CN215405528U - 一种适用于不对称转体的桥梁结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于不对称转体的桥梁结构，包括桥面、上部钢桁架及下部混凝土梁；下部混凝土梁包括主跨混凝土梁和边跨混凝土梁，主跨混凝土梁的顺桥向长度为边跨混凝土梁的两倍以上，主跨混凝土梁的高度小于边跨混凝土梁的高度，下部混凝土梁的顺桥向两端设有主跨边墩和边跨边墩，主跨混凝土梁和边跨混凝土梁连接处下方设置转体墩。该实用新型采用上部钢桁架作为主受力结构，充分发挥钢结构轻质、高强的特性，同时下部混凝土梁及桥面采用钢筋混凝土结构，用于承受桥梁轴向压力，充分发挥混凝土抗压性能好的优点，而且通过调整边跨混凝土梁的高度及厚度，满足在转体阶段主跨与边跨自重相对转体墩的力矩平衡，从而实现不对称平衡转体。

Description

一种适用于不对称转体的桥梁结构

技术领域

本实用新型属于桥梁设计施工技术领域，具体涉及一种适用于不对称转体的桥梁结构，主要用于公路、市政道路跨越铁路及其他构筑物，采用平面转体方式进行施工。

背景技术

“平面转体法”因其对跨越建筑物的影响时间较短、方便快捷，是目前新建公路、市政道路桥梁跨越铁路及高等级公路时首选的施工方式。而由于转体球铰不能抵抗两侧梁体自重不同所产生的不平衡弯矩，故一般均采用左右跨度对称、相等的T型刚构或斜拉桥，以实现平衡转体。

然而，对称转体也有较大的局限性：（1）在既有路（桥）扩宽时，需要将边跨和主跨做一样长，而转体前新建桥需垂直于既有桥预制，从而导致新建桥距离既有桥较远，征地面积较大，且道路平面线形条件不理想；(2)新建桥梁一侧较近范围内有建筑物时，转体前为了满足梁体的预制（浇筑）条件，需要对影响范围内的建筑物进行拆除。而当建筑物难以拆除时，对称转体就没有实施的条件。

若能采用某种桥梁形式，其结构不对称，即主跨长度较大，边跨长度较小，但可通过调整主跨与边跨的自重达到其对转体墩及球铰的弯矩平衡从而实现平衡转体，则可以在一定程度上解决对称转体的局限性，将新建桥梁的位置尽量靠近既有桥梁，或可尽量减少拆迁。

下承式桁梁桥是比较理想的不对称转体桥型，其刚度大、重量轻，且桥面至梁底的高度远小于预应力混凝土连续梁，可以有效降低跨线桥的纵坡，技术经济性较为明显。但是，若完全采用钢桁梁，在跨越铁路等构筑物时，其下弦杆及桥面系钢结构的养护涂装较为困难，在铁路接触网上作业亦是非常危险的。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适用于不对称转体的桥梁结构，至少可以解决现有技术中存在的部分缺陷。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种适用于不对称转体的桥梁结构，包括桥面，连接于桥面上部的上部钢桁架，以及连接于桥面下部的下部混凝土梁；所述下部混凝土梁包括主跨混凝土梁和边跨混凝土梁，所述主跨混凝土梁的顺桥向长度为边跨混凝土梁的两倍以上，所述主跨混凝土梁的高度小于边跨混凝土梁的高度，所述下部混凝土梁的顺桥向两端分别设置有用于支撑主跨混凝土梁和边跨混凝土梁的主跨边墩和边跨边墩，所述主跨混凝土梁和边跨混凝土梁的连接处下方设置转体墩。

进一步的，所述主跨混凝土梁于转体墩一端的一个节间长度内为变高过渡段，该变高过渡段由主跨混凝土梁向边跨混凝土梁的高度逐渐递增，且变高过渡段靠近主跨混凝土梁一端的高度与主跨混凝土梁高度相同，靠近边跨混凝土梁一端的高度与边跨混凝土梁高度相同。

进一步的，所述主跨混凝土梁包括设置在桥面下部横桥向两端的主跨混凝土纵梁，以及连接在两主跨混凝土纵梁之间的主跨混凝土横梁；所述主跨混凝土横梁有若干个，且沿顺桥向等间距分布。

进一步的，所述边跨混凝土梁采用实心矩形横截面结构的整体混凝土纵梁。

进一步的，所述上部钢桁架为下承式桁架结构，包括上弦杆、腹杆和上平联，所述上弦杆有两根，分别位于桥梁横桥向两端，且沿顺桥向延伸布置，所述上平联有若干根，连接在两根上弦杆之间，所述腹杆有若干根，且沿顺桥向首尾顺次连接成锯齿状，所述腹杆的上端与上弦杆连接，腹杆的下端与下部混凝土梁连接。

进一步的，所述腹杆的下端连接有下弦节点板，所述下弦节点板下端伸入下部混凝土梁内，且通过PBL键与下部混凝土梁连接。

进一步的，所述下弦节点板伸入下部混凝土梁部分预留有螺栓孔，所述下部混凝土梁的横向钢筋穿过此螺栓孔，通过螺母与下弦节点板固定。

进一步的，所述下弦节点板于桥面连接处浇筑有微膨胀混凝土锚固块，且下弦节点板通过栓钉与微膨胀混凝土锚固块连接。

进一步的，所述主跨边墩、边跨边墩和转体墩上均设置有支撑下部混凝土梁的支座，所述转体墩下部设置供桥梁转体的转体组件。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的这种适用于不对称转体的桥梁结构采用钢-混凝土桁架组合两跨连续梁结构，利用上部钢桁架作为主受力结构，充分发挥钢结构轻质、高强的特性，同时下部混凝土梁及桥面系采用钢筋混凝土结构，用于承受桥梁轴向压力，充分发挥了混凝土抗压性能好的优点，且无需养护涂装，而且通过调整边跨混凝土梁的高度及厚度，满足在转体阶段主跨与边跨自重相对转体墩的力矩平衡，从而实现不对称平衡转体。

以下将结合附图对本实用新型做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型桥梁结构的平面关系示意图；

图2是本实用新型桥梁结构的立面示意图；

图3是本实用新型中主跨混凝土梁的横断面示意图；

图4是本实用新型中边跨混凝土梁的横断面示意图；

图5是本实用新型中上部钢桁架与下部混凝土梁连接节点立面示意图；

图6是本实用新型中上部钢桁架与下部混凝土梁连接节点横断面示意图。

附图标记说明：1、桥面；2、上部钢桁架；3、上弦杆；4、腹杆；5、边跨边墩；6、边跨混凝土梁；7、转体组件；8、转体墩；9、变高过渡段；10、主跨混凝土梁；11、主跨边墩；12、支座；13、主跨混凝土纵梁；14、主跨混凝土横梁；15、上平联；16、下弦节点板；17、栓钉；18、螺栓孔；19、微膨胀混凝土锚固块。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1和2所示，本实施例提供了一种适用于不对称转体的桥梁结构，包括桥面1，连接于桥面1上部的上部钢桁架2，以及连接于桥面1下部的下部混凝土梁；所述下部混凝土梁包括主跨混凝土梁10和边跨混凝土梁6，所述主跨混凝土梁10的顺桥向长度为边跨混凝土梁6的两倍以上，所述主跨混凝土梁10的高度小于边跨混凝土梁6的高度，所述下部混凝土梁的顺桥向两端分别设置有用于支撑主跨混凝土梁10和边跨混凝土梁6的主跨边墩11和边跨边墩5，所述主跨混凝土梁10和边跨混凝土梁6的连接处下方设置转体墩8。本实施例采用两跨不对称结构，其主跨混凝土梁10跨度较大，边跨混凝土梁6跨度较小，通过这种不对称结构形式，可以在一定程度上解决对称转体的局限性，将新建桥梁的位置尽量靠近既有桥梁，或可尽量减少拆迁；而对于主跨与边跨不对称时，若采用相同的截面，则对于转体系统来说需要承受弯矩作用，存在倾覆及无法转动的风险，为了保证转体系统的安全性，本实施例中通过调整边跨混凝土梁6的高度及厚度，使转体墩8左右侧上部结构对其产生的力矩相等，从而可实现不对称平衡转体。

在本实施例中，上部钢桁架2作为主受力结构，充分发挥钢结构轻质、高强的特性，同时下部混凝土梁及桥面系采用钢筋混凝土结构，用于承受桥梁轴向压力，充分发挥了混凝土抗压性能好的优点，在转体阶段，上部钢桁架2主要受拉，而下部混凝土梁则主要受压，本实施例采用钢桁架与混凝土梁组合形式亦充分发挥了混凝土结构受压能力强、钢结构受拉能力强的特点。

进一步的，所述主跨混凝土梁10于转体墩8一端的一个节间长度内为变高过渡段9，该变高过渡段9由主跨混凝土梁10向边跨混凝土梁6的高度逐渐递增，且变高过渡段9靠近主跨混凝土梁10一端的高度与主跨混凝土梁10高度相同，靠近边跨混凝土梁6一端的高度与边跨混凝土梁6高度相同；通过变高过渡段9结构的设计，以便平滑过渡调整主跨混凝土梁10与边跨混凝土梁6之间高度差，保证受力的稳定性，以利于加大边跨重量，满足在转体阶段主跨与边跨自重相对转体墩的力矩平衡。

对于下部混凝土梁的一种具体实施方式，如图3所示，所述主跨混凝土梁10包括设置在桥面1下部横桥向两端的主跨混凝土纵梁13，以及连接在两主跨混凝土纵梁13之间的主跨混凝土横梁14；所述主跨混凝土横梁14有若干个，且沿顺桥向等间距分布，主跨混凝土纵梁13及主跨混凝土横梁14构成格构式体系，其中，主跨混凝土纵梁13及主跨混凝土横梁14均为实心矩形截面结构。如图4所示，所述边跨混凝土梁6采用实心矩形横截面结构的整体混凝土纵梁。本实施例的下部混凝土梁采用普通钢筋混凝土结构，不设预应力钢筋。

对于上部钢桁架2的一种具体实施方式，本实施例中采用下承式桁架结构，桥面至梁底的高度小，有利于减小道路纵坡，技术经济性较好，具体的，该桥梁结构的横桥向布置两榀钢桁架，包括上弦杆3、腹杆4和上平联15，所述上弦杆3有两根，分别位于桥梁横桥向两端，且沿顺桥向延伸布置，上弦杆3采用箱型截面的钢板；所述上平联15有若干根，连接在两根上弦杆3之间，上平联15采用工字型截面的钢板；所述腹杆4有若干根，且沿顺桥向首尾顺次连接成锯齿状，腹杆4采用工字型截面的钢板，所述腹杆4的上端与上弦杆3连接，腹杆4的下端与下部混凝土梁连接。该上部钢桁架2的各构件之间采用全焊接结构，且可通过控制上部钢桁架2的节间长度及构件刚度，调整桥梁的受力结构，使得下部混凝土梁采用钢筋混凝土结构时无需采用预应力。

进一步细化上部钢桁架2与下部混凝土梁之间的连接方式，下部混凝土梁与桥面1以上的上部钢桁架结构采用支架现浇及拼装的方式平行于铁路施工。如图5和图6所示，所述腹杆4的下端连接有下弦节点板16，下弦节点板16采用钢板，所述下弦节点板16下端伸入下部混凝土梁内，且通过PBL键与下部混凝土梁连接。优化的，所述下弦节点板16伸入下部混凝土梁部分预留有螺栓孔18，所述下部混凝土梁的横向钢筋穿过此螺栓孔18，通过螺母与下弦节点板16固定，进一步提高了上部钢桁架2与下部混凝土梁连接的稳固性。

进一步的，所述下弦节点板16于桥面1连接处浇筑有微膨胀混凝土锚固块19，且下弦节点板16通过栓钉17与微膨胀混凝土锚固块19连接，进一步提高上部钢桁架2安装的牢固性。

所述主跨边墩11、边跨边墩5和转体墩8上均设置有支撑下部混凝土梁的支座12，所述转体墩8下部设置供桥梁转体的转体组件7，即采用墩底转体的方式进行转体施工，该转体组件7采用球铰等转体装置，其具体结构为现有技术，此处不再赘述。

上述适用于不对称转体的桥梁结构的具体施工过程如下：

(1)完成转体墩8、主跨边墩11、边跨边墩5及转体组件7的施工，同时在工厂预制上部钢桁架节段，并将上部钢桁架节段运输至施工现场；

(2)顺铁路方向搭设现浇支架，绑扎下部混凝土梁的钢筋，其中边跨混凝土梁6端朝向既有桥一侧；

(3)现浇主跨混凝土梁10和边跨混凝土梁6，并在其中预埋下弦节点板16，采用桥墩部分竖向钢筋伸入混凝土梁内的方式进行临时固结；

(4)逐节段焊接上部钢桁架2；

(5)拆除现浇支架后进行平面转体；

(6)转体完成后，封固转体墩8上的转体组件7，剪断临时固结钢筋，并在主跨边墩11和边跨边墩5上对下部混凝土梁施加上顶力，主跨边墩11和边跨边墩5上安装支座12，保证运营后边跨边墩5上支座12不出现负反力；

(7)于桥面1进行桥面铺装层及防撞护栏的施工。

下面以某景区道路上跨2股铁路线的施工一座跨度为（43+20）m的本实用新型下承式钢-混凝土组合桁架连续梁桥，采用转体方式施工。新建桥右侧既有一座公路桥，按照景区规划的要求，新建桥梁需尽量靠近既有公路桥；具体设计如下：

全桥横向布置两榀上部钢桁架，间距为1020cm，桁架高度为700cm，桁架节间长度为600cm。上弦杆为500×500mm的箱型截面，钢板厚度为16～24mm；腹杆为宽500mm，高500mm的工字型截面，钢板厚度16～20mm；上平联为宽360mm，高360mm的工字型截面，钢板厚度16mm。

主跨混凝土梁的两片混凝土下弦杆（即主跨混凝土纵梁）为800×800mm的实心矩形截面，主跨混凝土横梁为高800mm的实心矩形截面，间距为1500mm，纵梁与横梁组成格构式体系。边跨混凝土梁采用整体混凝土纵梁，实心截面，梁高200cm，底宽为1100cm。下部混凝土梁采用普通钢筋混凝土结构，不设预应力钢筋。

上部钢桁架与下部混凝土梁采用下弦节点板连接，下弦节点板纵向长度2400mm，竖向伸入下部混凝土梁内640mm，下弦节点板设置双排螺栓孔，下部混凝土梁的横向钢筋从下弦节点板的螺栓孔内穿过，并用螺母固定。下弦节点板在混凝土梁顶面设置400m高的后浇微膨胀混凝土锚固块，通过栓钉与混凝土连接。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：包括桥面，连接于桥面上部的上部钢桁架，以及连接于桥面下部的下部混凝土梁；所述下部混凝土梁包括主跨混凝土梁和边跨混凝土梁，所述主跨混凝土梁的顺桥向长度为边跨混凝土梁的两倍以上，所述主跨混凝土梁的高度小于边跨混凝土梁的高度，所述下部混凝土梁的顺桥向两端分别设置有用于支撑主跨混凝土梁和边跨混凝土梁的主跨边墩和边跨边墩，所述主跨混凝土梁和边跨混凝土梁的连接处下方设置转体墩。

2.如权利要求1所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述主跨混凝土梁于转体墩一端的一个节间长度内为变高过渡段，该变高过渡段由主跨混凝土梁向边跨混凝土梁的高度逐渐递增，且变高过渡段靠近主跨混凝土梁一端的高度与主跨混凝土梁高度相同，靠近边跨混凝土梁一端的高度与边跨混凝土梁高度相同。

3.如权利要求1所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述主跨混凝土梁包括设置在桥面下部横桥向两端的主跨混凝土纵梁，以及连接在两主跨混凝土纵梁之间的主跨混凝土横梁；所述主跨混凝土横梁有若干个，且沿顺桥向等间距分布。

4.如权利要求1所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述边跨混凝土梁采用实心矩形横截面结构的整体混凝土纵梁。

5.如权利要求1所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述上部钢桁架为下承式桁架结构，包括上弦杆、腹杆和上平联，所述上弦杆有两根，分别位于桥梁横桥向两端，且沿顺桥向延伸布置，所述上平联有若干根，连接在两根上弦杆之间，所述腹杆有若干根，且沿顺桥向首尾顺次连接成锯齿状，所述腹杆的上端与上弦杆连接，腹杆的下端与下部混凝土梁连接。

6.如权利要求5所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述腹杆的下端连接有下弦节点板，所述下弦节点板下端伸入下部混凝土梁内，且通过PBL键与下部混凝土梁连接。

7.如权利要求6所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述下弦节点板伸入下部混凝土梁部分预留有螺栓孔，所述下部混凝土梁的横向钢筋穿过此螺栓孔，通过螺母与下弦节点板固定。

8.如权利要求6所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述下弦节点板于桥面连接处浇筑有微膨胀混凝土锚固块，且下弦节点板通过栓钉与微膨胀混凝土锚固块连接。

9.如权利要求1所述的一种适用于不对称转体的桥梁结构，其特征在于：所述主跨边墩、边跨边墩和转体墩上均设置有支撑下部混凝土梁的支座，所述转体墩下部设置供桥梁转体的转体组件。

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