CN215252243U - 一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，包括索塔、斜拉索、主梁和墩柱，主梁与索塔中部、墩柱顶端连接，斜拉索上端集中锚固于索塔塔顶，下端锚固于主梁上沿其纵向布置，且不设置无索区；主梁截面高度为主跨跨径1/300～1/100；主梁采用主跨为钢箱梁、边跨为混凝土箱梁的混合梁。本实用新型斜拉索在塔顶集中锚固，增大拉索倾角，提高拉索使用效率，利于结构受力和结构抗震；本实用新型通过采取较密梁上索距，较小主梁高度，减轻结构重量，降低结构刚度，具备较优受力性能和抗震性能，适用于高烈度地区塔高受限的大跨径桥梁，能显著降低工程造价。本实用新型主梁采用混合梁，刚度分配合理,避免压重，控制主桥规模，节约造价。

Description

一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥

技术领域

本实用新型涉及一种矮塔斜拉桥，特别涉及一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥。

背景技术

矮塔斜拉桥(亦称部分斜拉桥)是介于斜拉桥和连续梁(刚构)桥之间的组合桥型，兼具斜拉桥的纤细柔美和连续梁(刚构)桥的刚劲有力，是一种刚柔互补的新桥型。经济跨径为150～250m。

矮塔斜拉桥与常规斜拉桥最大的不同是塔高比较矮，一般为主跨跨径的1/8～1/12，相当于常规斜拉桥塔高的1/2～1/3。主梁截面形式接近于连续梁，梁高约为跨径的1/45～1/35，桥梁整体刚度较大。矮塔斜拉桥的斜拉索与主梁的夹角较小，斜拉索提供的竖向分力仅能抵消梁体所受的部分竖向力。主梁以梁的受弯、受压、受剪和斜拉索受拉来共同承担竖向荷载，主梁以弯剪为主。因此，主梁多采用变截面箱梁。矮塔斜拉桥有明显的3处无索区段：中跨跨中、索塔根部和边跨端部。这三处无索区长度与主跨跨径的比值一般为0.15～0.2、0.2～0.35、0.1～0.266。

在某些特殊的建设条件下，比如机场附近的桥梁，塔高受到限制；桥梁跨越河流有通航要求，跨径需求大，而矮塔斜拉桥以主梁弯剪为主来承受竖向荷载，跨径增大势必导致主梁截面高度增大，影响其跨越能力；桥梁所在区域地震烈度高，对桥梁的抗震性能要求高，但矮塔斜拉桥较大体量导致桥面惯性力较大，在高烈度地震区桥梁抗震非常不利，等等。在这些限制条件的组合约束下，常规的斜拉桥、矮塔斜拉桥方案将难以适用，需要采用新的结构体系来满足功能，同时保证结构安全经济。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种减轻结构自重、提高跨越能力、减小桥面惯性力、提高抗震性能、具有良好的受力性能、工程造价低的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥。

本实用新型的目的通过以下的技术措施来实现：一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，包括索塔、斜拉索、主梁和墩柱，所述主梁与所述索塔的中部、所述墩柱的顶端连接，其特征在于，所述斜拉索的上端集中锚固于所述索塔的塔顶，下端锚固于所述主梁上沿其纵向布置，且不设置无索区；所述主梁截面高度为主跨跨径的1/300～1/100；所述主梁采用主跨为钢箱梁、边跨为混凝土箱梁的混合梁。

本实用新型的斜拉索在塔顶集中锚固，可以增大拉索的倾角，提高拉索的使用效率，同时提高结构的自振周期，有利于结构受力和结构抗震；本实用新型通过采取较密的梁上索距，较小的主梁高度，来减轻结构重量，降低结构刚度，使之具备较优的受力性能和抗震性能，适用于高烈度地区塔高受限制的大跨径桥梁，且能显著降低工程造价。本实用新型的主梁采用混合梁，刚度分配合理,避免压重，控制主桥规模，节约工程造价。本实用新型适用于塔矮、大跨的特殊建设条件，采用柔梁、密索、混合梁，结构自重减轻，在提高跨越能力的同时减小了桥面惯性力，在高烈度地震区具有优势。

为了进一步提高抗震性能，作为本实用新型的一种改进，本实用新型采用纵横向正交分离的减隔震体系，所述索塔与主梁之间设有支座、纵向粘滞阻尼器和横向弹塑性钢阻尼器，所述墩柱与主梁之间设有支座和横向弹塑性钢阻尼器。

本实用新型所述索塔的塔高为主跨跨径的1/10～1/8。

本实用新型所述斜拉索的倾角为15°～62°。

作为本实用新型的一种优选实施方式，所述钢箱梁为等截面梁高的扁平闭合箱梁，所述钢箱梁的两端各设钢混结合段，主梁边跨为等截面梁高的预应力混凝土箱梁，预应力混凝土箱梁通过钢混结合段与钢箱梁连接。

为了将斜拉索集中锚固在索塔的塔顶，本实用新型所述索塔包括混凝土塔柱和位于塔柱顶端的钢锚箱，所述钢锚箱包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱中的锚固结构，所述上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索的斜拉索锚箱组成，所述斜拉索锚箱焊接在箱体内壁上，在所述箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，所述孔洞的开设位置与斜拉索锚箱的设置位置相对应；所述锚固结构包括预应力钢螺杆，所述预应力钢螺杆竖向设置，所述预应力钢螺杆的上端穿出混凝土塔柱顶面固定在箱体底板上，而预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中。

本实用新型所述箱体为矩形体，所述箱体主要由一对相对而设的腹板、一对相对而设的端板和底板组成，腹板与端板两两焊接构成矩形的安装腔，所述安装腔焊接在所述底板上，且底板的周边外伸出安装腔，所述斜拉索锚箱焊接在腹板的内侧面上，所述端板和底板上设置孔洞以便斜拉索穿过。

本实用新型在所述安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有数块内腹板，每块内腹板的两侧分别与该对端板焊接，且每块内腹板的底边与底板焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成多个箱室，所述斜拉索锚箱位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。本实用新型钢锚箱的构造尺寸根据斜拉索的吨位进行确定。

本实用新型所述钢锚箱还包括定位架，所述定位架主要由顶板、数个PBL板和连接板组成，所述PBL板为竖向设置的开孔钢板，所述PBL板的顶端焊接在顶板的下缘上，且所述腹板、内腹板的设置位置与PBL板的设置位置上下一一对应，所述连接板焊接在各PBL板的侧边上从而将定位架连接成整体，所述预应力钢螺杆的上端穿过定位架的顶板与箱体的底板并张拉锚固在焊接于底板周边的钢盒结构上，从而使得钢锚箱与混凝土塔柱相连。本实用新型采用定位架辅助定位，可保证钢锚箱空间位置精确；而且，定位架顶板平整度容易保证，其能够确保箱体的底板与混凝土塔柱顶面密贴，从而防止局部应力集中。

本实用新型位于每个箱室内的斜拉索锚箱成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱在竖向上呈间隔布置。

与现有技术相比，本实用新型具有如下显著的效果：

⑴本实用新型通过采取较密的梁上索距，较小的主梁高度，来减轻结构重量，增加结构跨越能力；降低结构刚度，使之具备较优的受力性能和抗震性能，适用于高烈度地区塔高受限制的大跨径桥梁，且能显著降低工程造价。

⑵本实用新型的主梁采用混合梁，刚度分配合理,避免压重，控制主桥规模，节约工程造价。

⑶本实用新型适用于塔矮、大跨的特殊建设条件，采用柔梁、密索、混合梁，结构自重减轻，在提高跨越能力的同时减小了桥面惯性力，在高烈度地震区具有优势。

⑷本实用新型的斜拉索在塔顶集中锚固，可以增大拉索的倾角，提高拉索的使用效率，同时提高结构的自振周期，有利于结构受力和结构抗震。

⑸本实用新型的斜拉索集中锚固在塔顶，解决了“大跨与桥塔高度受限”的矛盾，本实用新型在满足塔矮、跨径较大的要求下，通过采取较密的梁上索距，较小的主梁高度，来减轻结构重量，降低结构刚度，使之具备较优的抗震性能，适用于高烈度地区塔高受限制的大跨径桥梁，且能显著降低工程造价。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

图1是本实用新型的结构示意图之一(显示完整斜拉桥)；

图2是本实用新型的结构示意图之二(显示一半长度的斜拉桥)；

图3是本实用新型的钢箱梁横断面示意图；

图4是本实用新型的混凝土箱梁横断面示意图；

图5是本实用新型的钢锚箱结构示意图。

具体实施方式

如图1～4所示，是本实用新型一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，包括群桩基础、承台、索塔1、斜拉索2、主梁3、墩柱和支座阻尼系统，墩柱包括辅助墩4和过渡墩5，主梁3与索塔1的中部、墩柱的顶端连接，斜拉索2的上端集中锚固于索塔1的塔顶，下端锚固于主梁3上且沿主梁纵向均匀布置，不设置无索区；主梁3截面高度为主跨跨径的1/300～1/100，远小于矮塔斜拉桥的梁高，使结构表现出“较柔”的特征；主梁3采用主跨为钢箱梁31、边跨为混凝土箱梁32的混合梁。索塔1的塔高为主跨跨径的1/10～1/8。斜拉索2的倾角为15°～62°。

钢箱梁31为等截面梁高的扁平闭合箱梁，钢箱梁31的两端各设钢混结合段33，主梁边跨为等截面梁高的预应力混凝土箱梁32，预应力混凝土箱梁32通过钢混结合段33与钢箱梁31连接。

本实用新型采用纵横向正交分离的减隔震体系，索塔1与主梁3之间设有支座、纵向粘滞阻尼器和横向弹塑性钢阻尼器，辅助墩4和过渡墩5与主梁3之间分别设有支座和横向弹塑性钢阻尼器，构成支座阻尼系统。

索塔1包括混凝土塔柱11、位于塔柱11顶端的钢锚箱12和定位架16，参见图5，钢锚箱12包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱11中的锚固结构，上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索2的斜拉索锚箱6组成，斜拉索锚箱6焊接在箱体内壁上，在箱体上开有用于穿过斜拉索2的孔洞，孔洞的开设位置与斜拉索锚箱6的设置位置相对应；锚固结构为预应力锚棒，预应力锚棒的上端穿出混凝土塔柱11顶面固定在箱体底板上，的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱11中。

箱体为矩形体，箱体主要由一对相对而设的腹板13、一对相对而设的端板14和底板15组成，腹板13与端板14两两焊接构成矩形的安装腔，安装腔焊接在底板15上，且底板15的周边外伸出安装腔，斜拉索锚箱6焊接在腹板13的内侧面上，端板14和底板15上设置孔洞以便斜拉索2穿过。

在安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有数块内腹板，每块内腹板的两侧分别与该对端板14焊接，且每块内腹板的底边与底板15焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成多个箱室，斜拉索锚箱6位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。位于每个箱室内的斜拉索锚箱6成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱6相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱6在竖向上呈间隔布置。

定位架16主要由顶板17、数个PBL板18和连接板19组成，PBL板18为竖向设置的开孔钢板，PBL板18的顶端焊接在顶板17的下缘上，且腹板13、内腹板的设置位置与PBL板18的设置位置上下一一对应，连接板19焊接在各PBL板18的侧边上从而将定位架16连接成整体，预应力钢螺杆的上端穿过定位架16的顶板17与箱体的底板15并张拉锚固在焊接于底板15周边的钢盒结构上，从而使得钢锚箱12与混凝土塔柱11相连。

为了优化结构受力、保证焊接质量、防止局部应力集中，作为本实用新型的进一步改进，相邻箱室内的斜拉索锚箱在竖向错开布置，同一箱室内同侧相邻斜拉索锚箱的竖向间距为1.2～1.6m。

斜拉索锚箱主要由锚垫板、承压板、一对传力腹板及加劲板组成，锚垫板焊接在承压板上并开有贯穿的中心通孔用于穿过斜拉索，该对传力腹板分设于承压板的两侧，加劲板沿传力腹板的外壁竖向设置并沿传力腹板的高度方向延伸，且沿传力腹板的宽度方向间隔并列排布，斜拉索的横向角度可通过锚垫板的横向厚度差进行调节。斜拉索的横向角度是指斜拉索与其在竖直面上的投影的夹角。

本实施例是广东省潮州至惠州高速公路榕江大桥，是本实用新型柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，通航水位2.89m，主跨跨径为380m，桥面以上塔高为50m，约为跨径的1/8。索塔1材料为C55混凝土，采用单箱单室截面，外轮廓尺寸为横桥向5m，纵桥向7～9m，壁厚0.8m。塔顶设置钢锚箱12，集中锚固12根斜拉索2。钢锚箱12与混凝土塔柱11之间通过预应力锚棒连接。主跨、次边跨主梁为扁平钢箱梁，梁高3.5m，约为主跨跨径的1/108。边跨为C60预应力混凝土箱梁，梁高3.5m。钢箱梁31与混凝土箱梁32的钢混结合段位于辅助墩4的墩顶，钢箱梁31上设有管线孔20、人孔21、纵隔板23、通风孔22。斜拉索2采用1770MPa平行钢丝索，梁上索距12m、15m，塔上索距2.3m。斜拉索2与水平面的夹角为15°～62°。跨中无索区长度为18m，索塔处无索区长度为25m，边跨无索区长度为3.8m，分别为主跨跨径的0.05、0.066、0.01，远远小于矮塔斜拉桥的无索区长度。辅助墩4和过渡墩5均为箱形截面。索塔1、辅助墩4、过渡墩5的基础均为群桩基础。索塔1下横梁上设置有支座、纵向粘滞阻尼器和横向弹塑性钢阻尼器，辅助墩4的墩顶和过渡墩5的墩顶均设置有支座和横向弹塑性钢阻尼器。

本实用新型的施工过程如下：

1、搭设水中钢平台，进行索塔、辅助墩、过渡墩钻孔桩施工。

2、采用钢套箱围堰或其他方式围堰，进行索塔、辅助墩、过渡墩承台施工。

3、采用爬模法、翻模法进行索塔塔柱、辅助墩墩身、过渡墩墩身施工。

4、在工厂整体加工钢锚箱，运输至工地后，整体提升至塔顶，进行安装锚固。

5、在工厂整体加工扁平钢箱梁，运输至工地后，采用桥面吊机，对称悬臂吊装拼装钢箱梁。张拉对应梁段的斜拉索。同时，在边跨搭设支架，进行边跨混凝土箱梁的现浇施工。

6、进行边跨钢混结合段施工，合拢边跨。

7、中跨合拢，体系转换。

8、桥面系施工，铺装施工，施工完成。

本实用新型的实施方式不限于此，根据本实用新型的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更，均落在本实用新型权利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，包括索塔、斜拉索、主梁和墩柱，所述主梁与所述索塔的中部、所述墩柱的顶端连接，其特征在于：所述斜拉索的上端集中锚固于所述索塔的塔顶，下端锚固于所述主梁上沿其纵向布置，且不设置无索区；所述主梁截面高度为主跨跨径的1/300～1/100；所述主梁采用主跨为钢箱梁、边跨为混凝土箱梁的混合梁。

2.根据权利要求1所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述索塔与主梁之间设有支座、纵向粘滞阻尼器和横向弹塑性钢阻尼器，所述墩柱与主梁之间设有支座和横向弹塑性钢阻尼器。

3.根据权利要求2所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述索塔的塔高为主跨跨径的1/10～1/8。

4.根据权利要求3所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述斜拉索的倾角为15°～62°。

5.根据权利要求4所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述钢箱梁为等截面梁高的扁平闭合箱梁，所述钢箱梁的两端各设钢混结合段，主梁边跨为等截面梁高的预应力混凝土箱梁，预应力混凝土箱梁通过钢混结合段与钢箱梁连接。

6.根据权利要求5所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述索塔包括混凝土塔柱和位于塔柱顶端的钢锚箱，所述钢锚箱包括上部钢箱和预埋在混凝土塔柱中的锚固结构，所述上部钢箱主要由上端开口的箱体和用于锚固斜拉索的斜拉索锚箱组成，所述斜拉索锚箱焊接在箱体内壁上，在所述箱体上开有用于穿过斜拉索的孔洞，所述孔洞的开设位置与斜拉索锚箱的设置位置相对应；所述锚固结构包括预应力钢螺杆，所述预应力钢螺杆竖向设置，所述预应力钢螺杆的上端穿出混凝土塔柱顶面固定在箱体底板上，而预应力钢螺杆的下端通过锚固装置锚固在混凝土塔柱中。

7.根据权利要求6所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述箱体为矩形体，所述箱体主要由一对相对而设的腹板、一对相对而设的端板和底板组成，腹板与端板两两焊接构成矩形的安装腔，所述安装腔焊接在所述底板上，且底板的周边外伸出安装腔，所述斜拉索锚箱焊接在腹板的内侧面上，所述端板和底板上设置孔洞以便斜拉索穿过。

8.根据权利要求7所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：在所述安装腔内竖直设置并沿横桥向间隔并列排布有数块内腹板，每块内腹板的两侧分别与该对端板焊接，且每块内腹板的底边与底板焊接，从而将安装腔沿横桥向分隔成多个箱室，所述斜拉索锚箱位于每个箱室中并与箱室的内壁焊接。

9.根据权利要求8所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：所述钢锚箱还包括定位架，所述定位架主要由顶板、数个PBL板和连接板组成，所述PBL板为竖向设置的开孔钢板，所述PBL板的顶端焊接在顶板的下缘上，且所述腹板、内腹板的设置位置与PBL板的设置位置上下一一对应，所述连接板焊接在各PBL板的侧边上从而将定位架连接成整体，所述预应力钢螺杆的上端穿过定位架的顶板与箱体的底板并张拉锚固在焊接于底板周边的钢盒结构上，从而使得钢锚箱与混凝土塔柱相连。

10.根据权利要求9所述的柔梁密索混合梁矮塔斜拉桥，其特征在于：位于每个箱室内的斜拉索锚箱成对设置，且每对中两个斜拉索锚箱相对设置并位于箱室内两侧，每侧的斜拉索锚箱在竖向上呈间隔布置。

Images