CN213925806U - 一种独塔双索面无背索双层斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，包括桥塔、若干斜拉索及双层主梁，双层主梁沿桥长方向分为主跨段主梁和边跨段主梁，其特征在于：桥塔的两根塔柱与主跨段主梁分别通过若干斜拉索相连接，每根斜拉索两端分别锚固在对应主跨段主梁的下层斜拉索锚固块与桥塔的塔柱上。本实用新型和传统的双层斜拉桥相比，无需在边跨段主梁处设置斜拉索，可节省斜拉索用量，主梁采用钢管混凝土结构，自重轻，刚度大，可显著降低主梁跨中挠度，避免主梁局部失稳病害，具有广阔的应用前景。

Description

一种独塔双索面无背索双层斜拉桥

技术领域

本实用新型涉及交通运输业桥涵工程领域，具体是涉及一种独塔双索面无背索双层斜拉桥。

背景技术

目前双层斜拉桥作为大跨度桥梁的代表形式，上下层均可通行，被广泛运用于公路和城市桥梁中，传统的双层斜拉桥主梁多采用钢箱梁或者混凝土箱梁形式，桥梁在通车运营一段时间后，会出现主梁病害，尤其是在车辆荷载作用下，主梁局部失稳问题时有发生，影响行车安全，并且传统的双层斜拉桥自重较大，主梁刚度偏小，运营过程中超载车辆作用下容易出现跨中下挠问题，过大的增加主梁刚度会导致桥梁造价大幅度增加，上述因素制约着双层斜拉桥的发展，因此，提出一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，以降低主梁自重，增大主梁刚度，优化桥梁的受力性能，防止桥梁运营中的局部失稳病害及跨中下挠病害，降低工程造价，提高桥梁使用的耐久性，具有重要的工程意义。

发明内容

本实用新型的目的为了降低主梁自重，增大主梁刚度，优化桥梁的受力性能，提供一种独塔双索面无背索双层斜拉桥；本实用新型的独塔双索面无背索双层斜拉桥是主梁自重更轻，刚度更大，稳定性更好，受力更合理，造价更低的双层斜拉桥。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，包括桥塔、若干斜拉索及双层主梁，双层主梁沿桥长方向分为主跨段主梁和边跨段主梁，其特征在于：桥塔的两根塔柱与主跨段主梁分别通过若干斜拉索相连接，每根斜拉索两端分别锚固在对应主跨段主梁的下层斜拉索锚固块与桥塔的塔柱上。

在上述技术方案中，所述边跨段主梁的长度为主跨段主梁长度的6/13-9/13。

在上述技术方案中，所述双层主梁由两根钢管混凝土上弦杆、两根钢管混凝土下弦杆、若干钢管混凝土竖杆、若干钢管混凝土斜杆以及主梁上层混凝土桥面板和主梁下层混凝土桥面板组成，每根钢管混凝土上弦杆与一根钢管混凝土下弦杆之间设置若干钢管混凝土竖杆和若干钢管混凝土斜杆并连接成一整体，在钢管混凝土上弦杆上固定主梁上层混凝土桥面板，在钢管混凝土下弦杆下方固定主梁下层混凝土桥面板。

在上述技术方案中，所述桥塔由两根塔柱以及设置在两根塔柱之间下横梁、上横梁组成，两根塔柱与主跨段主梁的夹角设置成钝角α，钝角α的取值范围为100°-125°，塔柱与边跨段主梁间不设置斜拉索。

在上述技术方案中，所述钢管混凝土上弦杆由钢管Ⅰ及设置在钢管Ⅰ内的混凝土组成，在钢管混凝土上弦杆上方两侧对称设置有两条上弦杆钢承托，每条上弦杆钢承托与钢管混凝土上弦杆之间设置有若干个上弦杆钢承托加劲肋，钢管混凝土上弦杆顶部设置有若干上弦杆集束式剪力钉，主梁上层混凝土桥面板与若干上弦杆集束式剪力钉固定在一起。

在上述技术方案中，所述钢管混凝土下弦杆由钢管Ⅱ及设置在钢管Ⅱ内的混凝土组成，在钢管混凝土下弦杆下方两侧对称设置有两条下弦杆钢承托，每条下弦杆钢承托与钢管混凝土下弦杆之间设置有若干个下弦杆钢承托加劲肋，钢管混凝土下弦杆底部设置有若干下弦杆集束式剪力钉，主梁下层混凝土桥面板与若干下弦杆集束式剪力钉固定在一起。

在上述技术方案中，所述钢管混凝土竖杆由钢管Ⅲ及设置在钢管Ⅲ内的混凝土组成，所述钢管混凝土斜杆由钢管Ⅳ及设置在钢管Ⅳ内的混凝土组成。

在上述技术方案中，所述主梁上层混凝土桥面板为预应力混凝土结构，由若干主梁上层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁上层混凝土桥面拼接块纵向通过上层桥面板接缝相连，每个主梁上层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁上层混凝土桥面板内设置有上层桥面板纵向钢筋、上层桥面板横向预应力钢束、上层桥面板剪力钉槽和上层桥面板纵向集束式剪力钉，上层桥面板接缝内设置有钢纤维混凝土。

在上述技术方案中，所述主梁下层混凝土桥面板为预应力混凝土结构，由若干主梁下层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁下层混凝土桥面拼接块纵向通过下层桥面板接缝相连，每个主梁下层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁下层混凝土桥面板内设置有下层桥面板纵向钢筋、下层桥面板横向预应力钢束、下层桥面板剪力钉槽和下层桥面板纵向集束式剪力钉，在主梁下层混凝土桥面板上设置有若干斜拉索锚固块；下层桥面板接缝内设置有钢纤维混凝土。

本实用新型提出的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，桥塔的塔柱与主跨段主梁通过斜拉索相连接，斜拉索锚固在主跨段主梁下层斜拉索锚固块与桥塔的塔柱上。施工时首先施工桥塔，然后架设双层主梁，并在对应位置装配上层混凝土桥面板和下层混凝土桥面板，浇筑上层桥面板剪力钉槽与下层桥面板剪力钉槽中的混凝土，之后浇筑相邻混凝土桥面板之间的接缝，并在主跨主梁段与桥塔之间锚固张拉斜拉索，施工桥面铺装及附属设施，形成一种独塔双索面无背索双层斜拉桥。

本实用新型与现有技术方案相比具有以下有益效果和优点：

其一：桥塔采用无背索独塔设计，塔柱倾斜，塔柱依靠自身的重力平衡主梁的倾覆力，整个结构组成了梁塔结构的平衡体系，受力体系得到优化，并且桥塔不需要在边跨段主梁设置背索，可节省斜拉索的用量，降低工程造价；

其二：主梁采用钢管混凝土双层主梁的结构形式，自重较传统的双层桥轻，可显著节省材料降低工程造价，并且主梁的塑性和韧性好；

其三：主梁采用钢管混凝土结构，使主梁的整体刚度大幅度提高，可避免主梁跨中下挠病害问题，钢管的套箍作用可使混凝土处于侧向受压状态，致使混凝土抗压强度提高，能够充分发挥钢管混凝土的抗压性能，与混凝土主梁相比其抗风抗震性能提高，与钢箱梁斜拉桥相比，用钢量减小，并且避免了钢箱梁的主梁局部失稳问题；

其四，整个桥梁景观效果好，外形轻盈美观，可作为标志性建筑物。

附图说明

现在将参照所附附图更加详细地描述本实用新型的这些和其它方面，其所示为本实用新型的当前优选实施例。其中：

图1为本实用新型的立体示意图；

图2为本实用新型的立面示意图；

图3为本实用新型的钢管混凝土上弦杆、钢管混凝土下弦杆、钢管混凝土竖杆及钢管混凝土斜杆连接立体示意图；

图4为本实用新型的钢管混凝土上弦杆、上弦杆钢承托、上弦杆钢承托加劲肋以及上弦杆集束式剪力钉连接横断面示意图；

图5为图4中上弦杆钢承托加劲肋的立体示意图；

图6为本实用新型的钢管混凝土下弦杆、下弦杆钢承托、下弦杆钢承托加劲肋以及下弦杆集束式剪力钉连接横断面示意图；

图7为图6中下弦杆钢承托加劲肋的立体示意图；

图8为本实用新型双层主梁的横断面示意图；

图9为本实用新型双层主梁的立体示意图；

图10为本实用新型双层主梁的立面示意图；

图11为本实用新型的主梁上层混凝土桥面板横断面示意图；

图12为本实用新型的主梁上层混凝土桥面板立体示意图；

图13为本实用新型的主梁上层混凝土桥面板顶面示意图；

图14为本实用新型的相邻两片主梁上层混凝土桥面板连接顶面示意图；

图15为本实用新型的相邻两片主梁上层混凝土桥面板连接立体示意图；

图16为本实用新型的主梁下层混凝土桥面板横断面示意图；

图17为本实用新型的主梁下层混凝土桥面板立体示意图；

图18为本实用新型的主梁下层混凝土桥面板顶面示意图；

图19为本实用新型的相邻两片主梁下层混凝土桥面板连接顶面示意图；

图20为本实用新型的相邻两片主梁下层混凝土桥面板连接立体示意图；

附图中，1、双层主梁；11、主梁上层混凝土桥面板；12、上层桥面板纵向钢筋；13、上层桥面板横向预应力钢束；14、上层桥面板剪力钉槽；15、上层桥面板纵向集束式剪力钉；17、上层桥面板接缝；21、主梁下层混凝土桥面板；22、下层桥面板纵向钢筋；23、下层桥面板横向预应力钢束；24、下层桥面板剪力钉槽；25、下层桥面板纵向集束式剪力钉；26、斜拉索锚固块；27、下层桥面板接缝；31、钢管混凝土竖杆；32、钢管混凝土斜杆；4、钢管混凝土上弦杆；41、上弦杆钢承托；42、上弦杆钢承托加劲肋；43、上弦杆集束式剪力钉；5、钢管混凝土下弦杆；51、下弦杆钢承托；52、下弦杆钢承托加劲肋；53、下弦杆集束式剪力钉；6、桥塔；61、塔柱；62、下横梁；63、上横梁；7、斜拉索；8、主跨段主梁；9、边跨段主梁。

具体实施方式

下面结合附图和具体实例，进一步阐明本实用新型，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1、图2所示，本实用新型的独塔双索面无背索双层斜拉桥，包括桥塔6、若干斜拉索7及双层主梁1，双层主梁1沿桥长方向分为主跨段主梁8和边跨段主梁9，其特征在于：桥塔6的两根塔柱61与主跨段主梁8分别通过若干斜拉索7相连接，每根斜拉索7两端分别锚固在对应主跨段主梁8的下层斜拉索锚固块26与桥塔6的塔柱61上。桥塔6由两根塔柱61以及设置在两根塔柱之间下横梁62、上横梁63组成，塔柱61与边跨段主梁9间不设置斜拉索7。

如图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，所述双层主梁1由两根钢管混凝土上弦杆4、两根钢管混凝土下弦杆5、若干钢管混凝土竖杆31、若干钢管混凝土斜杆32以及主梁上层混凝土桥面板11和主梁下层混凝土桥面板21组成，每根钢管混凝土上弦杆4与一根钢管混凝土下弦杆5之间设置若干钢管混凝土竖杆31和若干钢管混凝土斜杆32并连接成一整体，在钢管混凝土上弦杆4上固定主梁上层混凝土桥面板11，在钢管混凝土下弦杆5下方固定主梁下层混凝土桥面板21。

如图3、图4、图5、图9、图10所示，所述钢管混凝土上弦杆4由钢管Ⅰ及设置在钢管Ⅰ内的混凝土组成，在钢管混凝土上弦杆4上方两侧对称设置有两条上弦杆钢承托41，每条上弦杆钢承托41与钢管混凝土上弦杆4之间设置有若干个上弦杆钢承托加劲肋42，钢管混凝土上弦杆4顶部设置有若干上弦杆集束式剪力钉43，主梁上层混凝土桥面板11与若干上弦杆集束式剪力钉43固定在一起。

如图6、图7、图9、图10所示，所述钢管混凝土下弦杆5由钢管Ⅱ及设置在钢管Ⅱ内的混凝土组成，在钢管混凝土下弦杆5下方两侧对称设置有两条下弦杆钢承托51，每条下弦杆钢承托51与钢管混凝土下弦杆5之间设置有若干个下弦杆钢承托加劲肋52，钢管混凝土下弦杆5底部设置有若干下弦杆集束式剪力钉53，主梁下层混凝土桥面板21与若干下弦杆集束式剪力钉53固定在一起。

如图3、图8、图9、图10所示，所述钢管混凝土竖杆31由钢管Ⅲ及设置在钢管Ⅲ内的混凝土组成，所述钢管混凝土斜杆32由钢管Ⅳ及设置在钢管Ⅳ内的混凝土组成。

如图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15所示，所述主梁上层混凝土桥面板11为预应力混凝土结构，由若干主梁上层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁上层混凝土桥面拼接块纵向通过上层桥面板接缝17相连，每个主梁上层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁上层混凝土桥面板11内设置有上层桥面板纵向钢筋12、上层桥面板横向预应力钢束13、上层桥面板剪力钉槽14和上层桥面板纵向集束式剪力钉15，上层桥面板接缝17内设置有钢纤维混凝土。

如图8、图9、图16、图17、图18、图19、图20所示，所述主梁下层混凝土桥面板21为预应力混凝土结构，由若干主梁下层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁下层混凝土桥面拼接块纵向通过下层桥面板接缝27相连，每个主梁下层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁下层混凝土桥面板21内设置有下层桥面板纵向钢筋22、下层桥面板横向预应力钢束23、下层桥面板剪力钉槽24和下层桥面板纵向集束式剪力钉25，在主梁下层混凝土桥面板21上设置有若干斜拉索锚固块26；下层桥面板接缝27内设置有钢纤维混凝土。

如图1至图20所示，本实用新型的独塔双索面无背索双层斜拉桥，作为具体实施例说明本实用新型的实施过程，某公路需设计一座桥总跨径为205m的桥梁跨越当地河流，要求上层桥面为双向四车道，下层桥面为双向四车道，全桥共八车道。采用本实用新型提出的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，主跨段主梁8长度为130m，边跨段主梁9长度为75m，总跨径为205m，桥塔塔柱61高110m，塔柱61与主跨段主梁8的夹角α设置为115°，双层主梁1由两根钢管混凝土上弦杆4、两根钢管混凝土下弦杆5、设置在钢管混凝土上弦杆4和钢管混凝土下弦杆5之间的若干根钢管混凝土竖杆31、钢管混凝土斜杆32以及主梁上层混凝土桥面板11和主梁下层混凝土桥面板21组成，双层主梁1的高度为6.7m，主梁上层混凝土桥面板11厚度为35cm，单块主梁上层混凝土桥面板11长12m，宽20m，主梁下层混凝土桥面板21厚度为35cm，单块主梁下层混凝土桥面板21长12m，宽24m。

施工时首先施工桥塔6，然后架设双层主梁1，并在对应位置装配主梁上层混凝土桥面板11和主梁下层混凝土桥面板21，浇筑上层桥面板剪力钉槽14与下层桥面板剪力钉槽24中的混凝土，之后用钢纤维混凝土浇筑相邻主梁上层混凝土桥面板11之间的上层桥面板接缝17及相邻主梁下层混凝土桥面板21之间的下层桥面板接缝27，并在主跨段主梁8与桥塔6之间锚固张拉若干斜拉索7，再施工桥面铺装及附属设施，形成一种独塔双索面无背索双层斜拉桥。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，包括桥塔（6）、若干斜拉索（7）及双层主梁（1），双层主梁（1）沿桥长方向分为主跨段主梁（8）和边跨段主梁（9），其特征在于：桥塔（6）的两根塔柱（61）与主跨段主梁（8）分别通过若干斜拉索（7）相连接，每根斜拉索（7）两端分别锚固在对应主跨段主梁（8）的下层斜拉索锚固块（26）与桥塔（6）的塔柱（61）上；所述双层主梁（1）由两根钢管混凝土上弦杆（4）、两根钢管混凝土下弦杆（5）、若干钢管混凝土竖杆（31）、若干钢管混凝土斜杆（32）以及主梁上层混凝土桥面板（11）和主梁下层混凝土桥面板（21）组成，每根钢管混凝土上弦杆（4）与一根钢管混凝土下弦杆（5）之间设置若干钢管混凝土竖杆（31）和若干钢管混凝土斜杆（32）并连接成一整体，在钢管混凝土上弦杆（4）上固定主梁上层混凝土桥面板（11），在钢管混凝土下弦杆（5）下方固定主梁下层混凝土桥面板（21）。

2.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述边跨段主梁（9）的长度为主跨段主梁（8）长度的6/13-9/13。

3.根据权利要求1或2所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：桥塔（6）由两根塔柱（61）以及设置在两根塔柱之间下横梁（62）、上横梁（63）组成，两根塔柱（61）与主跨段主梁（8）的夹角设置成钝角α，钝角α的取值范围为100°-125°，塔柱（61）与边跨段主梁（9）间不设置斜拉索（7）。

4.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述钢管混凝土上弦杆（4）由钢管Ⅰ及设置在钢管Ⅰ内的混凝土组成，在钢管混凝土上弦杆（4）上方两侧对称设置有两条上弦杆钢承托（41），每条上弦杆钢承托（41）与钢管混凝土上弦杆（4）之间设置有若干个上弦杆钢承托加劲肋（42），钢管混凝土上弦杆（4）顶部设置有若干上弦杆集束式剪力钉（43），主梁上层混凝土桥面板（11）与若干上弦杆集束式剪力钉（43）固定在一起。

5.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述钢管混凝土下弦杆（5）由钢管Ⅱ及设置在钢管Ⅱ内的混凝土组成，在钢管混凝土下弦杆（5）下方两侧对称设置有两条下弦杆钢承托（51），每条下弦杆钢承托（51）与钢管混凝土下弦杆（5）之间设置有若干个下弦杆钢承托加劲肋（52），钢管混凝土下弦杆（5）底部设置有若干下弦杆集束式剪力钉（53），主梁下层混凝土桥面板（21）与若干下弦杆集束式剪力钉（53）固定在一起。

6.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述钢管混凝土竖杆（31）由钢管Ⅲ及设置在钢管Ⅲ内的混凝土组成，所述钢管混凝土斜杆（32）由钢管Ⅳ及设置在钢管Ⅳ内的混凝土组成。

7.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述主梁上层混凝土桥面板（11）为预应力混凝土结构，由若干主梁上层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁上层混凝土桥面拼接块纵向通过上层桥面板接缝（17）相连，每个主梁上层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁上层混凝土桥面板（11）内设置有上层桥面板纵向钢筋（12）、上层桥面板横向预应力钢束（13）、上层桥面板剪力钉槽（14）和上层桥面板纵向集束式剪力钉（15），上层桥面板接缝（17）内设置有钢纤维混凝土。

8.根据权利要求1所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：所述主梁下层混凝土桥面板（21）为预应力混凝土结构，由若干主梁下层混凝土桥面拼接块拼接而成，相邻的主梁下层混凝土桥面拼接块纵向通过下层桥面板接缝（27）相连，每个主梁下层混凝土桥面拼接块的纵向长度为10m-13m，主梁下层混凝土桥面板（21）内设置有下层桥面板纵向钢筋（22）、下层桥面板横向预应力钢束（23）、下层桥面板剪力钉槽（24）和下层桥面板纵向集束式剪力钉（25），在主梁下层混凝土桥面板（21）上设置有若干斜拉索锚固块（26）。

9.根据权利要求8所述的一种独塔双索面无背索双层斜拉桥，其特征在于：下层桥面板接缝（27）内设置有钢纤维混凝土。

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