CN215051984U - 一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系 - Google Patents

一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系 Download PDF

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武维宏
胡焱文
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Abstract

本实用新型公开了一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,包括由混凝土箱梁、波形腹板钢箱‑混凝土组合梁组成布置于横桥向两侧的混合梁;混凝土箱梁位于中支点两侧和桥塔浇筑为一体;组合梁位于边跨和中跨跨中;混凝土箱梁和组合梁通过钢混结合段连接;钢混结合段为波形腹板钢箱内浇筑结合段混凝土形成;混合梁横向由中支点混凝土横梁、桁架式钢横梁、工字型钢横梁和端横梁连接;其上布置桥面板;混合梁由主墩和过渡墩支撑;该混合梁矮塔斜拉桥体系结构设计合理,便于施工,使用效果好,可用于宽幅大跨桥梁。同时本实用新型还公开了配套的施工方法,包括桥塔施工,混凝土箱梁施工、组合梁施工及钢混结合段施工等步骤,施工方法完备,施工进度快。

Description

一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系
技术领域
本实用新型涉及桥梁结构技术领域,具体涉及到一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系。
背景技术
矮塔斜拉桥也称部分斜拉桥,是介于连续梁桥和斜拉桥之间的一种结构体系,由于其兼具连续梁桥和斜拉桥的结构优点,因此具有较广阔的应用。
传统矮塔斜拉桥的主梁多采用单箱单室或多室混凝土箱型截面,此类截面虽可提供较大刚度,但也存在不可避免的技术问题:
(1)对于宽幅桥梁,多采用单箱多室截面,大大增加了混凝土的体量,使得自重作用下主梁的墩顶负弯矩增大,严重影响主梁的受力性能,极易出现墩顶主梁顶面开裂的病害。
(2)对于大跨径桥梁,跨中采用混凝土箱型截面,大大增加主梁的跨中正弯矩和墩顶负弯矩,使得跨中箱梁底板和中支点箱梁顶板极易开裂,严重影响主梁的受力性能和使用性能,同时由于主梁弯矩的增大,需要配置大量的预应力钢筋和大规格的斜拉索,造成不必要的材料浪费,增加矮塔斜拉桥造价,影响其经济性能。
(3)由于单箱单室或多室混凝土箱型截面的受力特点,矮塔斜拉桥桥塔多布置于中央分隔带,采用中央索面,而对于宽幅桥梁而言,由于横向宽度的加大,主梁的横向受力愈加复杂,剪力滞后效应明显,造成主梁的受力性能降低,同时由于桥塔位置受限,桥塔的结构形式多为独柱塔,形式单一,不能适用于更高的景观要求。
(4)传统矮塔斜拉桥的结构体系,极大的限制了其向宽幅大跨桥梁应用的发展,也限制了其多样性的景观发展。
实用新型内容
针对上述传统矮塔斜拉桥体系存在的技术问题,本实用新型的目的是提供一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,该矮塔斜拉桥体系结构设计合理、施工方便快捷、受力性能和经济性能好、能满足宽幅大跨的要求和景观多样性的要求。
为了实现上述目的,本实用新型采用的技术方案如下所述:
一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,包括由混凝土箱梁1、波形腹板钢箱-混凝土组合梁2、钢混结合段3组成的布置于横桥向两侧的混合梁;
所述混合梁之间通过中支点混凝土横梁6、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8和端横梁9连接;
所述混合梁和各横梁上布置有现浇桥面板10和预制桥面板10-1;
所述中支点混凝土横梁6处布置有与混合梁浇筑为一体的桥塔4,桥塔4与混合梁之间连接有斜拉索5,混合梁和桥塔4通过支座14支撑于主墩12和过渡墩13上。
所述混凝土箱梁1布置于中支点两侧,单侧的布置长度L=0.22L0~0.30L0,其中L0为矮塔斜拉桥主跨跨径,所述混凝土箱梁1最大悬臂端高度最低,中支点位置高度最高,中支点两侧各2~4米为等高段,其余部分为变高段,梁高变化曲线采用1.5~2.0次抛物线,混凝土箱梁1在等高段内为实心截面,在变高段内为箱型截面,间隔3~6米设置若干混凝土隔板1-1。
所述波形腹板钢箱-混凝土组合梁2布置于边跨和中跨跨中,高度与混凝土箱梁1最大悬臂端相同,包括由钢箱顶板2-1,钢箱底板2-2,钢箱波形腹板2-3围成的波形腹板钢箱,浇筑在钢箱顶板2-1上的一期浇筑混凝土10-3,在波形腹板钢箱内部间隔3~6米设置的若干钢箱隔板2-4,布置在钢箱底板2-2上的底板加劲肋2-5。
所述钢混结合段3为混凝土箱梁1和波形腹板钢箱-混凝土组合梁2中间的连接构造,其高度与混凝土箱梁1最大悬臂端相同,包括预留组合梁拼接段和钢箱-混凝土箱结合段两部分;所述预留组合梁拼接段长度L1=0.5H~2.5H,其中H为混凝土箱梁1最大悬臂端梁高,结构形式同波形腹板钢箱-混凝土组合梁2;所述钢箱-混凝土箱结合段长度L2=H~2H,其结构形式为预留组合梁拼接段内的钢箱顶板2-1、钢箱底板2-2、钢箱波形腹板2-3、底板加劲肋2-5延伸至钢箱-混凝土箱结合段,并与预先焊接在预埋接头竖板3-4上的预埋接头平板3-3焊接,在钢箱顶板2-1顶面、钢箱底板2-2顶面、钢箱波形腹板2-3内侧和预埋接头竖板3-4上布置有剪力钉11,在波形腹板钢箱内部和顶面浇筑有结合段混凝土3-1,内部形成与混凝土箱梁1最大悬臂端相同的截面形式,在钢箱-混凝土箱结合段的中间浇筑有与混凝土隔板1-1相同的结合段隔板3-2;所述钢箱波形腹板2-3在钢箱-混凝土箱结合段内为无波形的直钢板,所述预埋接头竖板3-4预埋在混凝土箱梁1内,预埋深度L3=0.3H~0.6H,所述预埋接头平板3-3上设置有纵向钢筋穿孔3-5。
所述桥塔4为双塔柱形式,桥塔4的下部在中支点位置与混凝土箱梁1的外侧浇筑成整体,形成塔梁固结体系,桥塔4和混凝土箱梁1通过布置于横桥向两侧的支座14支撑于主墩12上。
所述斜拉索5为双索面,一端连接在桥塔4上,另一端连接在横桥向两侧的混凝土箱梁1的混凝土隔板1-1上或波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的钢箱隔板2-4上。
所述中支点混凝土横梁6为箱型截面,其两端分别与中支点位置横桥向两侧混凝土箱梁1的内侧浇筑成整体,在中支点混凝土横梁6上浇筑有现浇桥面板10;
所述桁架式钢横梁7布置于混凝土箱梁1高度大于0.6H0的范围,其高度为0.4H0~0.6H0,其中H0为混凝土箱梁1中支点处梁高;包括上弦杆7-1,下弦杆7-2,腹杆7-3,上弦杆7-1与上弦杆预埋杆7-4连接;下弦杆7-2与下弦杆预埋杆7-5连接,上弦杆预埋杆7-4、下弦杆预埋杆7-5预埋在混凝土箱梁1对应于混凝土隔板1-1的位置;
所述工字型钢横梁8布置于混凝土箱梁1高度小于0.6H0的范围内及波形腹板钢箱-混凝土组合梁2和钢混结合段3的范围内,高度为0.5H~0.8H,包括横梁顶板8-1,横梁底板8-2,横梁腹板8-3,横梁加劲板8-4,横梁腹板8-3与横梁预埋板8-5、横梁接头板8-6连接,横梁预埋板8-5预埋在混凝土箱梁1对应于混凝土隔板1-1的位置,横梁接头板8-6预先焊接在钢箱波形腹板2-3上对应于钢箱隔板2-4和结合段隔板3-2的位置。
所述端横梁9高度为0.8H~0.9H,布置于波形腹板钢箱-混凝土组合梁2边跨梁端位置,由钢板围成钢箱并在内部灌注混凝土形成,其上部浇筑有现浇桥面板10。
所述预制桥面板10-1搭设在中支点混凝土横梁6、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8和端横梁9上,并通过桥面板湿接缝10-2与现浇桥面板10、一期浇筑混凝土10-3、混凝土箱梁1顶部连接形成整体。
本实用新型的有益效果为:
1.本实用新型有利于矮塔斜拉桥向大跨径桥梁的发展,主梁采用混合梁,边跨及中跨跨中采用等高度的波形腹板钢箱-混凝土组合梁,可以充分发挥钢材质量轻性能好的优点,提高矮塔斜拉桥跨中的承载能力,减轻主梁自重,增大矮塔斜拉桥的跨越能力,同时中支点及两侧采用变高度的混凝土箱梁,箱梁内可布置预应力,既可保证矮塔斜拉桥的刚度,又能提高主梁负弯矩区的承载能力。
2.本实用新型有利于矮塔斜拉桥向宽幅桥梁的发展,主梁采用双边主梁加横梁的结构形式,结构体系受力明确,横向刚度和抗扭刚度较好,在增大桥梁的宽度时,不会过多增大桥梁的自重,既能保证结构的刚度要求和承载力要求,也不会给结构带来多余不利效应。
3.本实用新型提供的钢混结合段构造,构造简单、设计合理且施工方便,施工质量容易保证。预留组合梁拼接段考虑了施工中波形腹板钢箱-混凝土组合梁分节段吊装拼接接头的要求,预留组合梁拼接段长度L1=0.5H~2.5H,且该段内在波形腹板钢箱上预先浇筑的一期浇筑混凝土可以有效保证钢混结合段施工时钢箱的稳定。钢箱-混凝土箱结合段考虑了组合梁和混凝箱梁过渡的要求,钢箱-混凝土箱结合段长度L2=H~2H,且钢箱上布置的剪力钉和钢箱内浇筑的结合段混凝土,可有效合理的保证组合梁和混凝土箱梁的连接,保证混合梁传力的连续性。预埋接头竖板和预埋接头平板可为钢混结合段施工提供定位和锚固措施,有效防止结合段混凝土浇筑振捣时钢箱偏位,同时也是保证钢箱和混凝土箱有效连接的措施。预埋接头竖板的预埋深度L3=0.3H~0.6H,且其上剪力钉的布置,可防止预埋接头竖板的拔出,保证连接部位的稳定。预埋接头平板上设置的纵向钢筋穿孔供混凝土箱梁的纵向钢筋穿过,有效保证钢箱-混凝土箱结合段和混凝土箱梁内纵向钢筋的连续性。
4.本实用新型提供了矮塔斜拉桥混凝土箱梁的合理布置长度L=0.22L0~0.30L0,保证混凝土箱梁主要承受结构的负弯矩,波形腹板钢箱-混凝土组合梁主要承受结构的正弯矩,而钢混结合段位于主梁弯矩最小的位置,使得混合梁受力明确合理,可据此简化混合梁的构造,降低矮塔斜拉桥造价。
5.边跨及中跨跨中的波形腹板钢箱-混凝土组合梁,钢材的承载能力更好,跨中下缘和边跨下缘可不用布置预应力,相比于传统矮塔斜拉桥的箱型截面,减少了预应力的使用,同时由于钢材质量较轻,大大降低了主梁的自重,斜拉索可采用较小的规格,极大的提高了矮塔斜拉桥的经济性能。
6.波形腹板钢箱-混凝土组合梁上的一期浇筑混凝土,使得波形腹板钢箱在吊装前先形成组合梁形式,保证波形腹板钢箱-混凝土组合梁施工过程中的结构稳定和安全,同时也便于组合梁的吊装拼接。
7.桥塔采用双塔柱,并与混凝土箱梁的外侧浇筑为一体,横桥向两侧的混凝土箱梁通过中支点混凝土横梁连接,横梁内可布置预应力,形成了受力性能良好的桥塔基础构造,可有效保证塔梁固结体系的形成,同时双塔柱也为桥塔造型设计提供更多的发挥空间,解决了传统矮塔斜拉桥独柱塔形式单一的问题,可极大提升矮塔斜拉桥的景观性能。
8.斜拉索锚固于横桥向两侧的双主梁上,形成双索面,可适用于桥塔多样化造型的需求,同时对于宽幅桥而言,使得主梁的横向受力明确,索力通过双主梁传递至横梁和桥面板,极大降低剪力滞后效应,提高主梁的受力性能。
9.混凝土箱梁之间采用桁架式钢横梁和工字型钢横梁连接,而不是传统的混凝土横梁,既能保证结构的刚度要求,又能减轻结构自重,提高主梁的受力性能,同时桁架式钢横梁高度为0.4H0~0.6H0,工字型钢横梁高度为0.5H~0.8H,两种横梁分别布置于混凝土箱梁高度大于0.6H0和小于0.6H0的范围内,可很好的适应混凝土箱梁梁高变化对横梁高度的要求,提高主梁的刚度。
10.桁架式钢横梁通过上弦杆预埋杆和下弦杆预埋杆与混凝土箱梁连接,工字型钢横梁通过横梁预埋板与混凝土箱梁连接,通过横梁接头板与波形腹板钢箱-混凝土组合梁连接,上述连接形式构造简单,设计合理,方便施工,易于保证施工质量,可有效保证主梁和横梁的连接性能,提高主梁的整体刚度。
11.桥面板采用预制桥面板、桥面板湿接缝和现浇桥面板的结合,极大的方便了施工,桥面板预制吊装加快了施工进度,同时桥面板湿接缝及现浇桥面板也能很好保证桥面板的性能,桥面板搭设于相邻横梁之间,形成以纵向受力为主的单向板,受力更加明确。
12.本实用新型提供的一整套配套完整的施工方法,施工过程方便快捷,可加快施工进度,缩短施工周期,同时易于保证施工质量。桁架式钢横梁、工字型钢横梁、波形腹板钢箱-混凝土组合梁在工厂加工制造,钢结构施工质量易于保证,钢结构和混凝土结构同步施工,极大的缩短施工周期,加快施工进度。混凝土箱梁中支点节段和两侧第一标准节段通过搭支架施工,并及时完成横梁及桥面板的施工,可为桥塔施工提供工作平台。混凝土箱梁其余节段按照挂篮悬臂施工,施工工艺简单快捷。钢混结合段先吊装的波形腹板钢箱可为结合段混凝土浇筑提供施工模板,同时结合段的构造可有效保证结合段波形腹板钢箱的定位和固定,施工过程中波形腹板钢箱不易偏位。波形腹板钢箱-混凝土组合梁吊装拼接施工时,可划分较大的节段长度,加快施工进度,而且波形腹板钢箱-混凝土组合梁吊装拼接后及时施工横梁、桥面板和斜拉索,保证结构体系在施工过程中稳定推进,且减少了施工支架的使用,增大工作效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系立面图;
图2是本实用新型实施例宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系平面图;
图3是本实用新型实施例桥塔断面图;
图4是本实用新型实施例混合梁A-A断面图;
图5是本实用新型实施例混合梁B-B断面图;
图6是本实用新型实施例混合梁C-C断面图;
图7是本实用新型实施例混合梁D-D断面图;
图8是本实用新型实施例混合梁E-E断面图;
图9是本实用新型实施例钢混结合段立面图;
图10是本实用新型实施例钢混结合段平面图;
图11是本实用新型实施例钢混结合段F-F断面图;
图12是本实用新型实施例钢混结合段G-G断面图
图中所示:1—混凝土箱梁;1-1—混凝土隔板;2—波形腹板钢箱-混凝土组合梁;2-1—钢箱顶板;2-2—钢箱底板;2-3—钢箱波形腹板;2-4—钢箱隔板;2-5—底板加劲肋;3—钢混结合段;3-1—结合段混凝土;3-2—结合段隔板;3-3—预埋接头平板;3-4—预埋接头竖板;3-5—纵向钢筋穿孔;4—桥塔;5—斜拉索;6—中支点混凝土横梁;7—桁架式钢横梁;7-1—上弦杆;7-2—下弦杆;7-3—腹杆;7-4—上弦杆预埋杆;7-5—下弦杆预埋杆;8—工字型钢横梁;8-1—横梁顶板;8-2—横梁底板;8-3—横梁腹板;8-4—横梁加劲板;8-5—横梁预埋板;8-6—横梁接头板;9—端横梁;10—现浇桥面板;10-1—预制桥面板;10-2—桥面板湿接缝;10-3—一期浇筑混凝土;11—剪力钉;12—主墩;13—过渡墩;14—支座。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本实用新型的技术方案:
实施例1
结合图1~12,本实施例混合梁矮塔斜拉桥跨径组合为(150+250+150)m,即矮塔斜拉桥主跨跨径L0=250m,该桥桥面宽度为32.5m,呈直线布置。
本实施例混合梁矮塔斜拉桥包括:由混凝土箱梁1、波形腹板钢箱-混凝土组合梁2、钢混结合段3组成的布置于横桥向两侧的混合梁,连接横桥向两侧混合梁的中支点混凝土横梁6、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8和端横梁9,布置于混合梁及各横梁上的现浇桥面板10、预制桥面板10-1和桥面板湿接缝10-2,在中支点处与混合梁浇筑为一体的桥塔4,连接于桥塔4和混合梁之间的斜拉索5,通过支座14支撑混合梁的主墩12和过渡墩13。混凝土箱梁1、波形腹板钢箱-混凝土组合梁2、钢混结合段3均沿纵桥向布置,中支点混凝土横梁6、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8和端横梁9均沿横桥向布置。
混凝土箱梁1布置于中支点两侧,单侧的布置长度L=0.26L0=65m,最大悬臂端梁高H=3m,中支点处梁高H0=10m,中支点两侧各3米为等高段,其余部分为变高段,梁高变化曲线采用1.8次抛物线,等高段内为实心截面,变高段内为箱型截面,间隔4m设置一道混凝土隔板1-1。混凝土箱梁1底宽3m,顶宽3.5m,箱型截面顶板厚50cm,底板厚度按1.8次抛物线由70cm变化至110cm,腹板厚度在靠近最大悬臂端范围为60cm,在靠近中支点范围为80cm,中间线性过渡。
波形腹板钢箱-混凝土组合梁2布置于边跨和中跨跨中,边跨布置长度为77m,中跨跨中布置长度为104m,梁高为3m,包括由2个钢箱顶板2-1,1个钢箱底板2-2,2个钢箱波形腹板2-3围成的波形腹板钢箱,浇筑在钢箱顶板2-1上的一期浇筑混凝土10-3,在波形腹板钢箱内部间隔4m设置一道的钢箱隔板2-4,设置在钢箱底板2-2上的2道底板加劲肋2-5。钢箱顶板2-1厚40mm,钢箱底板2-2厚55mm,钢箱波形腹板2-3厚28mm,一期浇筑混凝土10-3厚250mm,波形腹板钢箱高2750mm,波形腹板钢箱-混凝土组合梁2底宽3m,顶宽3.5m。
钢混结合段3为混凝土箱梁1和波形腹板钢箱-混凝土组合梁2中间的连接构造,梁高为3m,包括预留组合梁拼接段和钢箱-混凝土箱结合段两部分。
预留组合梁拼接段长度L1=1.33H=4m,其结构形式及尺寸构造同波形腹板钢箱-混凝土组合梁2。
钢箱-混凝土箱结合段长度L2=1.33H=4m,其结构形式为预留组合梁拼接段内的钢箱顶板2-1、钢箱底板2-2、钢箱波形腹板2-3、底板加劲肋2-5延伸至钢箱-混凝土箱结合段,并与焊接在预埋接头竖板3-4上的预埋接头平板3-3焊接,在钢箱顶板2-1顶面、钢箱底板2-2顶面和钢箱波形腹板2-3内侧按照间距150mm布置有剪力钉11,在波形腹板钢箱内部和顶面浇筑有结合段混凝土3-1,内部形成与混凝土箱梁1最大悬臂端相同的截面形式,在钢箱-混凝土箱结合段的中间浇筑有与混凝土隔板1-1相同的结合段隔板3-2。钢箱波形腹板2-3在钢箱-混凝土箱结合段为无波形的直钢板。预埋接头竖板3-4上按照间距150mm布置有剪力钉11,预先和预埋接头平板3-3焊接并预埋至混凝土箱梁1内,预埋深度L3=0.4H=1.2m,预埋接头平板3-3上设置有纵向钢筋穿孔3-5供混凝土箱梁1的纵向钢筋穿过。预埋接头平板3-3和预埋接头竖板3-4板厚均为28mm。
桥塔4为双塔柱的曲线型桥塔,塔柱为混凝土箱型截面,桥塔4的下部在中支点位置与混凝土箱梁1的外侧浇筑成整体,形成塔梁固结体系,桥塔4和混凝土箱梁1通过布置于横桥向两侧的支座14支撑于主墩12上,主墩12为V型桥墩,与桥塔4的曲线结合形成花苞形的外形构造。
斜拉索5为双索面,一端连接在桥塔4上,一端连接在横桥向两侧的混凝土箱梁1的混凝土隔板1-1上或波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的钢箱隔板2-4上,混合梁上斜拉索间距8m,全桥共布置96根。
中支点混凝土横梁6为箱型截面,截面高9750mm,宽6000mm,中支点混凝土横梁6的两端分别与中支点位置横桥向两侧混凝土箱梁1的内侧浇筑成整体,在中支点混凝土横梁6上浇筑有厚250mm的现浇桥面板10。
桁架式钢横梁7布置于混凝土箱梁1高度大于0.6H0=6m的范围内,其高度为0.5H0=5m,包括1根上弦杆7-1,1根下弦杆7-2,8根腹杆7-3,通过上弦杆7-1与上弦杆预埋杆7-4的连接及下弦杆7-2与下弦杆预埋杆7-5的连接,与横桥向两侧的混凝土箱梁1连接。上弦杆预埋杆7-4、下弦杆预埋杆7-5预埋在混凝土箱梁1对应于混凝土隔板1-1的位置。上弦杆7-1、下弦杆7-2、上弦杆预埋杆7-4、下弦杆预埋杆7-5均为钢板焊接的箱型截面,腹杆7-3采用H型钢。桁架式钢横梁7顶宽和底宽均为500mm。
工字型钢横梁8布置于混凝土箱梁1高度小于0.6H0=6m的范围内及波形腹板钢箱-混凝土组合梁2和钢混结合段3范围内,高度为0.7H=2.1m,包括1个横梁顶板8-1,1个横梁底板8-2,1个横梁腹板8-3,44个横梁加劲板8-4,通过横梁腹板8-3与横梁预埋板8-5、横梁接头板8-6的连接,与横桥向两侧的混凝土箱梁1、波形腹板钢箱-混凝土组合梁2及钢混结合段3连接。横梁预埋板8-5预埋在混凝土箱梁1对应于混凝土隔板1-1的位置。横梁接头板8-6预先焊接至钢箱波形腹板2-3对应于钢箱隔板2-4和结合段隔板3-2的位置。工字型钢横梁8顶宽和底宽均为500mm。
端横梁9高度为0.9H=2.7m,布置于边跨梁端位置,连接横桥向两侧的波形腹板钢箱-混凝土组合梁2,由钢板围成钢箱并在内部灌注混凝土形成,其上部浇筑有厚250mm的现浇桥面板10。
预制桥面板10-1搭设在中支点混凝土横梁6、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8和端横梁9上,并通过桥面板湿接缝10-2与现浇桥面板10、一期浇筑混凝土10-3、混凝土箱梁1顶部连接形成整体。预制桥面板10-1、桥面板湿接缝10-2、现浇桥面板10、一期浇筑混凝土10-3的厚度均为250mm。
本实施例中桥塔一侧的混凝土箱梁1的施工节段划分为:距中支点5m范围为中支点节段,之后按照4m一段划分为15个标准节段。边跨的波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的施工节段划分为:距梁端29m范围内为边跨梁端节段,其余部分按照16m一段划分为3个标准节段。中跨的波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的施工节段划分为:跨中8m范围内为中跨合拢节段,其余部分按照16m一段划分为6个标准节段。钢混结合段3单独作为一个施工节段。
本实施例混合梁矮塔斜拉桥的施工方法,包括
混凝土箱梁1中支点两侧各5m范围为中支点节段,剩余部分按照4m一段划分为15个标准节段;边跨的波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的施工节段划分为:距梁端29m范围内为梁端合拢节段,其余部分按照16m一段划分为3个标准节段。中跨的波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的施工节段划分为:跨中8m范围内为中跨合拢节段,其余部分按照16m一段划分为6个标准节段。钢混结合段3单独作为一个施工节段。混合梁矮塔斜拉桥的施工过程包括以下步骤:
步骤一、下部结构施工:施工主墩12、过渡墩13,并安装支座14;
步骤二、钢结构及预制桥面板工厂加工:在步骤一进行的同时在工厂完成波形腹板钢箱-混凝土组合梁2、钢混结合段3钢箱、桁架式钢横梁7、工字型钢横梁8的制作,在工厂浇筑并养护预制桥面板10-1;
步骤三、桥塔施工:在主墩12上搭设桥塔4临时固结结构和施工支架,一体浇筑混凝土箱梁1的中支点节段,桥塔4下部和中支点混凝土横梁6;采用支架现浇法施工混凝土箱梁1中支点两侧的第一个标准节段,安装该节段的桁架式钢横梁7;然后吊装该节段的预制桥面板10-1,浇筑中支点混凝土横梁6顶部的现浇桥面板10和桥面板湿接缝10-2形成桥塔4的施工平台;最后分节段施工桥塔4的上部直至完成;
步骤四、混凝土箱梁1悬臂施工:采用挂篮悬臂浇筑法依次对称浇筑混凝土箱梁1中支点两侧的其余标准节段;各节段浇筑完成后,安装该节段的桁架式钢横梁7或工字型钢横梁8,然后张拉该节段的斜拉索5,最后吊装该节段的预制桥面板10-1并浇筑桥面板湿接缝10-2;依此顺序逐个施工混凝土箱梁1的各标准节段直至混凝土箱梁1的最大悬臂端;施工最后一个标准节段时预埋预埋接头竖板3-4和预埋接头平板3-3;
步骤五、钢混结合段3施工:将钢混结合段3的钢箱吊至与混凝土箱梁1最后一个标准节段的对接位置,将钢箱与预埋接头平板3-3焊接牢固,之后浇筑结合段混凝土3-1和结合段隔板3-2,最后吊装该段的工字型钢横梁8、预制桥面板10-1并浇筑桥面板湿接缝10-2;
步骤六、腹板钢箱-混凝土组合梁2吊装拼接:依次吊装拼接波形腹板钢箱-混凝土组合梁2的各标准节段直至最大对称悬臂状态,各节段施工完成后,安装该节段的工字型钢横梁8、张拉该节段的斜拉索5,吊装该节段的预制桥面板10-1并浇筑桥面板湿接缝10-2;然后吊装拼接梁端合拢节段,梁端合拢节段一端与前一节段拼接,另一端支撑在过渡墩13的支座14上,按顺序施工该节段的工字型钢横梁8,端横梁9,预制桥面板10-1和桥面板湿接缝10-2,完成边跨合拢;最后吊装拼接中跨合拢节段,按顺序施工该节段的工字型钢横梁8,预制桥面板10-1和桥面板湿接缝10-2,完成中跨合拢;
步骤七、成桥体系转换:拆除桥塔临时固结结构和中支点处施工支架,使桥塔4和混合梁落架于主墩12的支座14上,完成宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系的施工。
对于本领域技术人员而言,显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于,包括由混凝土箱梁、波形腹板钢箱-混凝土组合梁、钢混结合段组成的布置于横桥向两侧的混合梁;
所述混合梁之间通过中支点混凝土横梁、桁架式钢横梁、工字型钢横梁和端横梁连接;
所述混合梁和各横梁上布置有现浇桥面板和预制桥面板;
所述中支点混凝土横梁处布置有与混合梁浇筑为一体的桥塔,桥塔与混合梁之间连接有斜拉索,混合梁和桥塔通过支座支撑于主墩和过渡墩上。
2.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于,所述混凝土箱梁布置于中支点两侧,单侧的布置长度L=0.22L0~0.30L0,其中L0为矮塔斜拉桥主跨跨径,所述混凝土箱梁最大悬臂端高度最低,中支点位置高度最高,中支点两侧各2~4米为等高段,其余部分为变高段,梁高变化曲线采用1.5~2.0次抛物线,混凝土箱梁在等高段内为实心截面,在变高段内为箱型截面,间隔3~6米设置若干混凝土隔板。
3.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于,所述波形腹板钢箱-混凝土组合梁布置于边跨和中跨跨中,高度与混凝土箱梁最大悬臂端相同,包括由钢箱顶板,钢箱底板,钢箱波形腹板围成的波形腹板钢箱,浇筑在钢箱顶板上的一期浇筑混凝土,在波形腹板钢箱内部间隔3~6米设置的若干钢箱隔板,布置在钢箱底板上的底板加劲肋。
4.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述钢混结合段为混凝土箱梁和波形腹板钢箱-混凝土组合梁中间的连接构造,其高度与混凝土箱梁最大悬臂端相同,包括预留组合梁拼接段和钢箱-混凝土箱结合段两部分;所述预留组合梁拼接段长度L1=0.5H~2.5H,其中H为混凝土箱梁最大悬臂端梁高,结构形式同波形腹板钢箱-混凝土组合梁;所述钢箱-混凝土箱结合段长度L2=H~2H,其结构形式为预留组合梁拼接段内的钢箱顶板、钢箱底板、钢箱波形腹板、底板加劲肋延伸至钢箱-混凝土箱结合段,并与预先焊接在预埋接头竖板上的预埋接头平板焊接,在钢箱顶板顶面、钢箱底板顶面、钢箱波形腹板内侧和预埋接头竖板上布置有剪力钉,在波形腹板钢箱内部和顶面浇筑有结合段混凝土,内部形成与混凝土箱梁最大悬臂端相同的截面形式,在钢箱-混凝土箱结合段的中间浇筑有与混凝土隔板相同的结合段隔板;所述钢箱波形腹板在钢箱-混凝土箱结合段内为无波形的直钢板,所述预埋接头竖板预埋在混凝土箱梁内,预埋深度L3=0.3H~0.6H,所述预埋接头平板上设置有纵向钢筋穿孔。
5.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述桥塔为双塔柱形式,桥塔的下部在中支点位置与混凝土箱梁的外侧浇筑成整体,形成塔梁固结体系,桥塔和混凝土箱梁通过布置于横桥向两侧的支座支撑于主墩上。
6.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述斜拉索为双索面,一端连接在桥塔上,另一端连接在横桥向两侧的混凝土箱梁的混凝土隔板上或波形腹板钢箱-混凝土组合梁的钢箱隔板上。
7.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述中支点混凝土横梁为箱型截面,其两端分别与中支点位置横桥向两侧混凝土箱梁的内侧浇筑成整体,在中支点混凝土横梁上浇筑有现浇桥面板;
所述桁架式钢横梁布置于混凝土箱梁高度大于0.6H0的范围,其高度为0.4H0~0.6H0,其中H0为混凝土箱梁中支点处梁高;包括上弦杆,下弦杆,腹杆,上弦杆与上弦杆预埋杆连接;下弦杆与下弦杆预埋杆连接,上弦杆预埋杆、下弦杆预埋杆预埋在混凝土箱梁对应于混凝土隔板的位置;
所述工字型钢横梁布置于混凝土箱梁高度小于0.6H0的范围内及波形腹板钢箱-混凝土组合梁和钢混结合段的范围内,高度为0.5H~0.8H,包括横梁顶板,横梁底板,横梁腹板,横梁加劲板,横梁腹板与横梁预埋板、横梁接头板连接,横梁预埋板预埋在混凝土箱梁对应于混凝土隔板的位置,横梁接头板预先焊接在钢箱波形腹板上对应于钢箱隔板和结合段隔板的位置。
8.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述端横梁高度为0.8H~0.9H,布置于波形腹板钢箱-混凝土组合梁边跨梁端位置,由钢板围成钢箱并在内部灌注混凝土形成,其上部浇筑有现浇桥面板。
9.根据权利要求1所述的一种宽幅大跨混合梁矮塔斜拉桥体系,其特征在于:所述预制桥面板搭设在中支点混凝土横梁、桁架式钢横梁、工字型钢横梁和端横梁上,并通过桥面板湿接缝与现浇桥面板、一期浇筑混凝土、混凝土箱梁顶部连接形成整体。
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