一種非對稱平面折線布置橋面的單塔斜拉橋及其建造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于非對稱平面折線布置橋面的斜拉橋與其建造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，斜拉橋是大跨度結(jié)構(gòu)，對于不同地質(zhì)、地形條件可采用不同的布置方式。一般單塔斜拉結(jié)構(gòu)多為對稱直線布置，可以通過塔型平衡橋面?zhèn)鬟f的荷載力。中塔型結(jié)構(gòu)是由對稱承力互相作用來消減荷載作用，可減少結(jié)構(gòu)承力體系，減少結(jié)構(gòu)工程量，有效節(jié)省投資；邊塔型結(jié)構(gòu)則需要通過塔自身來承擔(dān)橋面?zhèn)鬟f的荷載。由于斜拉橋不阻水，且結(jié)構(gòu)輕巧，空間造型美觀，因此，斜拉橋結(jié)構(gòu)成為大跨度橋梁的重要橋型，也是最富有想象力和創(chuàng)造力的橋型。雖然斜拉橋有上述諸多優(yōu)點(diǎn)，還存在著下述問題:由于斜拉橋是多次超靜定結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算較為復(fù)雜、斜拉索制作價格昂貴、安裝調(diào)試要求設(shè)備層次高，因而難度較大、斜拉索的耐久性防腐要求較高，拉索防腐直接關(guān)系到斜拉橋工程安全及工程壽命、由于橋體長橋墩較少，橋面及梁系結(jié)構(gòu)較輕薄，自重較輕，因此需采取措施提高其抗風(fēng)穩(wěn)定性，避免風(fēng)力引發(fā)共振破壞。對于橋面有交角斜拉橋結(jié)構(gòu)，因拉索布置不適當(dāng)，塔架混凝土可能產(chǎn)生扭矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種非對稱平面折線布置橋面的單塔斜拉橋及其建造方法。
[0004]本發(fā)明采取的技術(shù)方案是:
包括非對稱的金字塔型橋塔和兩端的橋墩，長橋面的兩端分別與非對稱的金字塔型橋塔和橋墩一固定連接，短橋面的兩端分別與非對稱的金字塔型橋塔和橋墩二固定連接，長橋面、短橋面為折線橋面，折線夾角為α，0度< α < 30度，拉索的兩端分別與非對稱的金字塔型橋塔的塔柱、長橋面或短橋面采用鋼板掛夾結(jié)構(gòu)連接，長橋面或短橋面的兩側(cè)分別固定連接弧形阻尼纜，該阻尼纜的一端與非對稱的金字塔型橋塔的塔墩固定連接、另一端與橋墩固定連接、中部分別與橋面和橋欄立桿固定連接。
[0005]本發(fā)明所述非對稱的金字塔型橋塔的結(jié)構(gòu)是:四根塔柱底部分別與各自的塔墩固定連接，四根塔柱的頂部相交塔頂，塔墩與橋塔基礎(chǔ)固定連接，橋塔配重區(qū)位于塔墩間的橋塔基礎(chǔ)上方，各塔柱間通過水平的梁相互連接，其中塔柱一與塔柱二之間通過梁一連接，塔柱二與塔柱三之間通過梁二連接，塔柱三與塔柱四之間通過梁三連接，塔柱四與塔柱一之間通過梁四連接，所述的梁二、梁四分別與長橋面的橋軸線、短橋面的橋軸線垂直。
[0006]本發(fā)明所述鋼板掛夾結(jié)構(gòu)是:包括對掛型掛夾結(jié)構(gòu)和單掛型掛夾結(jié)構(gòu)；
所述對掛型掛夾結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是:兩個持力鋼板一與底部托鋼板一固定連接，加勁肋板一分別與持力鋼板一和底部托鋼板一固定連接，對插鋼板一與持力鋼板一固定連接，頂部蓋板一與對插鋼板一固定連接，兩個持力鋼板一的垂線的夾角β與兩橋面夾角α相同；所述單掛型掛夾結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)是:持力鋼板二與底部托鋼板二固定連接，加勁肋板二分別與持力鋼板二和底部托鋼板二固定連接，對插鋼板二與持力鋼板二固定連接； 所述對插鋼板一或插鋼板二的結(jié)構(gòu)由兩塊或三塊鋼板組成。
[0007]本發(fā)明所述阻尼纜的結(jié)構(gòu)是:外部是拉索防護(hù)鋼套管，該拉索防護(hù)鋼套管的弧形頂端有灌漿口，塔墩或橋墩表面上固定連接鋼筋網(wǎng)，拉索套管與該鋼筋網(wǎng)固定連接，該拉索套管一端與拉索防護(hù)鋼套管連接，且該端有灌漿排氣孔，該拉索套管另一端與持力鋼板固定連接，該持力鋼板與底部托鋼板固定連接，該底部托鋼板通過錨筋與塔墩或橋墩固定連接，加勁肋板分別與持力鋼板、底部托鋼板固定連接，阻尼纜的多根低松弛鋼絞線拉索位于拉索套管與拉索防護(hù)鋼套管中，如果是張拉端，阻尼纜的鋼絞線拉索與錨墊板和錨盤固定連接，如果是錨固端，阻尼纜的鋼絞線擠壓頭經(jīng)過錨墊板與持力鋼板卡接；張拉端或錨固端外部是封錨區(qū)。
[0008]本發(fā)明非對稱平面折線布置橋面的單塔斜拉橋的建造方法，包括下列步驟:
(一)建造非對稱的金字塔型橋塔的塔墩、兩端的橋墩和橋梁；
(二)在塔墩上建造非對稱的金字塔型橋塔，并同時進(jìn)行掛拉索施工，包括:
(I)拉索制作，采用低松弛鋼絞線制作:拉索由多根低松弛鋼絞線錨固端拉索組成，其中一根低松弛鋼絞線錨固端拉索制作方法如下:
首先按照拉索設(shè)計(jì)下料，若是新鋼絞線，則有油層，在擠壓區(qū)必須清理掉，使用丙酮清洗，若是鋼絞線存在浮銹，進(jìn)行除銹、磷化，用液體鋼鐵表面除銹磷化劑涂刷或沖洗鋼絞線，能夠直接除銹并且磷化，生成保護(hù)膜，磷化施工溫度17°c ~40°C，清洗后套上擠壓頭，上擠壓器擠壓成型，擠壓成型后，在鋼絞線與擠壓頭接觸區(qū)，注入低黏度環(huán)氧樹脂，達(dá)到擠壓區(qū)全部封閉，若封口位置封堵不嚴(yán)，注入環(huán)氧樹脂可能有較多流失，可以采用混合食用膠封堵，注漿后將封口食用膠清除；
所述液體鋼鐵表面除銹磷化劑是由如下質(zhì)量體積份數(shù)的原料組成:
草酸3?10份
磷酸4?10份
六次甲基四胺 I?18份
有機(jī)膨潤土2?12份
水55?80份
所述低黏度環(huán)氧樹脂是由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:
環(huán)氧樹脂E-44型1000份
聚酞胺651200?400份
磷酸二丁酯60?300份
高溶解苯甲酸酯O?300份
氧化鋁粉280目O?300份
苯乙烯80?150份
丙酮或二甲苯O?150份
黏度用苯乙烯、丙酮或二甲苯調(diào)節(jié)。
[0009]所述封口食用膠是由如下質(zhì)量份數(shù)的原料組成:
食用膠基50?80份，
膠姆糖基礎(chǔ)劑30?40份，
堿性填料10?30份； (2)在建造塔柱的同時，根據(jù)設(shè)計(jì)設(shè)置單掛型掛夾結(jié)構(gòu)，在該單掛型掛夾結(jié)構(gòu)的持力鋼板二上逐根掛拉索，用對插鋼板二將拉索夾住，擠壓頭掛在對插鋼板二上，將對插鋼板二與持力鋼板二的邊部點(diǎn)焊，保證澆注混凝土?xí)r不產(chǎn)生變位，然后對拉索掛夾結(jié)點(diǎn)進(jìn)行錨固；在塔頂上設(shè)置對掛型掛夾結(jié)構(gòu)，在該對掛型掛夾結(jié)構(gòu)的持力鋼板一上逐根掛兩對拉索，用對插鋼板一將拉索夾住，擠壓頭掛在對插鋼板一上，將對插鋼板一與持力鋼板一的邊部點(diǎn)焊，保證澆注混凝土?xí)r不產(chǎn)生變位，然后對拉索掛夾結(jié)點(diǎn)進(jìn)行錨固；
(3)采用液體鋼鐵表面除銹磷化劑對拉索進(jìn)行保護(hù)；
(三)、拉索與橋面連接，
(1)將單掛型掛夾結(jié)構(gòu)與橋面固定連接，高密聚乙烯材料套管套接在拉索外部，對拉索進(jìn)行調(diào)試，每束拉索循序多次張拉，拉索拉力應(yīng)盡量相近，調(diào)試時經(jīng)常調(diào)整錨固夾片，若夾片有滑絲現(xiàn)象，則必須更換夾片，調(diào)試完成后，要在夾片區(qū)注入低黏度環(huán)氧樹脂，然后對該張拉區(qū)進(jìn)行錨固；
(2)之后在向高密聚乙烯材料套管套中灌注高韌性迀移性阻銹材料水泥漿；
注漿至少分三步進(jìn)行:第一步將套管內(nèi)注滿漿；第二步，三十分鐘后，將排氣后沉淀的部分補(bǔ)充到滿漿；第三步，十分鐘后觀察漿體情況，若漿體液面不見下沉，則灌漿結(jié)束，否貝1J，重復(fù)第三步，直到漿體液面不見下沉為止；
所述高韌性迀移性阻銹材料水泥漿包括下列重量份數(shù)比的原料:
通用硅酸鹽水泥P042.5100?1000份，
粉煤灰I級O?300份，
水210?400份，
復(fù)配材料包括下列重量份數(shù)比的原料:
聚羧酸高效減水劑4?15份，
引氣劑0.03?3份，
烷基醇酰胺0.03?3份，
低粘度降稠保塑劑，粘度在50?lOOcps O?5份，
迀移性阻銹劑MCI20102?25份，
可再分散乳膠粉O?15份；
(四)橋面鋪設(shè)低收縮混凝土
所述低收縮混凝土包括下列重量份數(shù)比的原料:
通用硅酸鹽水泥P042.5200?1000份，
粉煤灰I級O?300份，
中粗砂2000?2800份，
石子2100?3000份，
水300~460 份，
復(fù)配材料包括下列重量份數(shù)比的原料:
聚羧酸高效減水劑60?150份，
引氣劑0.03?3份，
硅樹脂聚醚乳液0.02?4份
低粘度降稠保塑劑，粘度在50~100cpS O?5份，砂楽伴侶I?10份，
可再分散乳膠粉1.5?10份；
PP纖維O?3份；
(五)阻尼纜的設(shè)置
兩組弧形阻尼纜兩端分別通過底部托鋼板與塔墩和橋墩一或橋墩二外側(cè)固定連接，阻尼纜外套接有拉索防護(hù)鋼套管，該拉索防護(hù)鋼套管與橋面、橋欄立桿固定連接，橋欄扶手橫桿與橋欄立桿頂部固定連接，拉索防護(hù)鋼套管的弧形頂端有灌漿口 ；
(1)所述阻尼纜的制作方法:
所述阻尼纜采用無粘結(jié)鋼絞線制作，分為兩種情況:
①兩端均可以張拉的情況
兩端均可以張拉時，阻尼纜由多根低松弛鋼絞線拉索組成，只要按照設(shè)計(jì)長度下料即可，
②只在一端進(jìn)行張拉的情況
阻尼纜由多根低松弛鋼絞線錨固端拉索組成，其中一根低松弛鋼絞線錨固端拉索制作方法是:
首先按照阻尼纜設(shè)計(jì)長度下料，若是新低松弛鋼絞線，在錨固端剝開8~10厘米長保護(hù)皮，則有油層，使用丙酮對擠壓區(qū)進(jìn)行清洗；若是鋼絞線存在浮銹，此時應(yīng)該先進(jìn)行除銹、磷化，用液體鋼鐵表面除銹磷化劑涂刷或沖洗鋼絞線，能夠直接除銹并且磷化，生成保護(hù)膜，磷化施工溫度在17°C ~40°C，清洗后套上擠壓頭，上擠壓器擠壓成型，擠壓成型后，在鋼絞線與擠壓頭接觸區(qū)，注入低黏度環(huán)氧樹脂，達(dá)到擠壓區(qū)內(nèi)部全部用環(huán)氧樹脂封閉，若封口位置封堵不嚴(yán)，為防注入環(huán)氧樹脂流失，先采用混合封口食用膠封堵，等注漿后將混合封口食用膠清除；
(2)阻尼纜張拉端或錨固端布置方法
塔墩或橋墩表面上固定連接鋼筋網(wǎng)，拉索套管與該鋼筋網(wǎng)固定連接，該拉索套管一端與拉索防護(hù)鋼套管連接，且該端有灌漿排氣孔，該拉索套管另一端與持力鋼板固定連接，該持力鋼板與底部托鋼板固定連接，該底部托鋼板通過錨筋與塔墩或橋墩固定連接，加勁肋板分別與持力鋼板、底部托鋼板固定連接，阻尼纜的多根低松弛鋼絞線拉索位于拉索套管與拉索防護(hù)鋼套管中，如果是張拉端，阻尼纜的鋼絞線拉索與錨墊板和錨盤固定連接，如果是錨固端，阻尼纜的鋼絞線擠壓頭經(jīng)過錨墊板與持力鋼板卡接；
(3)張拉調(diào)試
①如果是雙面張拉，按照調(diào)試結(jié)構(gòu)方法，在兩端逐次張拉，達(dá)到要求為止；
②如果是單面張拉則需要預(yù)應(yīng)力傳遞遲滯時間，因此要分時段張拉，一般兩次張拉時間間隔以I小時為宜，張拉次數(shù)不少于三次；
調(diào)試是經(jīng)常調(diào)整錨固夾片，調(diào)