余下120度圆周位置的中部位置，背索中部设置拉索分离器。
进一步的，步骤S5中还包括进行防雷接地设置，以桥塔作为接闪器，第二桩基承台作为接地处，设置导体钢筋由第二桩基承台接入桩基内与桩内主钢筋双面焊接，焊接长度不小于150mm。
进一步的，还包括步骤S6：阻尼测试，在所述的桥塔内部及环形桥面内布设有若干调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器的启动加速度小于0.05m/s2，调谐质量阻尼器的质量块上布设加速度传感器，实时监测调谐质量阻尼器的运行情况。
由于采用了上述结构，本发明具有如下有益效果：
1、本发明施工得到的斜拉桥结构稳定，可以拓宽桥梁节点的类别范畴，增加桥梁的跨越能力，在地形地质复杂情况下依然适用。
2、本发明采用梁、塔、索组合形成多锚固空间体系，保证桥梁结构的优美线形，而且不需要墩柱(悬浮式)情况下可以减少现状景观的破坏，更加容易融入周边环境。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的主视图。
图3是图2的俯视示意图。
图4环形桥面的俯视示意图。
图5是各节点构成正圆锥形的示意图。
图6是斜柱与桥塔的示意图。
图7是图6中的B-B剖面示意图。
图8是桥塔的局部立体示意图。
图9是环形桥面与悬挂索的连接示意图。
图10是缆风稳定索的连接示意图。
图11是背索及悬挂索与桥塔的连接示意图。
图12是背索与第三桩基承台的连接示意图。
图13是锥形耳板线型投影平面示意图。
图14是图5中C处放大示意图。
图15是锥形耳板的俯视示意图。
图16是本发明的施工过程示意图。
图17是本发明的桥塔接地保护设计图。
图18是本发明的应用场景图。
主要组件符号说明：
1：环形桥面，11：标准断面，12：标准断面加强区，13：特殊断面区，14：环梁，15：上连接耳板，16：下连接耳板，2：桩基承台基础，21：第一桩基承台，22：第二桩基承台， 23：第三桩基承台，3：桥塔，31：栓钉，32：加劲板，33：封口盖，34：锥形耳板，341：耳板连接部，342：下突部，343：销轴孔，35：桥塔连接耳板，4：悬挂索，5：缆风稳定索，6：背索，61：拉索分离器，7：斜柱，8：连系梁，9：混凝土，10：调节端索头，20：导体钢筋，30：主钢筋，40：第一胎架，50：第二胎架。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述。
本发明公开了环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法。如图1～3所示，设计得到的斜拉桥包括：环形桥面1、桩基承台基础2、桥塔3、悬挂索4、缆风稳定索5、背索6、斜柱7、连系梁8。
桩基承台基础2包括第一桩基承台21，第二桩基承台22和第三桩基承台23。第一桩基承台21位于环形桥面1中部下方，第二桩基承台22位于环形桥面1边缘下方，第三桩基承台23位于环形桥面1外部。
结合图2所示，连系梁8与环形桥面1位于同一平面上，连系梁8一端固定于桥塔3上，一端固定于环形桥面1上。
如图4所示，环形桥面1包括若干标准断面11、两个标准断面加强区12、一个特殊断面区13及若干环梁14。若干标准断面11首尾相接拼装形成带中部缺口的环形，中部缺口处设置特殊断面区13，特殊断面区13与标准断面11的两端通过标准断面加强区12连接。标准断面11为中空的第一预制箱梁，标准断面加强区12为中空的第二预制箱梁，第二预制箱梁的厚度大于第一预制箱梁的厚度，特殊断面区13为实心结构的第三预制箱梁。连系梁8搭接于第三预制箱梁上。环梁14沿环形桥面环绕连接标准断面13、标准断面加强区 12及特殊断面区13。
如图2所示，桥塔3倾斜设置在环形桥面1中部，桥塔3的底部固定在第一桩基承台21上。桥塔3与环形桥面1呈倾斜角α设置，70°≤α≤85°，本实施例中α＝80°。如图 5所示，设定环形桥面1为底面，塔桥3上部与悬挂索4连接部位为锥形顶点，悬挂索4与锥形顶点连接形成正圆锥形。
斜柱7一端固定于第一桩基承台21上，一端固定于环形桥面1下方。斜柱7与桥塔3间形成一V型夹角β，30°≤β≤40°，本实施例中β＝38°。斜柱7的倾斜方向与桥塔3 的倾斜方向相反，即图中斜柱为相对于竖直面A向右倾斜，桥塔相对于竖直面A向左倾斜。
如图6所示，斜柱7与桥塔3为一体成型的中空结构：桥塔3中部灌入混凝土9，灌入混凝土9的高度高于环形桥面1。灌入混凝土9的目的在于提高桥塔的强度，一般灌入混凝土9的高度约为桥塔3高度的一半。斜柱7中部填满混凝土9。如图7所示，桥塔3及斜柱 7的混凝土区段的内壁设置栓钉31。设置栓钉31使得混凝土和钢结构联系成一体，形成组合截面。结合图8所示，桥塔3内部设置有若干加劲板32，其中两组加劲板32之间设置有封口盖33，封口盖33内对应的桥塔内腔安装有调谐质量阻尼器(图中未示出)。
如图2示，悬挂索4环绕于环形桥面1排列，悬挂索4的一端固定于环形桥面1上，另一端固定于桥塔3的上部。缆风稳定索5一端固定于环形桥面1下方，另一端固定至第二桩基承台22上。背索6一端固定于桥塔3的上部，另一端固定至第三桩基承台23上。背索6中部设置有拉索分离器61，背索6与环形桥面1的倾斜角γ，则35°≤γ≤45°，本实施例中γ＝38°。
如图9～图15所示，悬挂索4、缆风稳定索5、背索6的端部均设置有调节端索头10。环形桥面1上设置有上连接耳板15及下连接耳板16。桥塔3上设置有锥形耳板34及桥塔连接耳板35。锥形耳板34包括耳板连接部341及位于耳板连接部底端的若干下突部342，耳板连接部341固定在桥塔3上，下突部342上设置与悬挂索4连接的销轴孔343。
如图16所示，本发明的施工方法包括以下步骤：
S1.施工桩基承台基础
如图16a示，首先施工桩基承台基础2，承台基坑采用放坡开挖，基坑边坡采用喷砼支护，喷射15cm厚C20混凝土，基坑顶和基坑底设置砌砖排水沟。第一桩基承台21位于环形桥面中部下方，用于支撑桥塔3。第二桩基承台22位于环形桥面边缘下方，用于安装缆风稳定索5。第三桩基承台23位于环形桥面外部，用于安装背索6。
S2.搭设胎架
如图16b所示，在环形桥面1的位置搭设用于临时支撑环形桥面1的若干环形分隔设置的第一胎架40，在环形桥面1中部搭设用于临时支撑桥塔3的第二胎架50。
S3.桥面施工
如图16c所示，将桥塔3一端固接在第二桩基承台22上，另一端支撑于第二胎架50上。对环形桥面1进行施工张拉分析，进行预起拱。
在工厂预制若干标准断面11、两个标准断面加强区12、一个特殊断面区13，验收完成后，运送至现场，吊装至第一胎架40上，拼装焊接成整体，在环形桥面1圆环周向施工环梁14，使环梁14连接标准断面11、标准断面加强区12及特殊断面区13。安装连系梁8，将连系梁8一端搭接固定在特殊断面区13，另一端固定在桥塔3上。将斜柱7的一端与特殊断面区13固定，使斜柱7、连系梁8及桥塔3形成一体。
S4.形成体系
结合图6所示，往桥塔3及连系梁8内灌注混凝土，使斜柱中部填满混凝土，桥塔3中部灌入混凝土的高度高于环形桥面1。
如图13所示，以经过任一悬挂索4作一相切于圆锥的投影平面abcd，在悬挂索4待安装锥形耳板34的高度定义一个销轴系统点S，N为投影平面abcd上过销轴系统点的法向量。如图14、15所示，锥形耳板34的下突部342由该投影面沿悬挂索轴线法向方向投影至锥形面上形成，锥形耳板34的耳板连接部341的下边线t与该悬挂索垂直，销轴孔343为各悬挂索轴线与下边线t的交点。
将锥形耳板34预先设计成型并固定于桥塔3上，桥塔连接耳板35固定于锥形耳板34 上方的桥塔3上。结合图4所示，悬挂索4设置9条，相邻悬挂索4之间的夹角为30°，9 条悬挂索4位于整个锥形240度圆周位置，背索6位于余下120度圆周位置的中部位置，背索6中部设置拉索分离器61。
如图16d所示，安装悬挂索4，悬挂索4的一端与销轴孔343通过关节轴承连接，另一端与上连接耳板15通过关节轴承连接。
然后将桥塔张拉至背索安装位，销接背索6。背索6的一端与桥塔连接耳板35通过关节轴承连接，另一端固定至第三桩基承台23上。
如图16e所示，落桥后安装缆风稳定索5，调整张拉缆风稳定索5至成桥线形，缆风稳定索5一端与下连接耳板16通过关节轴承连接，另一端固定于第二桩基承台22上。
S5.桥面施工
如图16f所示，拆除第一胎架40和第二胎架50，进行环形桥面1的附属构件施工，如桥面铺装，桥边缘拦杆施工。
如图17所示，进行防雷接地设置，以桥塔3作为接闪器，第二桩基承台22作为接地处，设置导体钢筋20由第二桩基承台22接入桩基内与桩内主钢筋30双面焊接，焊接长度不小于150mm。
S6.阻尼测试
桥塔3内部及环形桥面1内布设有若干调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器的启动加速度小于0.05m/s2。大桥监测系统中设置调谐质量阻尼器的监测模块，在调谐质量阻尼器的质量块上布设加速度传感器，实时监测调谐质量阻尼器的运行情况，定期查看阻尼器的振动频率是否在±％的误差范围内。如发现异常，应及时进行维修检查。
采用本发明施工方法，将环形桥面1与桥塔3、悬挂索4、缆风稳定索5、背索6构件组合形成稳定的空间体系，可适用于地形复杂的山崖边缘上，如图18所示，既能够保证桥梁的结构稳定，又能够保证结构的优美线形，而且不需要墩柱情况下可以减少现状景观的破坏，适用范围广。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的斜拉桥包括环形桥面、桩基承台基础、桥塔、悬挂索、缆风稳定索及背索，所述的桥塔倾斜设置在环形桥面中部，施工方法包括以下步骤：
S1.施工桩基承台基础
施工桩基承台基础，桩基承台基础包括第一桩基承台，第二桩基承台和第三桩基承台；第一桩基承台位于环形桥面中部下方，用于支撑桥塔；第二桩基承台位于环形桥面边缘下方，用于安装缆风稳定索；第三桩基承台位于环形桥面外部，用于安装背索；
S2.搭设胎架
在环形桥面的位置搭设用于临时支撑环形桥面的若干环形分隔设置的第一胎架，在环形桥面中部搭设用于临时支撑桥塔的第二胎架；
S3.桥面施工
将桥塔一端固接在第二桩基承台上，另一端支撑于第二胎架上；对环形桥面进行施工张拉分析，进行预起拱；将在工厂预制成型的预制箱梁搭建于第一胎架上，拼装连接形成环形桥面；
S4.形成体系
安装悬挂索，悬挂索的一端固定于环形桥面上，另一端固定于桥塔的上部；然后将桥塔张拉至背索安装位，销接背索，所述的背索的一端固定于桥塔的上部，另一端固定至第三桩基承台上；落桥后安装缆风稳定索，调整张拉缆风稳定索至成桥线形，所述的缆风稳定索一端固定于环形桥面下方，另一端固定至第二桩基承台上；
S5.桥面附属构件施工
拆除第一胎架和第二胎架，进行环形桥面的附属构件施工。
2.如权利要求1所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的桥塔侧边一体成型一斜柱，环形桥面上安装一连系梁，所述的连系梁与环形桥面位于同一平面上，所述的斜柱固定于连系梁下，所述的连系梁一端固定于环形桥面上，一端固定于桥塔上；步骤S3中拼装形成环形桥面时，环形桥面通过连系梁及斜柱与桥塔形成一体。
3.如权利要求2所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的桥塔与环形桥面呈倾斜角α设置，70°≤α≤85°，所述的斜柱与桥塔间形成一V型夹角β，30°≤β≤40°，且斜柱的倾斜方向与桥塔的倾斜方向相反。
4.如权利要求2或3所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的桥塔及斜柱为一体且中空结构，桥塔及斜柱内壁设置有栓钉，步骤S4中，先往桥塔及连系梁内灌注混凝土，使斜柱中部填满混凝土，桥塔中部灌入混凝土的高度高于环形桥面，然后再安装悬挂索。
5.如权利要求1所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，环形桥面设置若干标准断面、两个标准断面加强区、一个特殊断面区及若干环梁，所述的若干标准断面首尾相接拼装形成带中部缺口的环形，中部缺口处设置特殊断面区，特殊断面区与标准断面的两端通过所述的标准断面加强区连接；
所述的标准断面为中空的第一预制箱梁，所述的标准断面加强区为中空的第二预制箱梁，第二预制箱梁的厚度大于第一预制箱梁的厚度，所述的特殊断面区为实心结构的第三预制箱梁，所述的连系梁搭接于第三预制箱梁上；
在工厂预制若干标准断面、两个标准断面加强区、一个特殊断面区，验收完成后，运送至现场，吊装至第一胎架上，拼装焊接成整体，在环形桥面圆环周向施工环梁，使环梁连接标准断面、标准断面加强区及特殊断面区。
6.如权利要求1所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的悬挂索、缆风稳定索及背索的端部均设置有调节端索头，所述的环形桥面上设置有上连接耳板及下连接耳板，所述的桥塔上设置有锥形耳板及桥塔连接耳板，所述的锥形耳板包括耳板连接部及位于耳板连接部底端的若干下突部，所述的耳板连接部固定在桥塔上，所述的下突部上设置与悬挂索连接的销轴孔；
所述的悬挂索的一端与销轴孔通过关节轴承连接，另一端与上连接耳板通过关节轴承连接；所述的缆风稳定索一端与下连接耳板通过关节轴承连接，另一端固定于第二桩基承台上；所述的背索的一端与桥塔连接耳板通过关节轴承连接，另一端固定至第三桩基承台上。
7.如权利要求6所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，设定环形桥面为底面，塔桥上部与悬挂索连接部位为锥形顶点，悬挂索与锥形顶点连接形成正圆锥形；
以经过任一悬挂索作一相切于圆锥的投影平面，锥形耳板下突部由该投影面沿悬挂索轴线法向方向投影至锥形面上形成；锥形耳板的耳板连接部的下边线与该悬挂索垂直，所述的销轴孔为各悬挂索轴线与下边线的交点。
8.如权利要求6所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述的悬挂索设置9条，相邻悬挂索之间的夹角为30°，9条悬挂索位于整个锥形240度圆周位置，所述的背索位于余下120度圆周位置的中部位置，背索中部设置拉索分离器。
9.如权利要求6所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，步骤S5中还包括进行防雷接地设置，以桥塔作为接闪器，第二桩基承台作为接地处，设置导体钢筋由第二桩基承台接入桩基内与桩内主钢筋双面焊接，焊接长度不小于150mm。
10.如权利要求1所述的环形悬浮式桥面中置斜塔多锚固体系斜拉桥的施工方法，其特征在于，还包括步骤S6：阻尼测试，在所述的桥塔内部及环形桥面内布设有若干调谐质量阻尼器，调谐质量阻尼器的启动加速度小于0.05m/s2，调谐质量阻尼器的质量块上布设加速度传感器，实时监测调谐质量阻尼器的运行情况。
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