CN116180559A - 悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥及施工方法，采用曲线桥面板作为桥面，曲线桥面板由双曲线形桥面加劲梁、连接梁和连接段桥面板组成，利用两岸岩石山坡兼作桥塔结构，隧道式山坡锚固悬索主缆在中间悬吊曲线桥面板，岩石锚杆式山坡锚固斜拉索网在两侧辅助斜拉曲线桥面板，全桥没有一个桥墩，自然生态环保；山坡锚固悬索主缆和山坡锚固斜拉索网两者协同工作，优势互补，大幅度减轻双曲线形桥面加劲梁承受的弯矩、剪力和扭矩的复合作用，在悬臂拼装施工中可避免曲线梁桥的扭转倾覆，造型美观，生态环保。

Description

悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥及施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，尤其涉及一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥及施工方法。

背景技术

在山区峡谷河流地形时，两岸公路通常是平行沿着河流设计，两岸高山峻岭，山势陡峻，树林密布，需要生态环境保护。在山区峡谷河流地形条件下，水流湍急，不宜修筑桥墩，工程师必须修建跨越峡谷河流的超大跨径公路桥梁，峡谷河流的超大跨径桥梁如果选择为直线形的公路桥梁，则两岸公路必须改线，将面临开凿大量的石方工程或修筑隧道，投资巨大，且破坏生态。

峡谷河流超大跨径的曲线形公路桥梁是一种合理选择，则可为峡谷河流沿岸公路选线创造十分有利的条件，带来极为科学又经济的结果，汽车车辆在峡谷河流面上转弯，保护自然生态。在山区峡谷河流地形时，如何建造超大跨径的曲线形公路桥梁，将会面临一些技术难题，超大跨径的曲线型主梁结构复杂，曲线主梁要同时承受弯矩、剪力和扭矩的复合作用，施工控制难度很大，桥梁工程师亟需科学思考解决。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本公开总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥及施工方法，利用两岸岩石山坡兼作桥塔结构，施工山坡锚固悬索主缆和山坡锚固斜拉索网， 悬吊曲线桥面板，汽车车辆在峡谷河流上转弯过河，全桥没有一个桥墩，自然生态环保。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，包括：曲线桥面板、悬索主缆、八字形吊索和斜拉索网，所述曲线桥面板由双曲线形桥面加劲梁、连接梁和两个连接段桥面板组成，双曲线形桥面加劲梁、连接梁和两个连接段桥面板牢固连接成为整体，所述双曲线形桥面加劲梁包括用于形成双曲线结构的两曲线梁板，两个曲线梁板分别作为车辆过河转弯的主道，所述连接梁连接于两所述曲线梁板中部之间，两个所述连接段桥面板分别连接于两所述曲线梁板同侧端部之间，两个连接段桥面板兼作车辆转弯的连接线道路，所述悬索主缆布设于所述曲线桥面板的正上方且端部锚固于两岸山坡体的隧道式锚锭上，所述八字形吊索上端固定于所述悬索主缆上、两个下端分别固定于两所述曲线梁板内侧吊点上，所述斜拉索网分为左右两组且分别布置于两个所述曲线梁板外侧，所述斜拉索网的下端分别连接于两所述曲线梁板外侧吊点上、上端分散锚固于两岸山坡体上。

进一步地，所述连接梁包括多个椭圆状环形梁，所述椭圆状环形梁以桥梁长度中点为中心呈对称设置，多个椭圆状环形梁提高两曲线梁板之间的连接强度，还可兼做观光平台，提高观赏性。

进一步地，所述斜拉索网呈现为空间直纹双曲面构形。

进一步地，所述连接段桥面板由内弧线桥面板、直线桥面板和外弧线桥面板组成，所述内弧线桥面板位于所述直线桥面板端部内侧，所述外弧线桥面板位于所述直线桥面板外侧，所述外弧线桥面板嵌入顶紧山坡体。

上述悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥的施工方法，包括以下步骤：

S1：根据地质地形和地貌，进行超大跨径双曲线形桥梁的桥址选择，在峡谷河流两岸山坡体上，进行隧道式锚碇基础的施工，进行悬索主缆的固定施工，安装八字形吊索；

S2：在峡谷河流两岸山坡体上，进行岩石锚固基础施工，进行斜拉索网的固定施工；

S3：在两岸进行内弧线桥面板、直线桥面板和外弧线桥面板的施工，将外弧线桥面板嵌入顶紧两岸山坡体；

S4：悬索主缆和八字形吊索悬吊多道横向临时性桁架结构，形成临时性施工平台；

S5：利用斜拉索网和八字形吊索，左右两个曲线梁板同时悬臂拼装施工，直到桥面合拢；

S6：分批拆除中间的临时性施工平台，在两个曲线梁板之间安装多个椭圆状环形梁，形成观光平台；

S7：安装栏杆和路灯，沥青混凝土桥面铺装，养护完成后通车运营。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明是采用双曲线形的桥面板，公路车辆可以在曲线桥面上快速转弯过河，双向交通组织流畅；

利用两岸岩石山坡兼作桥塔结构，悬索主缆和斜拉索网协同工作，优势互补，形成跨越峡谷河流的超大跨径曲线桥梁，全桥没有一个桥墩，自然生态环保；

悬索主缆在中间悬吊曲线桥面板，斜拉索网在两侧辅助斜拉曲线桥面板，共同承担双曲线形桥面板的荷载，可大幅度减轻双曲线形桥面加劲梁承受的弯矩、剪力和扭矩的复合作用；

悬索主缆主要是承担竖向荷载，斜拉索网承担左右曲梁的扭转内力，避免左右曲线梁板的扭转倾覆，双曲线形的桥面结构左右对称，在桥面加劲梁悬臂拼装施工时，桥面结构可避免不利的扭转内力，施工安全平顺；

大开大合的布置空间索网，两组混合索分散锚固于两岸的岩石山坡，取消了桥墩结构，可大幅度降低了工程造价，具有良好的经济性；

在左右两个曲线梁板之间布置多个椭圆形环梁，增强了桥面结构的整体性，可阻止左右两幅曲线梁结构的相向水平变形，中央处的椭圆形环梁兼作观光平台，增加了景观效果，一举两得；

曲线桥面板结构是由双曲线形桥面加劲梁、椭圆状环形梁和连接段桥面板三者组成，双向交通组织流畅；

连接段桥面板上形成有弧形凸起结构和弧形过渡边缘结构，交通过渡平顺，且弧形凸起结构嵌入顶紧山坡体，可确保支座内力平衡；

桥梁曲线美是一种特色美，空间直纹双曲面构形的斜拉索网、双曲线形桥面加劲梁和多个椭圆形环梁观光平台等多个曲线设计元素汇聚一起，与峡谷河流景色融合一起，具有良好的景观性，美不胜收；

在峡谷河流地形，利用两岸岩石山坡兼作桥塔结构，中间是悬索主缆，两侧是斜拉索网，来悬吊双曲线形桥面加劲梁，通行车辆在曲线桥面上转弯过河，形成一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，桥梁具有结构简洁、立面丰富、造型美观、生态环保、交通组织流畅、施工方便和经济性好等优点，其应用前景良好。

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中记载的一些实施例，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他的附图。

图1为本发明实施例中悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥的结构示意图；

图2为本发明实施例中曲线桥面板的结构示意图；

图3为本发明实施例中连接段桥面板的结构示意图；

图4为空间直纹双曲面构形斜拉索网的结构示意图。

附图标记：1、曲线桥面板；2、悬索主缆；3、八字形吊索；4、斜拉索网；5、曲线梁板；6、椭圆状环形梁；7、连接段桥面板；8、内弧线桥面板；9、直线桥面板；10、外弧线桥面板。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图4所示的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，包括：曲线桥面板1、悬索主缆2、八字形吊索3和斜拉索网4，曲线桥面板1由双曲线形桥面加劲梁、连接梁和两个连接段桥面板7组成，双曲线形桥面加劲梁、连接梁和两个连接段桥面板7牢固连接成为整体，双曲线形桥面加劲梁包括用于形成双曲线结构的两曲线梁板5，两个曲线梁板5分别作为车辆过河转弯的主道，连接梁连接于两曲线梁板5中部之间，两个连接段桥面板7分别连接于两曲线梁板5同侧端部之间，两个连接段桥面板7兼作车辆转弯的连接线道路，悬索主缆2布设于曲线桥面板1的正上方且端部锚固于两岸山坡体的隧道式锚锭上，八字形吊索3上端固定于悬索主缆2上、两个下端分别固定于两曲线梁板5内侧吊点上，斜拉索网4分为左右两组且分别布置于两个曲线梁板5外侧，斜拉索网4的下端分别连接于两曲线梁板5外侧吊点上、上端分散锚固于两岸山坡体上。

作为上述实施例的具体公开，连接梁包括多个椭圆状环形梁6，椭圆状环形梁6以桥梁长度中点为中心呈对称设置，多个椭圆状环形梁6提高两曲线梁板5之间的连接强度，还可兼做观光平台，提高观赏性。斜拉索网4呈现为空间直纹双曲面构形。

更具体的，连接段桥面板7由内弧线桥面板8、直线桥面板9和外弧线桥面板10组成，内弧线桥面板8位于直线桥面板9端部内侧，外弧线桥面板10位于直线桥面板9外侧，外弧线桥面板10嵌入顶紧山坡体，通过外弧线桥面板10来增强与山坡体之间的连接强度，提高连接段桥面板7的承载力，通过内弧线桥面板8来使内侧道路形成转弯通道，方便转弯车辆通行。

本实施例的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥的施工方法，包括以下步骤：

S1：根据地质地形和地貌，进行超大跨径双曲线形桥梁的桥址选择，在峡谷河流两岸山坡体上，进行隧道式锚碇基础的施工，进行悬索主缆2的固定施工，安装八字形吊索3；

S2：在峡谷河流两岸山坡体上，进行岩石锚固基础施工，进行斜拉索网4的固定施工；

S3：在两岸进行内弧线桥面板8、直线桥面板9和外弧线桥面板10的施工，将外弧线桥面板10嵌入顶紧两岸山坡体；

S4：悬索主缆2和八字形吊索3悬吊多道横向临时性桁架结构，形成临时性施工平台；

S5：利用斜拉索网4和八字形吊索3，左右两个曲线梁板5同时悬臂拼装施工，直到桥面合拢；

S6：分批拆除中间的临时性施工平台，在两个曲线梁板5之间安装多个椭圆状环形梁6，形成观光平台；

S7：安装栏杆和路灯，沥青混凝土桥面铺装，养护完成后通车运营。

为了便于本领域的技术人员掌握本发明，现对本发明的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥进行可实施性施工，某峡谷河流两岸峡谷山势陡峻，树林密布，两岸已修建有平行河流的二级公路，河流的宽度为420米，现需要修建跨峡谷河流的超大跨径桥梁，二级公路的汽车车辆需要在桥面上快速转弯过河，为了避免原有公路改线，为了避免开凿大量的石方工程或修筑隧道，因此，采用悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥的新技术。

在峡谷河流两岸山坡上，修建隧道式锚固基础，山坡锚固悬索主缆2，悬索主缆2跨径800m，悬索主缆2的矢高比1/10，悬索主缆2采用2000MPa高强钢丝缆索，悬索主缆2直径为0.75m；

在峡谷河流两岸山坡上，施工岩石锚固基础，施工分散的斜拉索网4，斜拉索网4分为四组，每一组为15根，全桥共计60根斜拉索，斜拉索采用1860MPa高强钢丝索，斜拉索直径为0.25m；

曲线桥面板1是由双曲线形桥面加劲梁、椭圆状环形梁6和连接段桥面板7三者组成，三者牢固连接为整体；

左右两幅双曲线形桥面加劲梁均为单箱双室钢箱梁，梁高为3m，双曲线形桥面加劲梁的桥面宽度为10m宽；

全桥共计5个椭圆状环形梁6，兼作旅游观光平台的椭圆状环形梁6采用单箱单室钢箱梁，梁高为2m，椭圆状环形梁6的桥面宽度均为3.6m宽；

连接段桥面板7采用型钢劲性混凝土组合梁结构，连接段桥面板7由内弧线桥面板8、直线桥面板9和外弧线桥面板10组成，内弧线桥面板8厚2m，直线桥面板9厚3m，外弧线桥面板10厚1.2m，其中，外弧线桥面板10嵌入顶紧两岸山坡体，确保曲线桥面板1结构支座牢固不滑移；

悬索主缆2和八字形吊索3悬吊多道横向临时性桁架结构，形成中间的临时性施工平台；

八字形吊索3悬吊曲线桥面板1的双曲线形桥面加劲梁的两个内侧，左右两组斜拉索网4斜吊双曲线形桥面加劲梁的两个外侧，左右两幅双曲线形桥面加劲梁同时悬臂拼装，直到桥面合拢；

全桥八字形吊索3共计19对，八字形吊索3采用1570MPa高强钢丝索，八字形吊索3直径为40mm；

利用峡谷河流两岸岩石山坡兼作桥塔，施工山坡锚固悬索主缆2和山坡锚固斜拉索网4，悬吊曲线桥面板1结构，修建双曲线形桥面的超大跨径桥，汽车车辆在桥面上转弯过河，促进峡谷河流景区交通发展。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，其特征在于，包括：曲线桥面板、悬索主缆、八字形吊索和斜拉索网，所述曲线桥面板由双曲线形桥面加劲梁、连接梁和两个连接段桥面板组成，所述双曲线形桥面加劲梁包括用于形成双曲线结构的两曲线梁板，所述连接梁连接于两所述曲线梁板中部之间，两个所述连接段桥面板分别连接于两所述曲线梁板同侧端部之间，所述悬索主缆布设于所述曲线桥面板的正上方且端部锚固于两岸山坡体的隧道式锚锭上，所述八字形吊索上端固定于所述悬索主缆上、两个下端分别固定于两所述曲线梁板内侧吊点上，所述斜拉索网分为左右两组且分别布置于两个所述曲线梁板外侧，所述斜拉索网的下端分别连接于两所述曲线梁板外侧吊点上、上端分散锚固于两岸山坡体上。

2.根据权利要求1所述的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，其特征在于，所述连接梁包括多个椭圆状环形梁，所述椭圆状环形梁以桥梁长度中点为中心呈对称设置。

3.根据权利要求2所述的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，其特征在于，所述斜拉索网呈现为空间直纹双曲面构形。

4.根据权利要求3所述的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥，其特征在于，所述连接段桥面板由内弧线桥面板、直线桥面板和外弧线桥面板组成，所述内弧线桥面板位于所述直线桥面板端部内侧，所述外弧线桥面板位于所述直线桥面板外侧，所述外弧线桥面板嵌入顶紧山坡体。

5.如权利要求1至4任一项所述的悬索和斜拉索混合索网的超大跨径双曲线形桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：根据地质地形和地貌，进行超大跨径双曲线形桥梁的桥址选择，在峡谷河流两岸山坡体上，进行隧道式锚碇基础的施工，进行悬索主缆的固定施工，安装八字形吊索；

S2：在峡谷河流两岸山坡体上，进行岩石锚固基础施工，进行斜拉索网的固定施工；

S3：在两岸进行内弧线桥面板、直线桥面板和外弧线桥面板的施工，将外弧线桥面板嵌入顶紧两岸山坡体；

S4：悬索主缆和八字形吊索悬吊多道横向临时性桁架结构，形成临时性施工平台；

S5：利用斜拉索网和八字形吊索，左右两个曲线梁板同时悬臂拼装施工，直到桥面合拢；

S6：分批拆除中间的临时性施工平台，在两个曲线梁板之间安装多个椭圆状环形梁；

S7：安装栏杆和路灯，沥青混凝土桥面铺装，养护完成后通车运营。

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