專利名稱：獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁，尤其是涉及一種斜拉橋。
背景技術(shù)：
目前，斜拉橋本身是比較成熟的橋型，主要包括對(duì)稱布索斜拉橋、不對(duì)稱布索斜拉橋和無(wú)背索斜拉橋。其中，對(duì)稱拉索的橋塔為主梁提供一定的預(yù)頂力和彈性支撐，是大跨度橋梁經(jīng)常采用的結(jié)構(gòu)形式；不對(duì)稱布索斜拉橋的橋塔不一定是正直的，但橋塔兩側(cè)的索力仍然是基本平衡的，其工作狀態(tài)與標(biāo)準(zhǔn)斜拉橋是沒(méi)有區(qū)別的；而無(wú)背索斜拉橋則完全不同，橋塔僅一側(cè)承受斜索力，上述幾種不同結(jié)構(gòu)橋梁的共同特點(diǎn)是主梁采用鋼結(jié)構(gòu)，輕盈的鋼結(jié)構(gòu)主梁降低橋塔的構(gòu)造難度；橋塔傾斜一定角度，依靠塔身的自重平衡斜索力；塔身的重量需求決定了塔身的尺寸較大。
無(wú)背索斜拉橋的橋塔需要平衡牽索力產(chǎn)生的強(qiáng)大傾覆力矩。即，塔身必須具有足夠的抗傾覆能力，在活載空載狀態(tài)下略大于梁體產(chǎn)生的的傾覆力矩，在活載滿載時(shí)略小于全部荷載的傾覆力矩。常規(guī)的無(wú)背索斜拉橋橋塔是依靠橋塔牽索段的自重來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為此橋塔的各段截面必須與斜索水平力相對(duì)應(yīng)，橋塔越傾斜，塔身自重的工作效率越高。同時(shí)，為盡量降低橋塔承受的水平力，常規(guī)無(wú)背索斜拉橋會(huì)盡量加大斜索的仰角，這樣對(duì)主梁同等支撐效果時(shí)塔身承受的水平力更小。這就意味著，為加大斜索的仰角，必須提高塔高和限制塔身斜度，而限制塔身斜度意味著配重效率的降低?；谶@樣的矛盾，常規(guī)無(wú)背索斜拉橋會(huì)選擇一個(gè)體態(tài)比較臃腫的橋塔，高度上也無(wú)法顧及塔高與跨徑的比例是否協(xié)調(diào)，喪失了結(jié)構(gòu)先天的力度美。另外，無(wú)背索斜拉橋不同于常規(guī)斜拉橋可采用的漂浮或半漂浮體系，其主梁必須與塔身固結(jié)或?yàn)橹髁禾峁┢渌闹雇拼胧?。因此，如何使橋梁不但具有新穎的橋型，全新的體系，而且能達(dá)到苛刻的目標(biāo)狀態(tài)，已成為橋梁設(shè)計(jì)研究方面的重大技術(shù)問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)中雙索面獨(dú)斜塔無(wú)背索斜拉橋的主梁主要是采用混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)難度很大，需要更精確的控制結(jié)構(gòu)的成型狀態(tài)；另外，不同于鋼材的線彈性，混凝土具有收縮和徐變的特點(diǎn)，又加大了設(shè)計(jì)難度。而鋼結(jié)構(gòu)主梁雖然比混凝土結(jié)構(gòu)主梁更輕盈，但會(huì)在極大程度上降低主塔的承載力要求。
迄今為止，還沒(méi)有一種結(jié)構(gòu)合理，橋型協(xié)調(diào)、美觀，并能降低工程造價(jià)的混凝土結(jié)構(gòu)的獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)合理，橋型協(xié)調(diào)、美觀，并能降低工程造價(jià)的混凝土結(jié)構(gòu)的獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋。以此保證無(wú)背索斜拉橋的橋型在塔高與跨徑的比例協(xié)調(diào)的前提下具有結(jié)構(gòu)先天的力度美，本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋突破了斜拉橋橋主塔構(gòu)造方式常規(guī)處理的瓶頸，將主塔由水平方向的配重塔臂和傾斜的牽索塔臂兩部分組成。配重塔臂將常規(guī)無(wú)背索斜拉橋中浪費(fèi)到牽索區(qū)的工程材料轉(zhuǎn)移到配重效率更高的配重塔臂上，不但加大了與主墩的矢矩，同時(shí)兼具了行車系，最重要的是，解除了牽索塔臂對(duì)自重的依賴，為設(shè)計(jì)更協(xié)調(diào)、更美觀的橋梁提供了基本前提。在確定橋梁主梁結(jié)構(gòu)時(shí)，混凝土主梁造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)自重在全部荷載中不處于主導(dǎo)地位時(shí)，工程造價(jià)是橋梁設(shè)計(jì)的首要因素。
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋予以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)方案是包括橋墩和設(shè)置在橋塔與主梁之間的斜索；所述橋塔由牽索塔臂和配重塔臂構(gòu)成，所述牽索塔臂為豎向設(shè)置，其迎索面斜度為3.1∶5，背索面斜度為2∶5，所述牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；所述配重塔臂為水平方向設(shè)置；所述牽索塔臂與所述配重塔臂通過(guò)橋梁主塔大橫梁及連續(xù)配重倉(cāng)連接為一體；所述牽索塔臂與所述配重塔臂匯集于橋梁主墩；所述主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拉桿大懸臂脊骨梁結(jié)構(gòu)，所述主梁為單箱單室截面，所述主梁每索間距設(shè)兩道撐梁，所述撐梁為倒T形截面，在設(shè)置撐梁相應(yīng)位置處主梁箱室內(nèi)設(shè)置有橫隔板，所述橫隔板頂面與所述主梁頂板之間設(shè)置有空隙，以免所述主梁行車局部應(yīng)力與橋梁總體荷載響應(yīng)耦合；所述主梁由一端懸臂過(guò)渡到箱高，再由箱室過(guò)渡到另一端懸臂按二次拋物線變化；所述撐梁內(nèi)設(shè)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；所述橋墩中的主墩基礎(chǔ)采用沉井，其余墩位采用鉆孔灌注樁。
本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋，其中，所述牽索塔臂全高65米，軌頂以上部分的高度小于跨徑的1/2，所述牽索塔臂由兩片塔壁組成，壁厚為1.5米，位于主梁的兩側(cè)分布；所述牽索塔臂通過(guò)四道翼形橫撐連接，在軌頂以上8米開始，牽索塔臂過(guò)渡到配重塔臂；所述橋塔采用的44孔大噸位鋼絞線群錨；所述配重塔臂依靠滿堂支架支撐。所述主梁全寬11.6米，依次由一端懸臂、箱室和另一端懸臂組成，其各段寬度依次為3.8米、4.0米和3.8米；梁高正常段為2.325米，在距塔根部大橫梁30米范圍內(nèi)梁高由2.325米按照二次拋物線軌跡漸變到4.325米；所述撐梁全高為50cm，翼緣寬40cm，腹板寬20cm；所述主梁箱室截面的頂、底板厚度為25cm，腹板厚度為40cm；所述主梁箱室內(nèi)的橫隔板厚度為20cm。所述獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中的斜索有18對(duì)，相鄰兩索之間的索距為6.5米。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是；(1)由于本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中的橋塔是由水平方向的配重塔臂和傾斜的牽索塔臂兩部分組成，因此，配重塔臂將常規(guī)無(wú)背索斜拉橋中浪費(fèi)到牽索區(qū)的工程材料轉(zhuǎn)移到配重效率更高的配重塔臂上，不但加大了與主墩的矢矩，同時(shí)兼具了行車系，最重要的是，解除了牽索塔臂對(duì)自重的依賴，為設(shè)計(jì)更協(xié)調(diào)、更美觀的橋梁提供了基本前提。從而保證了無(wú)背索斜拉橋的橋型在塔高與跨徑的比例協(xié)調(diào)的前提下具有結(jié)構(gòu)先天的力度美。
(2)本發(fā)明結(jié)構(gòu)的獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋得以使用混凝土這一使用條件苛刻的材料完成橋體的建設(shè)，從而避免了造價(jià)高昂的鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)，僅用鋼結(jié)構(gòu)主橋預(yù)算的40％完成橋體的建設(shè)，為建設(shè)單位節(jié)約了大量資金，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。


圖1-1是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖1-2是圖1-1所述斜拉橋的側(cè)視圖；圖2-1是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中橋塔的結(jié)構(gòu)立體圖；圖2-2是圖2-1所示橋塔的側(cè)視圖；圖2-3是圖2-1所示橋塔的主視圖；圖3是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中橋塔的受載歷程示意圖；圖4-1至圖4-10是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中橋塔的施工流程；圖5是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中主梁結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中所示主梁撐梁外形圖。
下面是說(shuō)明書附圖中主要部位附圖標(biāo)記的說(shuō)明下面是說(shuō)明書附圖中主要部位附圖標(biāo)記的說(shuō)明100——橋塔 10——牽索塔臂 11——迎索面12——背索面 13——牽索塔臂下部 14——牽索塔臂上部15——翼形橫撐 16——軌頂 20——配重塔臂110#——主墩 108#、109#——支撐配重塔臂墩51——1#主動(dòng)支墩 52——2#主動(dòng)支墩 53——3#主動(dòng)支墩54——4#主動(dòng)支墩 60——被動(dòng)支墩 200——主梁300——斜索 201——撐梁腹板 202——預(yù)應(yīng)力鋼束203——橫隔板204——撐梁腹板與橫隔板連接點(diǎn)205——撐梁具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
如圖1-1和圖1-2所示，本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋包括橋墩和設(shè)置在橋塔100與主梁200之間的斜索300；所述斜索有18對(duì)，相鄰兩索之間的索距為6.5米；所述橋墩中的主墩基礎(chǔ)采用沉井，其余墩位采用鉆孔灌注樁。下面分別對(duì)本發(fā)明中涉及到的橋塔100和主梁200的特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)描述。
本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中橋塔的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、受載歷程及施工方案和施工流程。
如圖2-1、圖2-2和圖2-3所示，所述橋塔100由豎向的牽索塔臂10和水平的配重塔臂20構(gòu)成，所述配重塔臂20將常規(guī)無(wú)背索斜拉橋中浪費(fèi)到牽索區(qū)的工程材料轉(zhuǎn)移到配重效率更高的配重塔臂上，這樣不但加大了與主墩的矢矩，同時(shí)兼具了行車系，最重要的是，解除了牽索塔臂10對(duì)自重的依賴，為設(shè)計(jì)更協(xié)調(diào)、更美觀的橋梁提供了基本前提。設(shè)配重塔臂20的支撐墩為108#和109#墩，主墩為110#墩。所述牽索塔臂10全高為65米，其迎索面11斜度為3.1∶5，背索面12斜度為2∶5，軌頂16以上部分的高度為60米，該值是按照小于跨徑的1/2來(lái)確定的，所述牽索塔臂10由兩片塔壁組成，壁厚為1.5米，且位于主梁200的兩側(cè)；所述牽索塔臂10通過(guò)四道翼形橫撐連接，所述牽索塔臂下部13的寬度大于其上部14的寬度，在軌頂16以上8米開始，所述牽索塔臂10過(guò)渡到配重塔臂20，兩片塔壁通過(guò)主塔大橫梁及連續(xù)配重艙(兼具行車系)連接為整體，所述牽索塔臂10與配重塔臂20匯集于110#主墩，通過(guò)兩個(gè)塔壁內(nèi)的預(yù)應(yīng)力鋼束202緊密連接為銳利和充滿力量感的強(qiáng)大整體；所述配重塔臂20依靠滿堂支架支撐，所述橋塔100采用的44孔大噸位鋼絞線群錨，由此開創(chuàng)了我國(guó)預(yù)應(yīng)力應(yīng)用水平的先河。
本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋橋塔的受載歷程是由于本發(fā)明中涉及到的橋塔100是由剛性連接的兩大部分組成，一部分是豎向的牽索塔臂10，另一部分是水平的配重塔臂20。當(dāng)未牽索時(shí)，豎向的牽索塔臂10依靠配置與迎索面11的普通鋼筋和勁性骨架來(lái)承擔(dān)整個(gè)斜塔臂的自重彎矩；配重塔臂20依靠滿堂支架支撐，原則上不受力。當(dāng)開始牽索時(shí)，隨著索力和塔內(nèi)預(yù)應(yīng)力的逐步施加，牽索塔臂10的迎索面10逐漸受壓，并依靠背索面12的豎向預(yù)應(yīng)力鋼束抵抗斜索水平力產(chǎn)生的彎矩。同時(shí)，施加于配重塔臂20滿堂支架的壓力逐漸下降，塔臂重量通過(guò)水平預(yù)應(yīng)力鋼束逐漸轉(zhuǎn)移到110#主墩110。最終當(dāng)全橋竣工時(shí)，牽索塔臂10和配重塔臂20完成體系轉(zhuǎn)換，達(dá)到設(shè)計(jì)工作狀態(tài)。此時(shí)，橋塔的重量基本由110#主墩承擔(dān)，支撐配重塔臂墩108#墩和109#墩仍提供一部分支撐反力，這部分反力是抵抗斜索產(chǎn)生的傾覆力矩的安全儲(chǔ)備，(該反力為配重塔臂墩108、109#橫梁的設(shè)計(jì)條件)，使得主墩110#墩在活載作用下永遠(yuǎn)處于軸心受壓狀態(tài)。假設(shè)，原則上依靠滿堂支架支撐的配重塔臂20在體系轉(zhuǎn)換前不受力，其基本的前提是滿堂支架的支撐剛度達(dá)到與三個(gè)永久墩位相同的水平。根據(jù)橋塔100的結(jié)構(gòu)和受載特點(diǎn)，在具體實(shí)施過(guò)程中要進(jìn)一步考慮橋塔勁性骨架的配置方式、橋塔混凝土澆筑階段與普通鋼筋構(gòu)造的相互配合、橋塔施工工藝對(duì)橋塔剛度變化的適應(yīng)性等。
最終制定的施工方案如圖3所示，即在109#和110#墩之間按特定的間距布置4個(gè)臨時(shí)支墩。其中3個(gè)主動(dòng)支墩(包括1#主動(dòng)支墩51、2#主動(dòng)支墩52和3#主動(dòng)支墩53)，可以通過(guò)千斤頂調(diào)整各主動(dòng)支墩的支承力。一個(gè)被動(dòng)支墩60，在特定的時(shí)間參與工作。
由于本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中的橋塔為大體積混凝土結(jié)構(gòu)，不可能一次澆筑完成，滿堂支架也不可能完全支撐全部橋塔混凝土的重量。分步澆筑的混凝土橋塔必然不同于整體成型，隨各個(gè)澆筑階段的逐步實(shí)施和最終斜拉索的張拉完成，橋塔各墩位的支撐反力、各層橋塔混凝土的受載水平等都在不斷變化。橋塔混凝土在完全成形后內(nèi)部封存的應(yīng)力會(huì)直接影響其在長(zhǎng)期使用過(guò)程中的工作狀態(tài)，因此，需要根據(jù)橋塔的受載歷程設(shè)計(jì)出一套合理的施工工藝，最大限度的消除橋塔的施工應(yīng)力。下面結(jié)合圖4-1至圖4-10描述本發(fā)明中根據(jù)橋塔的受載歷程所確定的橋塔施工流程階段1如圖4-1所示，滿堂支架上澆筑109～110#墩主塔2米高范圍。
階段2如圖4-2所示，澆筑塔臂至3.5米高，局部拆除部分支架；同步澆筑各個(gè)主動(dòng)支墩，即1#主動(dòng)支墩51、2#主動(dòng)支墩52和3#主動(dòng)支墩53。
階段3如圖4-3所示，分別在1#主動(dòng)支墩51、2#主動(dòng)支墩52和3#主動(dòng)支墩53的墩頂安放墊塊、與塔臂密貼；同時(shí)澆筑被動(dòng)支墩60除墩帽之外的部分。
階段4如圖4-4所示，按順序施加頂升力施加2#主動(dòng)支墩52頂升力至650噸，施加1#主動(dòng)支墩51頂升力至800噸，施加3#主動(dòng)支墩53頂升力至600噸，補(bǔ)充2#主動(dòng)支墩52頂升力至600噸；最后澆筑被動(dòng)支墩60的其余部分。
該階段中，頂升2#主動(dòng)支墩52后主塔將局部向上脫離支架，為安全起見，不再考慮滿堂支架的作用，此時(shí)，主塔各部位最大主拉應(yīng)力為1.745MPa。頂升1#主動(dòng)支墩51后，主塔頂緣最大主拉應(yīng)力2.813MPa，對(duì)該主塔節(jié)段的頂緣配置足夠的普通鋼筋以抵抗支墩主動(dòng)力產(chǎn)生的負(fù)彎矩。頂升3#主動(dòng)支墩53后，主塔頂緣最大主拉應(yīng)力2.24MPa，由于增加了支點(diǎn)，降低了1#主動(dòng)支墩51處的負(fù)彎矩。補(bǔ)充頂升2#主動(dòng)支墩52后，主塔頂緣最大主拉應(yīng)力2.427MPa，在主塔下緣儲(chǔ)備了一定的壓應(yīng)力。該階段結(jié)束后，全部臨時(shí)支撐進(jìn)入被動(dòng)受力模式。
階段5如圖4-5所示，澆筑塔臂至6.0米高度，等待混凝土強(qiáng)度提高至35MPa。
階段6如圖4-6所示，澆筑塔臂至9.0米高度，等待混凝土強(qiáng)度提高至35MPa；然后可不受控制的澆筑塔臂至36米高；主塔下緣主拉應(yīng)力均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，局部加載的應(yīng)力集中點(diǎn)周圍的最大主應(yīng)力在2.28MPa。
階段7如圖4-7所示，澆筑108#～109#墩合龍段，并將其澆筑3.5米高，在保證地基承載力的基礎(chǔ)上，澆筑4#主動(dòng)支墩54；隨著該階段108#～109#墩塔臂澆筑的開始，109#墩附近的塔臂最不利處的截面剛度迅速增加，且隨著主塔的澆筑完成，主塔下緣的應(yīng)力基本變化很小。
階段8如圖4-8所示，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在4#主動(dòng)支墩54的墩頂安放墊塊，與塔臂密貼；對(duì)4#主動(dòng)支墩54緩慢均勻施加頂力至800噸，并加墊鐵逐步墊高墊塊，待支墩沉降完全中止后墊緊墊鐵，保證支墩反力大于800噸；根據(jù)主塔鋼束安裝的需要，可拆除3#主動(dòng)支墩53，被動(dòng)支墩60保留。
階段9如圖4-9所示，澆筑塔臂至6.0米高，等待混凝土強(qiáng)度提高至35MPa。
階段10如圖4-10所示，完成主塔配重段的澆筑；按階段澆筑主塔，待主塔澆筑完畢，張拉完斜索初索力后方可拆除支墩。其間應(yīng)加強(qiáng)對(duì)各支墩的反力及沉降觀測(cè)。
按照上述施工流程，全部澆筑完成后，各層封存的應(yīng)力較小，符合永久工作狀態(tài)的要求，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期的效果。由于本發(fā)明中的橋塔塔身受力體系合理，在施加全部橋塔預(yù)應(yīng)力和斜索力后，配重塔臂的工作狀態(tài)十分理想。
本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的橋塔采用高標(biāo)號(hào)大體積混凝土結(jié)構(gòu)，配重塔臂的剛度隨澆筑階段不斷改變，若用常規(guī)的施工方式是難以完成橋塔的建設(shè)。
下面結(jié)合圖5和圖6描述本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中主梁的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如圖5所示，本發(fā)明橋梁中的主梁200采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拉桿(撐梁205)大懸臂脊骨梁結(jié)構(gòu)，主梁全寬11.6米，3.8米(懸臂)+4.0米(箱室)+3.8米(懸臂)，梁高正常段2.325米，在距塔根部大橫梁30米范圍內(nèi)梁高由2.325米漸變到4.325米，按二次拋物線變化。主梁200為單箱單室截面，頂、底板標(biāo)準(zhǔn)厚度為25cm，腹板標(biāo)準(zhǔn)厚度為40cm。主梁200每索間距設(shè)兩道拉桿(撐梁205)，即每3.25米設(shè)一道。拉桿(撐梁205)表示了同一構(gòu)件在不同受載工況下的受力狀態(tài)，未施加索力前為撐梁，施加索力后為拉桿。撐梁205為倒T形截面，全高為50cm，翼緣寬40cm，撐梁腹板201的寬度20cm。在設(shè)置撐梁205相應(yīng)位置處，主梁箱室內(nèi)設(shè)置橫隔板203，橫隔板203的厚度為20cm，高度并非滿箱室設(shè)置，橫隔板203的頂面與主梁200的頂板不接觸，以避免主梁200行車局部應(yīng)力與總體荷載響應(yīng)耦合。撐梁205內(nèi)設(shè)置橫向預(yù)應(yīng)力鋼索202(也可稱為預(yù)應(yīng)力拉桿)，預(yù)應(yīng)力鋼索202(拉桿)在斜索安裝前張拉完畢，在使用階段將索力傳遞到主梁箱室的腹板。鋼筋混凝土撐梁205保證翼板在斜索力加載前的安全，當(dāng)張拉鋼束202完畢時(shí)，鋼束202對(duì)結(jié)構(gòu)的壓力由撐梁205及貫穿箱室的橫隔板203承擔(dān)，此時(shí)對(duì)鋼束202的孔道灌漿。當(dāng)施加斜索力時(shí)，儲(chǔ)存在撐梁205內(nèi)的壓力釋放，形成預(yù)應(yīng)力拉桿將斜索力傳遞到主箱室腹板的受力模式。
本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的混凝土主梁200相比現(xiàn)有技術(shù)中的鋼結(jié)構(gòu)主梁，其區(qū)別是首先，C50混凝土的容許正應(yīng)力為0～-17.5MPa，而Q345鋼材為210～-210MPa，可以看出，當(dāng)主梁200采用混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)，要更精確的控制結(jié)構(gòu)的成型狀態(tài)；同時(shí)，不同于鋼材的線彈性，混凝土具有收縮和徐變的特點(diǎn)。本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋采用碎石道床的雙線輕軌橋梁，二期恒載和活載集度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于一般公路橋梁，梁體自重在全部荷載中所占的比重遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于一般公路橋梁。與現(xiàn)有技術(shù)中鋼結(jié)構(gòu)主梁降低的自重占全部荷載的比重很小優(yōu)勢(shì)并不明顯。而混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)在于造價(jià)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)自重在全部荷載中不處于主導(dǎo)地位時(shí)，工程造價(jià)成為了首要的因素，這是本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋采用混凝土結(jié)構(gòu)的直接原因。本發(fā)明結(jié)構(gòu)的獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋得以使用混凝土這一使用條件苛刻的材料完成橋體的建設(shè)，從而避免了造價(jià)高昂的鋼結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)，僅用鋼結(jié)構(gòu)主橋預(yù)算的40％完成橋體的建設(shè)，為建設(shè)單位節(jié)約了大量資金，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
另外，在本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的設(shè)計(jì)中，為解決撐梁在無(wú)索力情況下壓應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題。首先，在撐梁的受壓邊加強(qiáng)受壓鋼筋的配置；同時(shí)加強(qiáng)箍筋對(duì)受壓鋼筋的保護(hù)作用；其次，采用型鋼保護(hù)受壓區(qū)的邊角，防止截面損失帶來(lái)不利影響。再次，將撐梁腹板與橫隔板的連接點(diǎn)204設(shè)計(jì)為圓弧過(guò)渡，增強(qiáng)受拉鋼筋的效率，如圖6所示。
在本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋的設(shè)計(jì)中，為解決吊索帶索孔附近順、橫橋向拉應(yīng)力過(guò)大的問(wèn)題，采取了限制裂縫開展的方法。另外，本發(fā)明獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋中限制裂縫開展的構(gòu)造措施是拉筋用以抵抗橫橋向拉應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫，防治裂縫延順橋向開展。鋼板則用來(lái)防止順橋向應(yīng)力產(chǎn)生的裂縫繼續(xù)開展，錨筋則可保證鋼板與混凝土的整體性。不過(guò)，即便裂縫的長(zhǎng)度可以限制，裂縫的出現(xiàn)仍會(huì)導(dǎo)致鋼筋逐漸失效，為此，有必要在吊索帶表面做有機(jī)彈性體涂裝，對(duì)拉筋和鋼板做環(huán)氧涂裝。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋，包括橋墩和設(shè)置在橋塔與主梁之間的斜索；其特征在于所述橋塔由牽索塔臂和配重塔臂構(gòu)成，所述牽索塔臂為豎向設(shè)置，其迎索面斜度為3.1∶5，背索面斜度為2∶5，所述牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；所述配重塔臂為水平方向設(shè)置；所述牽索塔臂與所述配重塔臂通過(guò)橋梁主塔大橫梁及連續(xù)配重倉(cāng)連接為一體；所述牽索塔臂與所述配重塔臂匯集于橋梁主墩；所述主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拉桿大懸臂脊骨梁結(jié)構(gòu)，所述主梁為單箱單室截面，所述主梁每索間距設(shè)兩道撐梁，所述撐梁為倒T形截面，在設(shè)置撐梁相應(yīng)位置處主梁箱室內(nèi)設(shè)置有橫隔板，所述橫隔板頂面與所述主梁頂板之間設(shè)置有空隙，以免所述主梁行車局部應(yīng)力與橋梁總體荷載響應(yīng)耦合；所述主梁由一端懸臂過(guò)渡到箱高，再由箱室過(guò)渡到另一端懸臂按二次拋物線變化；所述撐梁內(nèi)設(shè)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；所述橋墩中的主墩基礎(chǔ)采用沉井，其余墩位采用鉆孔灌注樁。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋，其特征在于，所述牽索塔臂全高65米，軌頂以上部分的高度小于跨徑的1/2，所述牽索塔臂由兩片塔壁組成，壁厚為1.5米，位于主梁的兩側(cè)分布；所述牽索塔臂通過(guò)四道翼形橫撐連接，在軌頂以上8米開始，牽索塔臂過(guò)渡到配重塔臂；所述橋塔采用的44孔大噸位鋼絞線群錨；所述配重塔臂依靠滿堂支架支撐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋，其特征在于所述主梁全寬11.6米，依次由一端懸臂、箱室和另一端懸臂組成，其各段寬度依次為3.8米、4.0米和3.8米；梁高正常段為2.325米，在距塔根部大橫梁30米范圍內(nèi)梁高由2.325米按照二次拋物線軌跡漸變到4.325米；所述撐梁全高為50cm，翼緣寬40cm，腹板寬20cm；所述主梁箱室截面的頂、底板厚度為25cm，腹板厚度為40cm；所述主梁箱室內(nèi)的橫隔板厚度為20cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋，其特征在于所述斜索有18對(duì)，相鄰兩索之間的索距為6.5米。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種獨(dú)塔無(wú)背索斜拉橋包括橋墩和設(shè)置在橋塔與主梁之間的斜索；橋塔由牽索塔臂和配重塔臂構(gòu)成，牽索塔臂為豎向設(shè)置，其迎索面斜度為3.1∶5，背索面斜度為2∶5，牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；配重塔臂為水平方向設(shè)置；牽索塔臂與配重塔臂通過(guò)橋梁主塔大橫梁及連續(xù)配重倉(cāng)連接為一體；牽索塔臂與配重塔臂匯集于橋梁主墩；主梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土拉桿大懸臂脊骨梁結(jié)構(gòu)，主梁為單箱單室截面，主梁每索間距設(shè)兩道撐梁，撐梁為倒T形截面，在設(shè)置撐梁相應(yīng)位置處主梁箱室內(nèi)設(shè)置有橫隔板，橫隔板頂面與主梁頂板之間設(shè)置有空隙；懸臂—主梁—懸臂按二次拋物線變化；撐梁內(nèi)設(shè)置有橫向預(yù)應(yīng)力鋼束；主墩基礎(chǔ)采用沉井，其余墩位采用鉆孔灌注樁。
文檔編號(hào)E01D11/04GK101029471SQ20071005706
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日
發(fā)明者丁雪松, 胡江, 劉旭鍇, 張強(qiáng), 孫東利, 謝斌, 岳澄, 曹景, 熊剛, 戴少雄, 李偉, 趙欣 申請(qǐng)人:天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院