CN117488645A - 一种自锚式悬索桥及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自锚式悬索桥及其施工方法，涉及桥梁结构技术领域；其自锚式悬索桥，包括焊接相连的第一桥体和第二桥体，所述第一桥体和第二桥体结构相同均包括桥塔基础、球铰、边墩、上塔柱、钢主梁、主缆和吊杆，桥塔基础的承台上设有球铰，在该球铰上面修建有上塔柱，所述上塔柱与主缆一端相连，主缆另一端固定在钢主梁上，多根吊杆张拉在钢主梁与主缆之间，所述钢主梁的非焊接端下面连接有边墩，所述桥塔基础位于钢主梁重心位置或非重心位置。本申请克服了自锚式悬索桥跨越公路线、铁路线和航道时，施工中的一系列问题。提高了施工效率，并在保证安全的前提下实现了更快速度的自锚式悬索桥建造。可以提高自锚式悬索桥的适应性和可行性。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁结构技术领域，具体涉及一种自锚式悬索桥及其施工方法。
背景技术
悬索桥是一种传统的桥梁结构体系，由于它的跨越能力在各种桥梁结构形式中最大，所以一直是大跨和特大跨桥梁的主要形式。按主缆的锚固方式分，悬索桥包括地锚式悬索桥和自锚式悬索桥。自锚式悬索桥无需修建锚碇，在中小跨度范围内也可展现出主缆的曲线美特征。一般情况下，自锚式悬索桥主梁采用支架施工，之后悬挂主缆，再张拉吊杆后成桥。但是，由于条件限制，特别是跨越公路线、铁路线和航道的情况，主梁无法采用支架施工，必须采用其他方式施工。
现有专利对自锚式悬索桥及其施工方法研究较为充分，中国专利CN101418543B公开了一种斜拉施工法：利用自锚式悬索桥的永久桥塔，张拉临时斜拉索，悬臂拼装主梁节段，合拢形成斜拉桥后，再安装主缆和吊索，经过体系转换形成自锚式悬索桥。但是，如果桥梁跨越既有公路线、铁路线和航道，则不能在其上方施工，因此采用斜拉施工法得到自锚式悬索桥，适应性和灵活性较差。
发明内容
针对现有自锚式悬索桥的适应性和灵活性差的问题，本发明提出一种自锚式悬索桥及其施工方法，能适用于不同的地理和环境条件，特别是跨越既有公路线、铁路线和航道的情况。
为实现上述目的，本申请的技术方案为：一种自锚式悬索桥，包括焊接相连的第一桥体和第二桥体，所述第一桥体和第二桥体结构相同均包括桥塔基础、球铰、边墩、上塔柱、钢主梁、主缆和吊杆，桥塔基础的承台上设有球铰，在该球铰上面修建有上塔柱，所述上塔柱与主缆一端相连，主缆另一端固定在钢主梁上，多根吊杆张拉在钢主梁与主缆之间，所述钢主梁的非焊接端下面连接有边墩，所述桥塔基础位于钢主梁重心位置或非重心位置。
进一步地，装配时，所述钢主梁置于支架上，该支架位于非限制场地。
进一步地，当桥塔基础位于钢主梁非重心位置时，在钢主梁轻端设有临时配重。
进一步地，装配完成后，在钢主梁的非焊接端内部设有永久配重。
进一步地，所述球铰的上接触面、下接触面设有耐磨板，该耐磨板材料为改性超高分子量聚乙烯。
更进一步地，每根主缆由多股索组成，每股索通过多根镀锌钢丝组成。
更进一步地，每根吊杆外设有双层高密度聚乙烯护套。
本实施例还提供一种自锚式悬索桥施工方法，具体包括：
步骤1：修建第一桥体和第二桥体的桥塔基础、边墩，将球铰放置在桥塔基础的承台上；
步骤2：在球铰上修建上塔柱；
步骤3：在非限制场地搭建支架；
步骤4：在支架上架设钢主梁；
步骤5：在上塔柱与钢主梁端部之间架设主缆，张拉多根吊杆，使钢主梁脱离支架；
步骤6：获取桥塔基础两侧的桥体重量，当两侧的桥体重量相同时直接拆除支架；当两侧的桥体重量不同时，在钢主梁轻端放置临时配重后拆除支架；
步骤7：第一桥体和第二桥体进行平面转体操作；
步骤8：在每个球铰部位浇筑混凝土，约束球铰转动自由度；
步骤9：焊接第一桥体和第二桥体的钢主梁之间接缝，进行合拢后去掉临时配重；
步骤10：在每个钢主梁的非焊接端内部放置永久配重。
进一步地，所述临时配重的重量为桥塔基础两侧的桥体重量差。
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本申请克服了自锚式悬索桥跨越公路线、铁路线和航道时，施工中的一系列问题，特别是支架施工所带来的限制。提高了施工效率，并在保证安全的前提下实现了更快速度的自锚式悬索桥建造。可以提高自锚式悬索桥的适应性和可行性。
附图说明
图1是钢主梁架设示意图；
图2是第一桥体或第二桥体施工过程立面示意图；
图3是第一桥体或第二桥体施工过程平面示意图；
图4是自锚式悬索桥立面示意图；
图5是自锚式悬索桥平面示意图。
图中：1—桥塔基础；2—球铰；3—边墩；4—上塔柱；5—钢主梁；6—主缆；7—吊杆；8—支架；9—临时配重；10—永久配重。
具体实施方式
下面将参考附图中示出的若干示例实施例来描述本公开的原理。虽然附图中显示了本公开的优选实施例，但应当理解，描述这些实施例仅是为了使本领域技术人员能够更好地理解进而实现本公开，而并非以任何方式限制本公开的范围。
双塔自锚式悬索桥，跨度布置为148m+400m+148m，混凝土桥塔高60m，钢主梁高5m，宽42.7m。由于两桥塔间有客运铁路线通过，所以在主跨400m范围内不能搭设支架，钢主梁无法采用支架施工，其可以采用本发明提供的施工方法，具体过程如下：
步骤1：修建第一桥体和第二桥体的桥塔基础、边墩，其中桥塔基础采用C30混凝土，边墩采用C40混凝土；将球铰放置在桥塔基础的承台上，所述球铰制作材料可以为Q345B钢材，钢材弹性模量为206GPa，密度8750kg/m3，泊松比为0.3。球铰的上、下铰界面设有耐磨板，该耐磨板材料可以为改性超高分子量聚乙烯,弹性模量为850MPa，密度950kg/m3,，泊松比为0.3，界面之间的摩擦系数为0.05；
步骤2：在球铰上修建上塔柱，上塔柱采用C40混凝土；
步骤3：在铁路线平行方向上搭设支架；
步骤4：在支架上架设钢主梁，钢主梁制作材料可以为Q345；
步骤5：在上塔柱与钢主梁端部之间架设主缆，张拉多根吊杆，使钢主梁脱离支架；其中主缆采用预制平行高强钢丝索股结构，每根主缆可以由85股索组成，每股索可以由127根φ5.5mm镀锌高强钢丝组成，主缆挤圆后直径可以为550mm。吊杆采用PES7-91高强镀锌平行钢丝成品索，外包双层高密度聚乙烯PE护套，配套锚具为PESM7-91，吊杆标准强度为1670MPa；
步骤6：获取第一桥体和第二桥体中桥塔基础两侧的桥体重量，当两侧的桥体重量相同时直接拆除支架；当两侧的桥体重量不同时，在钢主梁轻端放置临时配重后拆除支架；如果桥塔基础两侧的桥体重量差1.5吨，则所述临时配重可以为1.5吨混凝土块，保证转体过程中主梁平衡；
步骤7：第一桥体和第二桥体同时进行平面转体操作；
步骤8：在每个球铰部位浇筑C40混凝土，约束球铰转动自由度，完成体系转换；
步骤9：焊接第一桥体和第二桥体的钢主梁之间接缝，进行合拢后去掉临时配重；
步骤10：在每个钢主梁的非焊接端内部放置永久配重，永久配重可以为混凝土块，其重量根据需要进行设置，保证桥梁运营过程安全。
以上描述仅为本公开的可选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等效替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
虽然在本申请中权利要求书已针对特征的特定组合而制定，但是应当理解，本公开的范围还包括本文所公开的明确或隐含或对其任何概括的任何新颖特征或特征的任何新颖的组合，不论他是否涉及目前所要求保护的任何权利要求中的相同方案。
Claims (9)
1.一种自锚式悬索桥，包括焊接相连的第一桥体和第二桥体，其特征在于，所述第一桥体和第二桥体结构相同均包括桥塔基础、球铰、边墩、上塔柱、钢主梁、主缆和吊杆，桥塔基础的承台上设有球铰，在该球铰上面修建有上塔柱，所述上塔柱与主缆一端相连，主缆另一端固定在钢主梁上，多根吊杆张拉在钢主梁与主缆之间，所述钢主梁的非焊接端下面连接有边墩，所述桥塔基础位于钢主梁重心位置或非重心位置。
2.根据权利要求1所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，装配时，所述钢主梁置于支架上，该支架位于非限制场地。
3.根据权利要求2所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，当桥塔基础位于钢主梁非重心位置时，在钢主梁轻端设有临时配重。
4.根据权利要求1所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，装配完成后，在钢主梁的非焊接端内部设有永久配重。
5.根据权利要求1所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，所述球铰的上接触面、下接触面设有耐磨板，该耐磨板材料为改性超高分子量聚乙烯。
6.根据权利要求1所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，每根主缆由多股索组成，每股索通过多根镀锌钢丝组成。
7.根据权利要求1所述一种自锚式悬索桥，其特征在于，每根吊杆外设有双层高密度聚乙烯护套。
8.一种自锚式悬索桥施工方法，其特征在于，具体包括：
步骤1：修建第一桥体和第二桥体的桥塔基础、边墩，将球铰放置在桥塔基础的承台上；
步骤2：在球铰上修建上塔柱；
步骤3：在非限制场地搭建支架；
步骤4：在支架上架设钢主梁；
步骤5：在上塔柱与钢主梁端部之间架设主缆，张拉多根吊杆，使钢主梁脱离支架；
步骤6：获取桥塔基础两侧的桥体重量，当两侧的桥体重量相同时直接拆除支架；当两侧的桥体重量不同时，在钢主梁轻端放置临时配重后拆除支架；
步骤7：第一桥体和第二桥体进行平面转体操作；
步骤8：在每个球铰部位浇筑混凝土，约束球铰转动自由度；
步骤9：焊接第一桥体和第二桥体的钢主梁之间接缝，进行合拢后去掉临时配重；
步骤10：在每个钢主梁的非焊接端内部放置永久配重。
9.根据权利要求8所述一种自锚式悬索桥施工方法，其特征在于，所述临时配重的重量为桥塔基础两侧的桥体重量差。
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