CN220813395U - “山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，组合体系桥梁为双塔三跨式结构；主塔呈“山”字型高低塔结构，与主梁、桥墩固结，塔顶两端低中间高，形成“山”字型槽；主梁采用双幅分离式布置，单幅主梁为变截面混凝土连续箱梁结构；边跨主缆共四根，为斜拉索形式，并呈四索面布置；中跨主缆为悬索形式，呈三索面布置；对应于中跨跨中区域，各悬索上分别吊设多根顺着桥长方向等距间隔分布的吊杆，吊杆与所在侧主梁相应牛腿上的牛腿锚固块相连；连接在单幅主梁两侧牛腿上的吊杆呈倒“八”字型布置。本实用新型缓解了桥梁跨中下挠和支点开裂问题，打破了传统桥型的固有审美，为桥梁美学的创新。

Description

“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁

技术领域

本实用新型涉及桥梁领域，更具体地说是一种“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁。

背景技术

大跨刚构桥因其造价相对较低、施工简易等优点，在桥梁建设中所占比例逐渐变大。但从目前已建成刚构桥的使用状况来看，许多预应力刚构桥出现跨中下挠问题，影响正常运营以及行车的舒适性，并且，梁体也会出现大量的裂缝，使桥梁的耐久性不佳。针对此现状，目前的做法是对刚构桥进行旧桥加固。

刚构桥的加固主要通过以下四种方法进行：

(1)体外预应力加固法；但体外预应力结构在极限状态下可能因延性不足会发生脆性破坏；

(2)改变结构体系加固法；但改变结构体系会使新旧结构可能存在差异沉降，新增结构构件可能影响使用功能；

(3)粘贴钢板加固法；但粘贴钢板加固法会存在胶的耐久性和耐火性问题，钢板需进行防腐、防火处理；

(4)增大截面和配筋法；但增大截面和配筋法施工工艺较复杂。

基于以上种种不足，有必要寻找新的解决办法。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，一方面结合了刚构桥刚度大与悬索桥跨越能力强的优势，利用悬索承担桥梁部分荷载，缓解了桥梁跨中下挠和支点开裂问题；另一方面是对桥梁基本体系的协作组合，打破了传统桥型的固有审美，为桥梁美学的创新。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其结构特点是：

组合体系桥梁为双塔三跨式结构；

主塔呈“山”字型高低塔结构，与主梁、桥墩固结，构成塔墩梁固结体系，塔顶两端低中间高，形成“山”字型槽；主梁采用双幅分离式布置，单幅主梁为变截面混凝土连续箱梁结构；

边跨主缆共四根，为斜拉索形式，并呈四索面布置，各主缆分别锚固在主塔塔顶的钢锚箱与梁端锚固块之间；中跨主缆为悬索形式，呈三索面布置，锚固在两主塔塔顶的钢锚箱之间；对应于中跨跨中区域，各悬索上分别吊设多根顺着桥长方向等距间隔分布的吊杆，且各悬索上的吊杆横向对齐，对应于吊杆所在区域，所述主梁两侧外伸呈对称分布的牛腿；两边侧悬索上设单列吊杆，每列吊杆分别与所在侧主梁朝外一侧的牛腿上的牛腿锚固块相连；中间悬索上设呈横向对称布置的两列吊杆，每列吊杆与所在侧主梁朝内一侧的牛腿上的牛腿锚固块相连；连接在单幅主梁两侧牛腿上的吊杆呈倒“八”字型布置。

本实用新型的结构特点也在于：

所述主塔为钢筋混凝土结构或钢结构或钢-混凝土组合结构。

吊杆所在区域所占长度小于中跨跨径的1/3。

所述主梁的牛腿为混凝土结构或钢结构。

主墩为双薄壁墩。

与已有技术相比，本实用新型有益效果体现在：

本实用新型是对传统自锚式悬索桥与连续刚构桥桥梁体系的组合和协作，发挥自锚式悬索桥与连续刚构桥的优势，规避自锚式悬索桥需要修建体积庞大的锚碇的问题，同时改善连续刚构桥跨越能力难以提升的现状。优势包括：

1、主塔采用“山”字型高低塔结构，使中跨主缆可以采用三索面布置，规避了常规双幅悬索桥中跨采用四索面布置的形式，节省了主缆数量以及造价；并且，主塔的中塔高度要高于边塔，由于中跨中缆承担的荷载是边缆的两倍，提高中塔的高度使中缆可以采用更大的垂跨比，减小了中缆的索力，因此，降低了中缆的材料强度要求，更加经济。从景观效果上来说，“山”字型桥塔强化了大桥本身的结构线条和简洁的结构美感，又与高低起伏的悬索交相呼应，为桥身增加了律动感；

2、中跨上，主缆与吊杆组成空间缆索结构，仅承担主跨的二期恒载和活载，主梁通过牛腿将荷载传递至吊杆，吊杆再将分担的荷载传递至主缆，从而，利用中跨主缆分担连续刚构桥中跨的二期恒载和活载，实现了连续刚构桥适用跨径的提高；

3、中跨上，吊杆与主梁采用外伸牛腿连接，牛腿既为吊杆所在区域的主梁提供了强大的竖向支撑，又避免了吊杆与主梁直接连接导致主梁局部的应力集中以及强度不足；并且，牛腿外伸减小了吊杆的倾斜角度，减小了吊杆力，降低了吊杆的材料强度要求；

4、中跨上，吊杆仅布置在跨中区域，为跨中主梁提供多个弹性支撑点，，和常规自锚式悬索桥全桥布置吊杆的形式相比，大幅度减少了吊杆数量，节省了材料和造价；

5、本实用新型充分利用了主缆提供的竖向分力，可以有效减小连续刚构桥的跨中下挠，提高了桥梁结构的耐久性，为连续刚构桥和连续梁桥旧桥加固提供了新思路；

6、从桥梁美学的角度来说，本实用新型对基本体系的协作组合可以打破对传统桥型的审美疲劳。

附图说明

图1是本实用新型的俯视结构示意图；

图2是本实用新型的立体结构示意图；

图3是主塔的结构示意图；

图4是牛腿的结构示意图；

图5是梁端锚固块的位置分布示意图。

图中，1主塔；2主缆；3吊杆；4主梁；5牛腿；6梁端锚固块；7牛腿锚固块。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参照图1至图5，本实施例的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁为双塔三跨式结构；

主塔1呈“山”字型高低塔结构，与主梁4、桥墩固结，构成塔墩梁固结体系，塔顶两端低中间高，形成“山”字型槽；主梁4采用双幅分离式布置，单幅主梁4为变截面混凝土连续箱梁结构；

边跨主缆2共四根，为斜拉索形式，并呈四索面布置，各主缆2分别锚固在主塔1塔顶的钢锚箱与梁端锚固块6之间；中跨主缆2为悬索形式，呈三索面布置，锚固在两主塔1塔顶的钢锚箱之间；对应于中跨跨中区域，各悬索上分别吊设多根顺着桥长方向等距间隔分布的吊杆3，且各悬索上的吊杆3横向对齐，对应于吊杆3所在区域，主梁4两侧外伸呈对称分布的牛腿5；两边侧悬索上设单列吊杆3，每列吊杆3分别与所在侧主梁4朝外一侧的牛腿5上的牛腿锚固块7相连；中间悬索上设呈横向对称布置的两列吊杆3，每列吊杆3与所在侧主梁4朝内一侧的牛腿5上的牛腿锚固块7相连；吊杆3为斜吊杆3，连接在单幅主梁4两侧牛腿5上的吊杆3呈倒“八”字型布置。

具体实施中，相应的结构设置也包括：

主塔1为钢筋混凝土结构或钢结构或钢-混凝土组合结构，根据受力和景观需要来选择。主塔1采用的“山”字型高低塔结构，使得中跨主缆2可以实现三索面布置，打破了常规双幅悬索桥中跨普遍采用四索面布置的固有思维，节省了主缆2数量以及成本。并且主塔1塔顶中间高两端低，也即中塔高度要高于边塔。由于中跨中缆承担的荷载是边缆的两倍，因此，通过提高中塔的高度，使得中缆可以采用更大的垂跨比，减小了中缆的索力，因此，降低了中缆的材料强度要求，更加经济。从景观效果上来说，“山”字型桥塔强化了大桥本身的结构线条，结构简洁更有美感，又与高低起伏的悬索交相呼应，使桥身增加了律动感。

连接至同一主塔1中塔塔顶上的边跨主缆2与中跨主缆2呈交叉布置，与中塔塔顶上的钢锚箱相连，连接至同一边塔塔顶上的边跨主缆2与中跨主缆2呈交叉布置，与边跨塔顶上的钢锚箱相连。

主塔1的中塔与边塔塔顶处，边跨主缆2与中跨主缆2呈交叉布置。

吊杆3所在区域所占长度小于中跨跨径的1/3，单列吊杆3的数量可根据结构受力和刚度需要来适当增减。仅在中跨的跨中区域布置吊杆3，为跨中主梁4提供多个弹性支撑点，因此，相较于常规自锚式悬索桥全桥布置吊杆3的形式相比，本实施例大幅减少了吊杆3数量，节省了材料与成本。

主梁4的牛腿5为混凝土结构或钢结构，根据受力需要来选择。吊杆3与主梁4之间通过外伸牛腿5连接，对应于与各吊杆3连接处，主梁4两侧分别一一配置各牛腿5。外伸牛腿5与主梁4固结，并采用整体浇筑，牛腿5的设计既为吊杆3所在区域的主梁4提供了强大的竖向支撑，又避免了吊杆3与主梁4因直接连接导致的主梁4局部应力集中以及强度不足。并且，通过设置外伸牛腿5，使得吊杆3的倾斜角度减小，继而减小了吊杆3力，降低了吊杆3的材料强度要求。

主墩为双薄壁墩。

主塔1主要承受主缆2传递的水平力和竖向力，水平力有桥塔自身平衡，竖向力则由桥塔传递给桥墩，并通过桥墩传递给基础。

中跨上，主缆2与吊杆3组成空间缆索结构，仅承担主跨的二期恒载和活载，主梁4通过牛腿5将荷载传递至吊杆3，吊杆3再将分担的荷载传递至主缆2，从而，利用中跨主缆2分担连续刚构桥中跨的二期恒载和活载，实现了连续刚构桥适用跨径的提高。边跨主缆2分担的二期恒载和活载则传递至桥塔与梁端主梁4。

基于以上，本实施例的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁结合了自锚式悬索桥与连续刚构桥的优势，取长避短，相较于连续刚构桥，本实施例通过对中跨配置悬索形式的主缆2，加之在跨中区域配置吊杆3，利用中跨主缆2分担连续刚构桥中跨的二期恒载和活载，提高了连续刚构桥的适用跨径，与此同时，中跨主缆2直接锚固在主塔1的边塔与中塔塔顶的钢锚箱上，无需修建体积庞大的锚碇，节省了材料成本与施工成本。

本实施例的提出，为连续刚构桥的旧桥加固同时提供了一种新思路，例如：

可以通过在待加固的基本体系桥梁上增设本实施例的主塔1，配置悬索形式的主缆2，以及连接在主缆2与主梁4之间的吊杆3，在待加固桥梁的跨中一段区间内安装合适数量的牛腿以连接吊杆3和旧主梁，具体各结构的尺寸根据旧桥梁的下挠程度进行设计；先将主缆2安装到位，安装各吊杆并进行张拉，随后张拉主缆2，使得中跨挠度回到加固预设位置。在加固中，主缆2和吊杆3主要起到将荷载传递给主塔1，进而传递于桥墩；加固后，利用缆索提供的竖向分力，可以有效减小连续刚构桥的跨中下挠，提高桥梁结构的耐久性，为连续刚构桥和连续梁桥的旧桥加固提供了新思路。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (5)

1.一种“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其特征是：

组合体系桥梁为双塔三跨式结构；

主塔呈“山”字型高低塔结构，与主梁、桥墩固结，构成塔墩梁固结体系，塔顶两端低中间高，形成“山”字型槽；主梁采用双幅分离式布置，单幅主梁为变截面混凝土连续箱梁结构；

边跨主缆共四根，为斜拉索形式，并呈四索面布置，各主缆分别锚固在主塔塔顶的钢锚箱与梁端锚固块之间；中跨主缆为悬索形式，呈三索面布置，锚固在两主塔塔顶的钢锚箱之间；对应于中跨跨中区域，各悬索上分别吊设多根顺着桥长方向等距间隔分布的吊杆，且各悬索上的吊杆横向对齐，对应于吊杆所在区域，所述主梁两侧外伸呈对称分布的牛腿；两边侧悬索上设单列吊杆，每列吊杆分别与所在侧主梁朝外一侧的牛腿上的牛腿锚固块相连；中间悬索上设呈横向对称布置的两列吊杆，每列吊杆与所在侧主梁朝内一侧的牛腿上的牛腿锚固块相连；连接在单幅主梁两侧牛腿上的吊杆呈倒“八”字型布置。

2.根据权利要求1所述的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其特征是：所述主塔为钢筋混凝土结构或钢结构或钢-混凝土组合结构。

3.根据权利要求1所述的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其特征是：吊杆所在区域所占长度小于中跨跨径的1/3。

4.根据权利要求1所述的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其特征是：所述主梁的牛腿为混凝土结构或钢结构。

5.根据权利要求1所述的“山”字型桥塔空间缆索辅助的组合体系桥梁，其特征是：主墩为双薄壁墩。