CN115287998B - 一种异形斜拉桥结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种异形斜拉桥结构及其施工方法，包括桥主梁、桩基组件、主桥塔、次桥塔、主跨斜拉索以及边跨背索。本发明通过设置独特的异形结构形式的主桥塔和次桥塔，主桥塔包括主塔柱和次塔柱，通过将主塔柱自所述塔座的顶部朝向主跨梁斜向上延伸设置，形成倾斜设置的主塔柱形式，将次塔柱设置成弯折状，将次桥塔设置成折线型，能够提高整桥的景观性，并且可以将主桥塔设置在远离建筑群一岸，减小对建筑群的视觉干扰。此外，通过设置主桥塔、次桥塔以及在主桥塔的两侧分别设置主跨斜拉索和边跨背索，使得整个桥塔结构受力完整，保证整桥的安全稳定。

Description

一种异形斜拉桥结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及斜拉桥技术领域，尤其涉及一种异形斜拉桥结构及其施工方法。

背景技术

桥梁通常分为简支梁桥、拱桥、斜拉桥及悬索桥四种桥型，而斜拉桥作为一种拉索体系承重的桥梁，比梁桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。

其中，大跨径斜拉桥的桥塔结构形式有多种，桥塔呈双柱式、H形、宝石形、A形或倒Y形等，这些结构形式通常是采用直立的形式，这些直线塔虽然便于施工，能够满足斜拉桥受力平衡，但是全桥的景观效果差，结构过于单调，无法满足现代城市景观桥的需要，另外，在某些需要限高区域，直立式桥塔占据过多空间高度，影响视野和景观效果。

鉴于此，有必要提出一种异形斜拉桥结构及其施工方法以解决或至少缓解上述缺陷。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种异形斜拉桥结构及其施工方法，以解决现有斜拉桥通常采用直立桥塔的形式，结构过于单调，无法满足现代城市景观桥的需要，在某些需要限高区域，直立式桥塔占据过多空间高度，影响视野和景观效果的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种异形斜拉桥结构，包括桥主梁、桩基组件、主桥塔、次桥塔、主跨斜拉索以及边跨背索；其中，

所述桥主梁包括沿自身延伸方向相对设置的第一端和第二端；

所述桩基组件包括用于支撑所述第一端的第一桩基和用于支撑所述第二端的第二桩基；

所述主桥塔包括第一桥墩和固定设于所述第一桥墩顶部的第一塔柱；其中，所述第一桥墩将所述桥主梁划分为主跨梁和靠近所述第一端的边跨梁；所述第一塔柱包括成对设置的主塔柱和成对设置的次塔柱；其中，

所述主塔柱自所述第一桥墩的顶部以朝向所述第二端的方向斜向上延伸，连接并超出所述主跨梁；所述次塔柱和所述主塔柱一一对应布设，所述次塔柱设于所述主塔柱和所述第一端之间；所述次塔柱呈弯折状，所述次塔柱包括第一倾斜段和第二倾斜段；其中，所述第一倾斜段自所述第一桥墩的顶部朝向所述第一端斜向上延伸；所述第二倾斜段自所述第一倾斜段的顶端斜向下延伸与所述边跨梁连接；

所述次桥塔靠近所述桥主梁的所述第二端，所述次桥塔包括第二桥墩、第三桥墩和架设于所述第二桥墩和第三桥墩之间的第二塔柱；其中，所述第二桥墩和所述第三桥墩相对设于所述桥主梁的两侧，且所述第二桥墩靠近所述第二端；所述第二塔柱包括第三倾斜段和第四倾斜段，所述第三倾斜段自所述第二桥墩的顶部斜向上延伸，连接并超出所述桥主梁的顶部，所述第四倾斜段自所述第三倾斜段的顶端斜向下延伸，连接并超出所述桥主梁的底部与所述第三桥墩连接；

所述主跨斜拉索固定连接于所述主塔柱的顶部和所述主跨梁之间，所述边跨背索固定连接于所述主塔柱的顶部与所述次塔柱之间。

优选地，所述桥主梁包括沿纵桥向依次拼接的箱梁段和压重段，所述压重段固定设于所述第一桩基的顶部，所述箱梁段固定设于所述第二桩基的顶部，所述箱梁段的长度大于所述压重段的长度；其中，所述箱梁段包括边箱梁、桥面板以及多块用于加固所述边箱梁和所述桥面板的加固横板；其中，

所述边箱梁的数量为两个，两个所述边箱梁平行间隔设置且沿纵桥向延伸与所述压重段连接；所述边箱梁包括沿纵桥向拼接的等高段和变高段，所述等高段固定设于所述第二桩基的顶部，所述变高段拼接于所述等高段和所述压重段之间，所述变高段的高度自所述等高段朝向所述压重段逐渐增加，所述主跨斜拉索与所述边箱梁固定连接，所述第二塔柱与所述边箱梁固定连接；

所述桥面板设于两个所述边箱梁之间且沿纵桥向延伸与所述压重段连接，所述桥面板的侧边与对应的所述边箱梁连接；

多块所述加固横板沿纵桥向间隔地固定于所述桥面板的底部，所述加固横板的两端分别与对应的所述边箱梁固定连接。

优选地，所述桥主梁还包括多个用于供所述主跨斜拉索连接的锚拉板，多个所述锚拉板沿纵桥向间隔设于所述边箱梁上，所述锚拉板包括相对设置的固定端和连接端，所述固定端固定于所述边箱梁的顶部且朝向所述压重段，所述连接端与所述主跨斜拉索固定连接。

优选地，所述压重段包括箱体、多块纵隔板和横隔板，多块所述纵隔板沿纵桥向间隔的排布于所述箱体内，多块所述横隔板沿横桥向间隔的排布于所述箱体内，所述纵隔板和所述横隔板均与所述箱体固定连接，多块所述纵隔板与所述横隔板相交形成多个空槽，所述空槽内填充有压重材料。

优选地，所述主桥塔还包括开口朝下且倾斜设置的圆弧段，所述圆弧段固定设于所述主塔柱的顶部，所述圆弧段连接于两个成对的所述主塔柱之间，所述圆弧段相对所述桥主梁的倾斜角度和所述主塔柱相对所述桥主梁的倾斜角度一致。

优选地，所述主跨斜拉索的数量为多对，多对所述主跨斜拉索按第一间隔距离均匀地沿所述主塔柱的延伸方向排布，多对所述主跨斜拉索按第二间隔距离均匀地沿所述主跨梁均匀排布，以使所述主跨斜拉索呈放射状分布；所述边跨背索的数量为一对。

优选地，所述桥面板的平面轴线沿纵桥向为曲线，所述桥面板自中间向两侧设有横坡。

优选地，所述第一桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第三桩基、第一承台以及第一塔座，所述主桥塔固定设于所述第一塔座的顶部；所述第二桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第四桩基和第二承台，所述第三倾斜段固定设于所述第二承台的顶部；所述第三桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第五桩基、第三承台以及第二塔座，所述第四倾斜段固定设于所述第二塔座的顶部。

本发明还提供一种异形斜拉桥结构的施工方法，应用于如上述的一种异形斜拉桥结构，包括步骤：

S1，先后搭设桥主梁两端的钢栈桥以及桩基施工平台；

S2，施作第一桩基和第二桩基；

S3，施作第一桥墩、第二桥墩以及第三桥墩；在第一桥墩的上方施作主塔柱的下半段以及次塔柱的第一倾斜段；

S4，在第一桥墩和第一桩基之间搭设用于支撑次塔柱的钢管柱支架；其中，所述次塔柱的第二倾斜段分为两个部分施工，先不合龙；然后在第二桥墩和第三桥墩之间施作次桥塔；

S5，在第一桥墩附近搭设梁支架并施作和主桥塔相固结的第一桥主梁段；在第二桩基和第三桥墩之间搭设梁支架并施作第二桩基和第三桥墩之间的第二桥主梁段；

S6，拆除用于支撑次塔柱的钢管柱支架；拆除用于支撑第一桥主梁段的梁支架；

S7，在第一桥主梁段和第一桩基之间搭设梁支架并施作第三桥主梁段；然后将所述步骤S4中的第二倾斜段的两部分合龙，以构成完整的次塔柱；

S8，拆除用于支撑第三桥主梁段的钢管柱支架；

S9，搭设用于支撑主塔柱的钢管柱支架；

S10，布设用于拼接主塔柱的上段的拼装平台和胎膜架，然后采用卧拼法拼装主塔柱的上段；

S11，安装用于将主塔柱的上段从拼装平台转体至位于主塔柱的下段的延长线的转体系统；

S12，通过操作转体系统完成主塔柱的上段的转体拼接，以使主塔柱的上段和主塔柱的下段处于同一直线上；

S13，安装主塔柱与次塔柱之间的边跨背索，然后拆除转体系统；搭设主梁拼装支架平台，然后施作用于供第一部分的主跨斜拉索连接的第四桥主梁段；

S14，安装并张拉第一部分的主跨斜拉索，拆除用于支撑第四桥主梁段的梁支架以腾出通航孔；

S15，搭建第二桥主梁段和第四桥主梁段之间的梁支架，并安装剩余的第五桥主梁段，全桥合龙；

S16，安装并张拉第二部分主跨斜拉索，拆除用于支撑第五桥主梁段得到所述异形斜拉桥结构。

优选地，所述步骤S3和S4之间还包括步骤：

S31，在第一桩基的顶部施作压重段。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供一种异形斜拉桥结构及其施工方法，包括桥主梁、桩基组件、主桥塔、次桥塔、主跨斜拉索以及边跨背索。本发明通过设置独特的异形结构形式的主桥塔和次桥塔，将主塔柱自所述塔座的顶部朝向主跨梁斜向上延伸设置，形成倾斜设置的主塔柱形式，将次塔柱设置成弯折状，将次桥塔设置成折线型，能够提高整桥的景观性，并且可以将主桥塔设置在远离建筑群一岸，减小对建筑群的视觉干扰。其次，通过在主塔柱的两侧分别设置主跨斜拉索和边跨背索，主跨斜拉索为主跨梁提供多点弹性支撑，边跨背索为主跨斜拉索提供平衡支撑，从而形成完整的结构受力体系。通过设置主桥塔、次桥塔以及在主桥塔的两侧分别设置主跨斜拉索和边跨背索，使得整个桥塔结构受力完整，保证整桥的安全稳定，通过将主跨斜拉索设置成放射索面布置提高短索长度提高疲劳受力性能，通过将主塔柱朝向第二端倾斜降低长索长度降低垂度影响，让主跨斜拉索的索长区间更加合理，优化斜拉索群受力。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明一个实施例中的整体结构的侧视图；

图2为本发明一个实施例中的整体结构的俯视图；

图3为本发明一个实施例中的主桥塔的侧视图；

图4为本发明一个实施例中的主桥塔的正视图；

图5为本发明一个实施例中的压重段的俯视图；

图6为本发明一个实施例中的压重段的侧视图；

图7为本发明一个实施例中的桥主梁的侧视图；

图8为图7中沿B-B方向的截面示意图；

图9为图7中沿C-C方向的截面示意图；

图10为图7中沿D-D方向的截面示意图；

图11为本发明一个实施例中的步骤S11对应的结构示意图；

图12为本发明一个实施例中的步骤S12对应的结构示意图。

本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

10、桥主梁；110、主跨梁；120、边跨梁；130、箱梁段；131、边箱梁；1311、等高段；1312、变高段；132、桥面板；133、加固横板；140、压重段；141、箱体；142、纵隔板；143、横隔板；144、空槽；150、锚拉板；151、固定端；152、连接端；20、桩基组件；210、第一桩基；220、第二桩基；30、主桥塔；310、第一桥墩；311、第三桩基；312、第一承台；313、第一塔座；320、第一塔柱；321、主塔柱；322、次塔柱；3221、第一倾斜段；3222、第二倾斜段；330、圆弧段；40、次桥塔；410、第二桥墩；411、第二承台；412、第四桩基；420、第三桥墩；421、第五桩基；422、第三承台；423、第二塔座；430、第二塔柱；431、第三倾斜段；432、第四倾斜段；50、主跨斜拉索；60、边跨背索；70、防护组件；710、风翼；80、转体系统；810、卷扬机拉索；820、铰接杆。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

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的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅附图1-10，本发明提供的一实施例中的一种异形斜拉桥结构，包括桥主梁10、桩基组件20、主桥塔30、次桥塔40、主跨斜拉索50以及边跨背索60；其中，所述桥主梁10包括沿自身延伸方向相对设置的第一端和第二端；其中，为了便于位置的界定，本申请将桥主梁10的两端定义为第一端和第二端，例如，一座横跨南北两岸的桥梁，可以将第一端定义为南岸端，第二端可以定义为北岸端。

所述桩基组件20包括用于支撑所述第一端的第一桩基210和用于支撑所述第二端的第二桩基220；所述主桥塔30包括第一桥墩310和固定设于所述第一桥墩310顶部的第一塔柱320；其中，所述第一桥墩310将所述桥主梁10划分为主跨梁110和靠近所述第一端的边跨梁120。需要注意的是，为了便于后续相对位置的描述并结合桥梁领域实际，本申请用第一桥墩310，例如可以是第一桥墩310的竖向中心轴线将桥主梁10划分为主跨梁110和靠近第一端的边跨梁120。其次，为避免主桥塔30影响靠近第二端建筑群的视野，提高全桥的观景效果，主桥塔30的位置可以设置为远离第二端的位置。

所述第一塔柱320包括成对设置的主塔柱321和成对设置的次塔柱322；其中，成对的主塔柱321和次塔柱322可以相对地设置于桥主梁10的两侧，每一对主塔柱321包括两根相对设置于桥主梁10两侧的主塔柱321，每一对次塔柱322包括两根相对设置于桥主梁10两侧的次塔柱322；所述主塔柱321自所述第一桥墩310的顶部以朝向所述第二端的方向斜向上延伸，连接并超出所述主跨梁110；所述次塔柱322和所述主塔柱321一一对应布设，所述次塔柱322设于所述主塔柱321和所述第一端之间；所述次塔柱322呈弯折状，所述次塔柱322包括第一倾斜段3221和第二倾斜段3222；其中，所述第一倾斜段3221自所述第一桥墩310的顶部朝向所述第一端斜向上延伸；所述第二倾斜段3222自所述第一倾斜段3221的顶端斜向下延伸与所述边跨梁120连接。

值得本领域技术人员应当注意的是，目前世界范围内大部分的斜拉桥主塔塔形均为H形、钻石形、A形、倒Y形或独柱形等直线塔，这些直线塔虽然便于施工，能够满足斜拉桥受力平衡，但是全桥的景观效果差，结构过于单调，无法满足现代城市景观桥的需要，另外，在某些需要限高区域，直立式桥塔占据过多空间高度，影响视野和景观效果。本发明实施例中通过设置异形结构形式的主塔柱321和次塔柱322，主塔柱321朝向自所述第一桥墩310的顶部以朝向所述第二端的方向斜向上延伸，连接并超出所述主跨梁110，次塔柱322呈弯折状，次塔柱322包括第一倾斜段3221和第二倾斜段3222，其中，次塔柱322的结构形状还可以根据实际需要设定，例如可以是折线形式、圆弧式、直线式。需要注意的是，由于主塔柱321朝向主跨梁110倾斜设置，此时需要在主塔柱321的背面和次塔柱322之间设置边跨背索60，用以平衡主塔柱321倾斜产生的力矩，使得整桥处于平衡稳定状态。另外，在一较佳实施例中，可以将主桥塔30设置在远离建筑群的一侧，从而减小对建筑群的视觉干扰，维持建筑群的开阔视野，倾斜的主塔柱321与建筑倾斜方向对应，与建筑群共同形成连续向上的城市天际线，成为鲜明的城市雕塑。

所述次桥塔40靠近所述桥主梁10的所述第二端，所述次桥塔40包括第二桥墩410、第三桥墩420和架设于所述第二桥墩410和第三桥墩420之间的第二塔柱430；其中，所述第二桥墩410和所述第三桥墩420相对设于所述桥主梁10的两侧，且所述第二桥墩410靠近所述第二端；所述第二塔柱430包括第三倾斜段431和第四倾斜段432，所述第三倾斜段431自所述第二桥墩410的顶部斜向上延伸，连接并超出所述桥主梁10的顶部，所述第四倾斜段432自所述第三倾斜段431的顶端斜向下延伸，连接并超出所述桥主梁10的底部与所述第三桥墩420连接。

值得注意的是，通过在靠近所述桥梁的第二端设置折线型次桥塔40，能够将主跨梁110靠近第二端的受力体系支撑在次桥塔40处，使得整体结构受力体系完整，保证整桥的安全稳定，其次，通过将次桥塔40设置成折线型，在加强整桥结构的基础上还能够进一步丰富整桥的异形结构形式，提高整体景观效果。

所述主跨斜拉索50固定连接于所述主塔柱321的顶部和所述主跨梁110之间，所述边跨背索60固定连接于所述主塔柱321的顶部与所述次塔柱322之间。通过在主塔柱321的两侧分别设置主跨斜拉索50和边跨背索60，主跨斜拉索50为主跨梁110提供多点弹性支撑，边跨背索60为主跨斜拉索50提供平衡支撑，从而形成完整的结构受力体系。

其中，作为一较佳的实施例，边跨背索60的顶端固定于主塔柱321的顶部，与主跨斜拉索50的顶端相对应的设置，边跨背索60的下端锚固于第一倾斜段3221和第二倾斜段3222的过渡连接处，使得边跨背索60的上锚点和下锚点以及第二倾斜段3222的下部固定点三点一线设置，如此能够优化受力结构。

作为较佳的示例，提供一种折线型塔柱形式，其中，主塔柱321与铅垂线夹角可以设置为25°，其倒向桥梁主跨梁110方向的倾斜角度根据塔高、索力和景观桥需求等实际情况变化。第一倾斜段3221与铅垂线的夹角可以设置为57°，第二倾斜段3222与铅垂线夹角可以设置为60°。通过将次塔柱322设置呈第一倾斜段3221和第二倾斜段3222的形式，能够进一步地提高整桥的景观性。

本发明实施例提供的异形斜拉桥结构，通过设置独特的异形结构形式的主桥塔30和次桥塔40，将主塔柱321自所述塔座的顶部朝向主跨梁110斜向上延伸设置，形成倾斜设置的主塔柱321形式，将次塔柱322设置成弯折状，将次桥塔40设置成折线型，能够提高整桥的景观性，并且可以将主桥塔30设置在远离建筑群一岸，减小对建筑群的视觉干扰。此外，通过设置主桥塔30、次桥塔40以及在主桥塔30的两侧分别设置主跨斜拉索50和边跨背索60，使得整个桥塔结构受力完整，保证整桥的安全稳定。

作为本发明一较佳的实施方式，所述桥主梁10包括沿纵桥向依次拼接的箱梁段130和压重段140，所述压重段140固定设于所述第一桩基210的顶部，所述箱梁段130固定设于所述第二桩基220的顶部且朝向所述压重段140，所述箱梁段130的长度大于所述压重段140的长度；其中，所述箱梁段130包括边箱梁131、桥面板132以及多块用于加固所述边箱梁131和所述桥面板132的加固横板133；其中，

所述边箱梁131的数量为两个，两个所述边箱梁131平行间隔设置且沿纵桥向延伸与所述压重段140连接；所述边箱梁131包括沿纵桥向拼接的等高段1311和变高段1312，所述等高段1311固定设于所述第二桩基220的顶部，所述变高段1312拼接于所述等高段1311和所述压重段140之间，所述变高段1312的高度自所述等高段1311朝向所述压重段140逐渐增加，所述主跨斜拉索50与所述边箱梁131固定连接，所述第二塔柱430与所述边箱梁131固定连接。值得说明的是，本申请实施例所指的变高段1312的高度即为梁的厚度，具体可以参考附图7所示，纵桥向为桥主梁10的延伸方向。

所述桥面板132设于两个所述边箱梁131之间且沿纵桥向延伸与所述压重段140连接，所述桥面板132的侧边与对应的所述边箱梁131连接；可以理解的是，桥面板132具有相对的两侧，每一侧均与对应的边箱梁固定连接。

多块所述加固横板133沿纵桥向间隔地固定于所述桥面板132的底部，所述加固横板133的两端分别与对应的所述边箱梁131固定连接。可以理解的是，加固横板133具有沿自身延伸方向延伸的两端，分别与对应的边箱梁131连接，从而对边箱梁131和桥面板132进行加固。

值得说明的是，所述箱梁段130的等高段1311为桥梁的等截面段，截面高度保持不变；所述箱梁段130的变高段1312为桥梁的变截面段，在本实施例中，由于边跨背索60的锚固端靠近桥梁支座位置，因此将主梁本体靠近第一端的高度设置为逐渐加高的形式，用以增强桥梁支座处的结构强度和刚度，所述变高段1312的高度沿所述等高段1311朝向所述变高段1312的方向逐渐增加，越靠近支座处，截面高度越大。

值得注意的是，由于采用双边箱梁110做主要承重，而所述桥面板20固定于所述双边箱梁110之间，故所述桥面板20的底面可以设置成开放式结构，为了保持截面形状，增强两个所述边箱梁110之间的横向刚度，因此在所述等高段120沿纵桥向均间隔设置有所述加固横板133。如此形成的桥主梁结构可同时兼顾设计标高和桥下净空，且所述边箱梁110与所述桥面板20各自分别受力，结构不易发生疲劳破坏。

作为一较佳的实施方式，所述桥主梁10还包括多个用于供所述主跨斜拉索50连接的锚拉板150，多个所述锚拉板150沿所述纵桥向间隔设于所述边箱梁131上，所述锚拉板150包括相对设置的固定端151和连接端152，所述固定端151与所述边箱梁131固定连接，所述连接端152与所述主跨斜拉索50固定连接。进一步地，所述锚拉板150用于供主跨斜拉索50的下端连接，多个所述锚拉板150沿所述纵桥向间隔设于所述边箱梁131上，所述锚拉板150的固定端可通过焊接、螺栓与所述边箱梁131固定连接，本领域技术人员可以根据具体需要设定。在一较优的实施例中，考虑到整个主梁结构为钢结构，所述桥面板132的侧边通过焊接与所述边箱梁131连接，其是钢结构中常见的连接手段，在此不作赘述。

作为一较佳的实施方式，所述压重段140包括箱体141、多块纵隔板142和横隔板143，多块所述纵隔板142沿纵桥向间隔的排布于所述箱体141内，多块所述横隔板143沿横桥向间隔的排布于所述箱体141内，所述纵隔板142和所述横隔板143均与所述箱体141固定连接，多块所述纵隔板142与所述横隔板143相交形成多个空槽144，所述空槽144内填充有压重材料。

本领域技术人员应当理解的是，纵隔板142和横隔板143的数量应当根据实际需要设定，纵隔板142和横隔板143能够加强箱体141结构强度和刚度，较优的，采用钢盒结构，是因为全桥主梁10都采用钢结构，工艺比较简单，容易控制施工质量，传力明确，在纵隔板142和横隔板143之间形成的空槽144内可以采用实体钢筋混凝土。

压重段140通过自身重量和填充的压重材料为边跨背索60提供压重，使得桥梁的边支座不出现负反力，其中，空槽144内的压重材料可以是混凝土或者其他适合压重的材料，压重段140的设置为边跨背索60提供压重锚固，使得全桥成为自锚斜拉体系，提高了主跨梁110的刚度，能够提高整桥的主跨跨径，并且使得倾斜索塔的斜拉桥结构更加稳定可靠。

作为一优选的实施方式，所述主桥塔30还包括开口朝下且倾斜设置的圆弧段330，所述圆弧段330固定设于所述主塔柱321的顶部，所述圆弧段330连接于两个所述主塔柱321之间，所述圆弧段330相对所述桥主梁10的倾斜角度和所述主塔柱321相对所述桥主梁10的倾斜角度一致。通过设置圆弧段330，使得主塔柱321在空间上呈拱形结构，结构形式更为美观。

作为一较佳的实施方式，所述主跨斜拉索50的数量为多对，多对所述主跨斜拉索50按第一间隔距离均匀地沿所述主塔柱321的延伸方向排布，多对所述主跨斜拉索50按第二间隔距离均匀地沿所述主跨梁110均匀排布，以使所述主跨斜拉索50呈放射状分布；所述边跨背索60的数量为一对。本领域技术人员能够可以理解的是，主跨斜拉索50和边跨背索60成对，是因为主塔柱321和次塔柱322如上文所述的成对设置，主跨斜拉索50的数量本领域技术人员还可以根据实际需要设定，采用放射状的形状能够进一步地提高空间利用度，并且还值得所属领域技术人员注意的是，如果采用竖琴式索面，靠近桥塔根部的两三根索太短，在活载荷的作用下，容易发生疲劳损坏。本实施例中的索面呈放射状，可以减小最大索长，降低长索的几何非线性影响，让所有的索长都分布在合理区间内。换句话说，本申请采用斜塔的方式减小最长索长，采用放射状的索面提高最短索长，能够让所有的拉索长度区域均匀合理。

进一步地，所述桥面板132沿纵桥向呈曲线型，所述桥面板132自中间向两侧设有横坡。可以理解的是，所述桥面板132呈曲线型，美观提升桥梁的美观效果；所述桥面板132还可以呈直线型，其具有受力明确、结构简单且容易分析、控制的优点，考虑到美观的效果，优选地，所述桥面板132呈曲线型，所本领域技术人员可以根据具体情况而定。所述桥面板132自中间向两侧设有横坡，所述横坡起到排水的作用，以免造成桥面积水，横坡的大小不超过2%，本领域技术人员可以根据具体需要设定。

作为一优选的实施方式，所述第一桥墩310包括沿竖向自下而上依次连接的第三桩基311、第一承台312以及第一塔座313，所述主桥塔30固定设于所述第一塔座313的顶部；所述第二桥墩410包括沿竖向自下而上依次连接的第四桩基412和第二承台411，所述第三倾斜段431固定设于所述第二承台411的顶部；所述第三桥墩420包括沿竖向自下而上依次连接的第五桩基421、第三承台422以及第二塔座423，所述第四倾斜段432固定设于所述第二塔座423的顶部。

进一步地，所述主塔柱321和所述次塔柱322的横截面均呈矩形状，所述主塔柱321的横截面尺寸设置在333.3cm*200cm~130cm*130cm之间，所述次塔柱322的横截面尺寸设置在328.8cm*200cm~105.8cm*180cm之间。其中，所述主塔柱321和次塔柱322的横截面尺寸所属领域技术人员均可以根据实际需要设定，在此不作赘述。

作为本发明一优选的实施方式，还包括与所述边箱梁131一一对应布设的防护组件70，所述防护组件70包括风翼710，所述风翼710固定设于所述边箱梁131的外侧。值得注意的是，所述风翼710的截面呈三角形，还可以是梯形、弧形等其他形状，所述风翼710包括两块钢板，形成蒙皮，如此可以减少风阻，提高结构的抗风性能，靠近顶部的钢板与所述边箱梁131的顶板设置于同一直线上，其使结构更美观。

本发明还提供一种异形斜拉桥结构的施工方法，应用于上述的一种异形斜拉桥结构，包括步骤：

S1，先后搭设桥主梁10两端的钢栈桥以及桩基施工平台；作为前期准备，包括施工总体平面布置、沿两侧道路施工围挡等，然后搭设桥主梁10两端的钢栈桥以及桩基施工平台。

S2，施作第一桩基210和第二桩基220；

S3，施作第一桥墩310、第二桥墩410以及第三桥墩420；在第一桥墩310的上方施作主塔柱321的下半段以及次塔柱322的第一倾斜段3221；需要注意的是，本申请实施例中的主塔柱321分成了下半段和上半段两段分开进行施作，以适应本申请主塔柱321的施工需要。

S4，在第一桥墩310和第一桩基210之间搭设用于支撑次塔柱322的钢管柱支架；其中，所述次塔柱322的第二倾斜段3222分为两个部分施工，先不合龙；然后在第二桥墩410和第三桥墩420之间施作次桥塔40；值得注意的是，此举是为了利用次塔柱322的第一倾斜段3221和一部分第二倾斜段3222的重量，对第一桥墩310产生向第一端倾倒的支座反力力矩，用以平衡后续主塔柱321上半部分和主跨梁110对第一桥墩310产生的向第二端倾倒的力矩，是为“反力储备法”。

S5，在第一桥墩310附近搭设梁支架并施作和主桥塔30相固结的第一桥主梁段（图未示出）；在第二桩基220和第三桥墩420之间搭设梁支架并施作第二桩基220和第三桥墩420之间的第二桥主梁段（图未示出）；

S6，拆除用于支撑次塔柱322的钢管柱支架；拆除用于支撑第一桥主梁段的梁支架；

S7，在第一桥主梁段和第一桩基210之间搭设梁支架并施作第三桥主梁段（图未示出）；然后将所述步骤S4中的第二倾斜段3222的两部分合龙，以构成完整的次塔柱322；

S8，拆除用于支撑第三桥主梁段的钢管柱支架；

S9，搭设用于支撑主塔柱321的钢管柱支架；

S10，布设用于拼接主塔柱321的上段的拼装平台和胎膜架，然后采用卧拼法拼装主塔柱321的上段；其中，拼装平台和胎膜架，以及卧拼法作为桥塔施工的常规技术手段，为本领域技术人员熟知的技术内容，在此不做赘述。

S11，安装用于将主塔柱321的上段从拼装平台转体至位于主塔柱321的下段的延长线的转体系统80；其中，需要说明的是，本申请的转体系统80用于将主塔柱321的上段从拼装平台转体至位于主塔柱321的下段的延长线，使得主塔柱321的上段和下段处于同一直线上。作为一较佳的实施方式，转体系统80可以采用卷扬机（图未示出），通过将卷扬机拉索810固定在主塔柱321的顶部，然后在主塔柱321的中部设置一个铰接杆820，铰接杆820的下端可以安装在主塔柱321的上半段靠近主塔柱321的下半段的位置，铰接杆820的上端与卷扬机拉索810连接，通过卷扬机的牵引作用，能够将主塔柱321的上段从拼装平台转体至位于主塔柱321的下段的延长线上。具体可以参阅附图11-12。

S12，通过操作转体系统80完成主塔柱321的上段的转体拼接，以使主塔柱321的上段和主塔柱321的下段处于同一直线上；

S13，安装主塔柱321与次塔柱322之间的边跨背索60，然后拆除转体系统80；搭设主梁拼装支架平台，然后施作用于供第一部分的主跨斜拉索50连接的第四桥主梁段；

S14，安装并张拉第一部分的主跨斜拉索50，拆除用于支撑第四桥主梁段的梁支架以腾出通航孔；

S15，搭建第二桥主梁段和第四桥主梁段之间的梁支架，并安装剩余的第五桥主梁段，全桥合龙；

S16，安装并张拉第二部分主跨斜拉索50，拆除用于支撑第五桥主梁段得到所述异形斜拉桥结构。

最后，再施工桥面沥青、栏杆、照明、排水等附属工程，此部分为桥梁施工的常规/公知内容，在此不作赘述。

进一步地，所述步骤S3和S4之间还包括步骤：

S31，在第一桩基210的顶部施作压重段70。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种异形斜拉桥结构，其特征在于，包括桥主梁、桩基组件、主桥塔、次桥塔、主跨斜拉索以及边跨背索；其中，

所述桥主梁包括沿自身延伸方向相对设置的第一端和第二端；

所述桩基组件包括用于支撑所述第一端的第一桩基和用于支撑所述第二端的第二桩基；

所述主桥塔包括第一桥墩和固定设于所述第一桥墩顶部的第一塔柱；其中，所述第一桥墩将所述桥主梁划分为主跨梁和靠近所述第一端的边跨梁；所述第一塔柱包括成对设置的主塔柱和成对设置的次塔柱；其中，

所述主塔柱自所述第一桥墩的顶部以朝向所述第二端的方向斜向上延伸，连接并超出所述主跨梁；所述次塔柱和所述主塔柱一一对应布设，所述次塔柱设于所述主塔柱和所述第一端之间；所述次塔柱呈弯折状，所述次塔柱包括第一倾斜段和第二倾斜段；其中，所述第一倾斜段自所述第一桥墩的顶部朝向所述第一端斜向上延伸；所述第二倾斜段自所述第一倾斜段的顶端斜向下延伸与所述边跨梁连接；

所述次桥塔靠近所述桥主梁的所述第二端，所述次桥塔包括第二桥墩、第三桥墩和架设于所述第二桥墩和第三桥墩之间的第二塔柱；其中，所述第二桥墩和所述第三桥墩相对设于所述桥主梁的两侧，且所述第二桥墩靠近所述第二端；所述第二塔柱包括第三倾斜段和第四倾斜段，所述第三倾斜段自所述第二桥墩的顶部斜向上延伸，连接并超出所述桥主梁的顶部，所述第四倾斜段自所述第三倾斜段的顶端斜向下延伸，连接并超出所述桥主梁的底部与所述第三桥墩连接；

所述主跨斜拉索固定连接于所述主塔柱的顶部和所述主跨梁之间，所述边跨背索固定连接于所述主塔柱的顶部与所述次塔柱之间；所述边跨背索的下端锚固于所述第一倾斜段和所述第二倾斜段的过渡连接处，使得所述边跨背索的上锚点和下锚点以及所述第二倾斜段的下部固定点三点一线设置；

所述主桥塔还包括开口朝下且倾斜设置的圆弧段，所述圆弧段固定设于所述主塔柱的顶部，所述圆弧段连接于两个成对的所述主塔柱之间，所述圆弧段相对所述桥主梁的倾斜角度和所述主塔柱相对所述桥主梁的倾斜角度一致；

所述桥主梁包括沿纵桥向依次拼接的箱梁段和压重段，所述压重段固定设于所述第一桩基的顶部，所述箱梁段固定设于所述第二桩基的顶部且朝向所述压重段，所述箱梁段的长度大于所述压重段的长度；其中，所述箱梁段包括边箱梁、桥面板以及多块用于加固所述边箱梁和所述桥面板的加固横板；其中，

所述边箱梁的数量为两个，两个所述边箱梁平行间隔设置且沿纵桥向延伸与所述压重段连接；所述边箱梁包括沿纵桥向拼接的等高段和变高段，所述等高段固定设于所述第二桩基的顶部，所述变高段拼接于所述等高段和所述压重段之间，所述变高段的高度自所述等高段朝向所述压重段逐渐增加，所述主跨斜拉索与所述边箱梁固定连接，所述第二塔柱与所述边箱梁固定连接；

所述桥面板设于两个所述边箱梁之间且沿纵桥向延伸与所述压重段连接，所述桥面板的侧边与对应的所述边箱梁连接；

多块所述加固横板沿纵桥向间隔地固定于所述桥面板的底部，所述加固横板的两端分别与对应的所述边箱梁固定连接；

所述桥主梁还包括多个用于供所述主跨斜拉索连接的锚拉板，多个所述锚拉板沿纵桥向间隔设于所述边箱梁上，所述锚拉板包括相对设置的固定端和连接端，所述固定端固定于所述边箱梁的顶部，所述连接端与所述主跨斜拉索固定连接；

所述桥面板的平面轴线沿纵桥向为曲线，所述桥面板自中间向两侧设有横坡。

2.根据权利要求1所述的一种异形斜拉桥结构，其特征在于，所述压重段包括箱体、多块纵隔板和横隔板，多块所述纵隔板沿纵桥向间隔的排布于所述箱体内，多块所述横隔板沿横桥向间隔的排布于所述箱体内，所述纵隔板和所述横隔板均与所述箱体固定连接，多块所述纵隔板与所述横隔板相交形成多个空槽，所述空槽内填充有压重材料。

3.根据权利要求1所述的一种异形斜拉桥结构，其特征在于，所述主跨斜拉索的数量为多对，多对所述主跨斜拉索按第一间隔距离均匀地沿所述主塔柱的延伸方向排布，多对所述主跨斜拉索按第二间隔距离均匀地沿所述主跨梁均匀排布，以使所述主跨斜拉索呈放射状分布；所述边跨背索的数量为一对。

4.根据权利要求1所述的一种异形斜拉桥结构，其特征在于，所述第一桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第三桩基、第一承台以及第一塔座，所述主桥塔固定设于所述第一塔座的顶部；所述第二桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第四桩基和第二承台，所述第三倾斜段固定设于所述第二承台的顶部；所述第三桥墩包括沿竖向自下而上依次连接的第五桩基、第三承台以及第二塔座，所述第四倾斜段固定设于所述第二塔座的顶部。

5.一种异形斜拉桥结构的施工方法，其特征在于，应用于如权利要求1-4任意一项所述的一种异形斜拉桥结构，包括步骤：

S1，先后搭设桥主梁两端的钢栈桥以及桩基施工平台；

S2，施作第一桩基和第二桩基；

S3，施作第一桥墩、第二桥墩以及第三桥墩；在第一桥墩的上方施作主塔柱的下半段以及次塔柱的第一倾斜段；

S4，在第一桥墩和第一桩基之间搭设用于支撑次塔柱的钢管柱支架；其中，所述次塔柱的第二倾斜段分为两个部分施工，先不合龙；然后在第二桥墩和第三桥墩之间施作次桥塔；

S5，在第一桥墩附近搭设梁支架并施作和主桥塔相固结的第一桥主梁段；在第二桩基和第三桥墩之间搭设梁支架并施作第二桩基和第三桥墩之间的第二桥主梁段；

S6，拆除用于支撑次塔柱的钢管柱支架；拆除用于支撑第一桥主梁段的梁支架；

S7，在第一桥主梁段和第一桩基之间搭设梁支架并施作第三桥主梁段；然后将所述步骤S4中的第二倾斜段的两部分合龙，以构成完整的次塔柱；

S8，拆除用于支撑第三桥主梁段的钢管柱支架；

S9，搭设用于支撑主塔柱的钢管柱支架；

S10，布设用于拼接主塔柱的上段的拼装平台和胎膜架，然后采用卧拼法拼装主塔柱的上段；

S11，安装用于将主塔柱的上段从拼装平台转体至位于主塔柱的下段的延长线的转体系统；

S12，通过操作转体系统完成主塔柱的上段的转体拼接，以使主塔柱的上段和主塔柱的下段处于同一直线上；

S13，安装主塔柱与次塔柱之间的边跨背索，然后拆除转体系统；搭设主梁拼装支架平台，然后施作用于供第一部分的主跨斜拉索连接的第四桥主梁段；

S14，安装并张拉第一部分的主跨斜拉索，拆除用于支撑第四桥主梁段的梁支架以腾出通航孔；

S15，搭建第二桥主梁段和第四桥主梁段之间的梁支架，并安装剩余的第五桥主梁段，全桥合龙；

S16，安装并张拉第二部分主跨斜拉索，拆除用于支撑第五桥主梁段得到所述异形斜拉桥结构。

6.根据权利要求5所述的一种异形斜拉桥结构的施工方法，其特征在于，所述步骤S3和S4之间还包括步骤：

S31，在第一桩基的顶部施作压重段。

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