可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥及其施工方法和用途
【专利摘要】本发明公开了一种可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥及其施工方法和用途，属于桥梁施工领域，水上悬索栈桥包括通航孔两侧的贝雷栈桥，横跨通航孔连接两侧贝雷栈桥的悬索栈桥，以及沿所述悬索栈桥安装的混凝土泵管。施工方法，依次由以下步骤组成：施工塔柱结构和地锚，安装索鞍；主缆、索夹和可调节吊杆的布置安装及主缆运输；完成主缆架设和线形控制；安装踏步木方和钢丝面网、调整线形；安装混凝土泵管：本发明用于通航净宽不小于80m的航道等级为III级以上的跨江、跨海桥梁的建设。本发明是一种保证结构可靠、经济、造价底、结构施工简便快速，能克服通航等级的限制，可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥。
【专利说明】可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥及其施工方法和用途
【技术领域】
[0001] 本发明属于桥梁施工领域，适用于在通航水域，特别是在通航等级较高的情况下 的桥梁现浇施工。
【背景技术】
[0002] 传统施工采用的设备（或临时结构）：
[0003] 由于受到通航净宽及净高的影响，特别是对于驳船超过looot，航道等级为III级 以上的的跨江、跨海桥梁，要求通航净宽不小于80m，目前，桥梁混凝土的现浇施工采用三种 方式进行：
[0004] 第一种是将栈桥通航段断开，通过在待建桥梁的两岸建立混凝土搅拌站的方式分 别完成各自的混凝土配制、搅拌和泵送，其特点是：两岸的项目施工互不干扰。
[0005] 第二种是将栈桥通航段断开，通过在待建桥梁的一侧岸边建立混凝土搅拌站，再 通过混凝土搅拌车绕行到对岸或者通过搅拌船的方式完成对岸侧桥梁施工所需的混凝土 搅拌和泵送。其特点是：能够节省施工场地，同时节省了一套混凝土配制和搅拌设备。
[0006] 第三种则是对于桥下通航等级较低的桥梁（通航净宽在45m以下），通过设置可提 升桁架的形式来实现通航段栈桥的贯通，从而可以通过仅在待建桥梁的一侧岸边建立混凝 土搅拌站的形式来完成两侧的混凝土的运输和泵送。
[0007] 传统施工的局限性：
[0008] 由于受通航的影响，采用上述的第一种和第二种方案则需要将传统的施工栈桥断 开，从而在施工过程中容易造成施工的协调性较差，其中第一种方案则需要在待建桥的两 岸分别配置用于混凝土的配制、搅拌的场地，施工场地占用较多，对于混凝土预制搅拌及泵 送设备，而增加一套设备需要对应增加设备资金投入，同时也增加了一套作业和管理班组， 这些对于人工费用和机械费用昂贵的今天，投入量是相当大的。
[0009] 第二种方案虽然能够节省场地，它需要较大的混凝土运输行程，投入的运费多、混 凝土车（驳船）的损耗较大，而且长时间的运输很可能造成混凝土的质量难以保证，甚至有 可能延误施工进度。
[0010] 第三种方案综合了前两种方案的优点，既节省了施工场地又节省了一套混凝土配 制和搅拌设备，但是该方案的跨越能力小，提升桁架的跨径不超过50m，而且跨径超过30m 后，自重较大、桁架杆件的稳定性较差，其可行性容易受航道等级特别是对于跨江、跨海的 主航道桥的影响。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的在于：提出一种保证结构可靠、经济、造价底、结构施工简便快速，能 克服通航等级的限制，可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，以及其施工方法和用途。
[0012] 本发明目的通过下述技术方案来实现：
[0013] 一种可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，包括通航孔两侧的贝雷栈桥，横跨通航 孔连接两侧贝雷栈桥的悬索栈桥，以及沿所述悬索栈桥安装的混凝土泵管，所述悬索栈桥 由依托所述贝雷栈桥设置的两塔柱结构，依托所述贝雷栈桥外的岸上地基设置的两组地 锚，设于所述塔柱结构顶端的两组索鞍，连接两组地锚并由所述索鞍支撑的两主缆，沿所述 主缆分布的若干可调节吊杆以及连接两主缆上对应可调节吊杆的横向分配梁，以及沿所述 主缆依次架设连接各横向分配梁直至连接所述两塔柱结构的桥面系五个部分组成，所述桥 面系由连接横向分配梁的踏步木方，以及设于踏步木方上的钢丝面网组成，桥面系呈水平 状态且高于所述贝雷栈桥桥面，所述混凝土泵管沿桥面系安装，所述塔柱结构包括两依托 所述贝雷栈桥设置的坚直钢管，以及连接两坚直钢管的钢横撑，且其中一钢横撑兼做所述 桥面系端头的横向分配梁，另一钢横撑兼做所述贝雷栈桥端头的横梁。
[0014] 作为选择，所述可调节吊杆由两段吊杆经调节器连接构成，其上段吊杆顶端经索 夹与所述主缆连接，两主缆上对应的两下段吊杆底端间连接所述横向分配梁。
[0015] 作为进一步选择，所述调节器由可拆卸设于两段吊杆相对端头上的两钢板，以及 连接两钢板的调节螺栓构成。
[0016] 作为选择，所述地锚位置设有调整主缆的可调节拉杆。
[0017] 一种前述可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥的施工方法，依次由以下步骤组成：
[0018] 1)施工塔柱结构和地锚，安装索鞍：
[0019] 分别以贝雷栈桥和岸上路基为依托，施工塔柱结构和地锚，待塔柱结构施工完成 后，在塔柱结构顶处安装索鞍；
[0020] 2)主缆、索夹和可调节吊杆的布置安装及主缆运输：
[0021] 根据设计主缆线形，将主缆主跨对应位置的索夹、可调节吊杆和横向分配梁预先 安装好，有序地安放在方驳船上，利用方驳船将其运输到位；
[0022] 3)完成主缆架设和线形控制：
[0023] 将主缆从主跨穿过塔柱结构顶上的索鞍，向边跨安装固定至地锚处上，在地锚位 置调整主缆至设计线形；
[0024] 4)安装踏步木方和钢丝面网、调整线形：
[0025] 从两端塔柱结构向跨中依次对称安装踏步木方和钢丝网面，安装完成后，调节可 调节吊杆的长度，使桥面系呈水平状态，利用钢丝将踏步木方和横向分配梁紧固，从而形成 一个受力明确的传力机构；
[0026] 5)安装混凝土泵管：
[0027] 在桥面系中心线处安装混凝土泵管，再将桥面系线形进行微调，线形监测合格后 即可投入使用。
[0028] 作为选择，所述1)步中索鞍和地锚中心线与主索的设计中心线对中。
[0029] 上述方案中，所述对中即主缆中心线、索鞍中心线和地锚锚固体系的中心线重合， 悬索桥主要受力结构就是主缆、索鞍和地锚，主缆的受力一部分通过索鞍传给主塔，另一部 分是通过地锚锚固体系传递给地锚，因此"主缆中心线、索鞍中心线和地锚锚固体系的中心 线重合"最佳。
[0030] 前述水上悬索栈桥在泵送混凝土上的应用，其特征在于用于通航净宽不小于80m 的航道等级为III级以上的的跨江、跨海桥梁的建设，且仅在待建桥梁的一侧岸边建立混 凝土搅拌站，并通过水上悬索栈桥完成两侧的混凝土的运输和泵送。
[0031] 前述本发明主方案及其各进一步选择方案可以自由组合以形成多个方案，均为本 发明可采用并要求保护的方案：如本发明，各选择即可和其他选择任意组合，本领域技术人 员在了解本发明方案后根据现有技术和公知常识可明了有多种组合，均为本发明所要保护 的技术方案，在此不做穷举。
[0032] 本发明方案的特点在于：
[0033] 1)能克服通航等级的限制。充分利用悬索桥的跨越能力，有效地克服了贯通的栈 桥不能跨越航道等级较高的主航道的问题。
[0034] 2)结构自重轻、经济、造价底，该结构采用了桥梁结构中最为轻巧的悬索结构，能 充分利用高强材料的抗拉性能，可以做到自重轻，跨越能力强，而且在保证通航要求的最小 跨度下，利用该结构形式可以实现一次性放索张拉，克服了传统悬索桥施工工艺复杂、施工 风险高的缺点，因此采用该结构既能减少材料的投入，又能缩短工程进度，从而有着较好的 经济性。
[0035] 3)结构施工简便，由于结构自重轻，主缆可以通过两端地锚处的千斤顶用张拉的 方式来实现安装，除主缆外单个构件的重量不超过80kg，无需大型吊装设备即可实现结构 的装拆。
[0036] 4)结构受力可靠，最大限度地利用现有材料的承载能力：水上悬索栈桥的施工荷 载最终通过主缆传递给地锚结构，由于结构相对跨度悬索桥而言，传递给地锚的水平力小， 如果在地锚位置存在施工平台的话，则可以将施工平台进行加固处理后直接用作地锚。主 缆可采用镀锌钢芯钢丝绳，吊杆可采用精轧螺纹钢，而对于踏步构件，由于其跨度很小，而 且还固定有钢丝面网，可以仅采用抗拉强度和抗剪强度满足承载力要求的自重轻的木方就 可以了，这样便能进一步减小传递给主缆的荷载，从而最大限度地利用了材料的强度。
[0037] 5)施工方法简单可靠而高效：常规悬索桥因为跨度大，主缆很重，线形控制很繁 琐，施工方法有两种（空中纺丝法和平行索股法），但是都非常复杂，而且工序很多，还需要 架设猫道，而本申请悬索桥施工避开了这些问题，仅仅简单5个施工步骤操作就可以了；对 于桥面系的架设，常规悬索桥需要配置拦在吊机等大型吊装设备，而我们这种悬索桥的桥 面系不需要大型机械设备，甚至完全可以人工架设，省时省力。因此安拆都很方便，快捷。
[0038] 本申请方案，通过大型有限元计算，全面分析了在混凝土泵送、工作人员施工作业 以及空载抗台的情况下，利用该结构体系计算得到的内力及线形均能保证结构的正常使 用，确保了在上述两种情况下结构的安全性和可行性。整个体系受力明确，传力可靠、便于 施工。
[0039] 本发明的有益效果：克服了传统栈桥要么不能拉通要么跨度太小，不能满足通航 要求的缺点，同时又克服了常规悬索桥施工复杂、投入大型设备多、施工周期长等缺点，对 于水上特别是海上架桥施工，采用该新型结构及施工工艺，能极大地节约工程造价，极大地 提高施工效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0040] 图1是本发明实施例的立面结构示意图；
[0041] 图2是本发明实施例塔柱结构的侧面结构示意图；
[0042] 图3是本发明实施例桥面系的侧面结构示意图；
[0043] 图4是本发明实施例施工方法步骤1的工艺示意图；
[0044] 图5是本发明实施例施工方法步骤2的工艺示意图；
[0045] 图6是本发明实施例施工方法步骤3的工艺示意图；
[0046] 图7是本发明实施例施工方法步骤4的工艺示意图；
[0047] 图8是本发明实施例施工方法步骤4的工艺示意图；
[0048] 图9是本发明实施例施工方法步骤4的工艺示意图；
[0049] 其中1为贝雷栈桥、2为塔柱结构、3为地锚、4为主缆、5为可调节吊杆、6为横向 分配梁、7为桥面系、8为索夹、9为索鞍、10为方驳船、21为坚直钢管、22为钢横撑、51为吊 杆、52为调节器、53为钢板、54为调节螺栓、71为踏步木方、72为钢丝面网。
【具体实施方式】
[0050] 下列非限制性实施例用于说明本发明。
[0051] 如图1至3所示，一种可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，包括通航孔两侧的贝雷 栈桥1，横跨通航孔连接两侧贝雷栈桥1的悬索栈桥，以及沿悬索栈桥安装的混凝土泵管， 悬索栈桥由依托贝雷栈桥1设置的两塔柱结构2,依托贝雷栈桥1外的岸上地基设置的两组 地锚3,设于塔柱结构2顶端的两组索鞍9,连接两组地锚3并由索鞍9支撑的两主缆4,沿 主缆4分布的若干可调节吊杆5以及连接两主缆4上对应可调节吊杆5的横向分配梁6,以 及沿主缆4依次架设连接各横向分配梁6直至连接两塔柱结构2的桥面系7五个部分组成， 桥面系7由连接横向分配梁6的踏步木方71，以及设于踏步木方71上的钢丝面网72组成， 桥面系7呈水平状态且高于贝雷栈桥1桥面，混凝土泵管沿桥面系7安装，塔柱结构2包括 两依托贝雷栈桥1设置的坚直钢管21，以及连接两坚直钢管21的钢横撑22,且其中一钢横 撑22兼做桥面系7端头的横向分配梁6 (如图2所示自上而下的第二钢横撑22)，另一钢横 撑22兼做贝雷栈桥1端头的横梁（如图2所示自上而下的第三钢横撑22)。作为选择，如 本实施例所示，可调节吊杆5由两段吊杆51经调节器52连接构成，其上段吊杆51顶端经 索夹8与主缆4连接，两主缆4上对应的两下段吊杆51底端间连接横向分配梁6。调节器 52由可拆卸设于两段吊杆51相对端头上的两钢板53,以及连接两钢板53的调节螺栓54 构成。地锚3位置设有调整主缆4的可调节拉杆，用以调整主缆至设计线形。
[0052] 以跨度为68m的水上悬索栈桥为例，结构组成可以采用以下方案：
[0053] 该栈桥两端接12m跨的贝雷栈桥1，中间塔柱结构2采用直径为1. 2m、壁厚为12mm 的钢管21，立柱悬臂高度为16. 76m，为保证其稳定性，侧向采用2HM588 X 300的Η型钢横撑 22连接，该构件既起到平联的作用，减小了立柱的平面内计算长度；又起到横梁的作用，为 后续作业提供支撑。
[0054] 主缆4采用封8,强度为1960MPa镀锌钢芯钢丝绳；吊杆51采用020的精轧螺纹 钢，为了在安装的过程中方便调节桥面系线形，吊杆上安装了调节器52,吊杆52跟主缆4采 用索夹8连接；桥面系7采用横向分配梁6、踏步木方71和钢丝面网72。
[0055] 前述水上悬索栈桥能够用于通航净宽不小于80m的航道等级为III级以上的的跨 江、跨海桥梁的建设，且可以仅在待建桥梁的一侧岸边建立混凝土搅拌站，并通过水上悬索 栈桥完成两侧的混凝土的运输和泵送。
[0056] 如图4-9所示，前述可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥的施工方法，依次由以下 步骤组成：
[0057] 1)施工塔柱结构2和地锚3,安装索鞍9 :
[0058] 分别以贝雷栈桥1和岸上路基为依托，施工塔柱结构2和地锚3,待塔柱结构2施 工完成后，在塔柱结构2顶处安装索鞍9,其中索鞍9和地锚3中心线与主索4的设计中心 线尽量对中。
[0059] 2)主缆4、索夹8和可调节吊杆5的布置安装及主缆运输：
[0060] 根据设计主缆线形，将主缆4主跨对应位置的索夹8、可调节吊杆5和横向分配梁 6预先安装好，有序地安放在方驳船10上，利用方驳船10将其运输到位；
[0061] 3)完成主缆4架设和线形控制：
[0062] 将主缆4从主跨穿过塔柱结构2顶上的索鞍9,向边跨安装固定至地锚3处上，在 地锚位置通过可调节拉杆调整主缆至设计线形；
[0063] 4)安装踏步木方71和钢丝面网72、调整线形：
[0064] 从两端塔柱结构2向跨中依次对称安装踏步木方71和钢丝网面72,安装完成后， 调节可调节吊杆5的长度，使桥面系7呈水平状态，利用钢丝将踏步木方71和横向分配梁 6紧固，从而形成一个受力明确的传力机构；
[0065] 5)安装混凝土泵管：
[0066] 在桥面系7中心线处安装混凝土泵管，再将桥面系7线形进行微调，线形监测合格 后即可投入使用。
[〇〇67] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，其特征在于：包括通航孔两侧的贝雷栈 桥，横跨通航孔连接两侧贝雷栈桥的悬索栈桥，以及沿所述悬索栈桥安装的混凝土泵管，所 述悬索栈桥由依托所述贝雷栈桥设置的两塔柱结构，依托所述贝雷栈桥外的岸上地基设置 的两组地锚，设于所述塔柱结构顶端的两组索鞍，连接两组地锚并由所述索鞍支撑的两主 缆，沿所述主缆分布的若干可调节吊杆以及连接两主缆上对应可调节吊杆的横向分配梁， 以及沿所述主缆依次架设连接各横向分配梁直至连接所述两塔柱结构的桥面系五个部分 组成，所述桥面系由连接横向分配梁的踏步木方，以及设于踏步木方上的钢丝面网组成，桥 面系呈水平状态且高于所述贝雷栈桥桥面，所述混凝土泵管沿桥面系安装，所述塔柱结构 包括两依托所述贝雷栈桥设置的坚直钢管，以及连接两坚直钢管的钢横撑，且其中一钢横 撑兼做所述桥面系端头的横向分配梁，另一钢横撑兼做所述贝雷栈桥端头的横梁。
2. 如权利要求1所述的可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，其特征在于：所述可调节 吊杆由两段吊杆经调节器连接构成，其上段吊杆顶端经索夹与所述主缆连接，两主缆上对 应的两下段吊杆底端间连接所述横向分配梁。
3. 如权利要求2所述的可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，其特征在于：所述调节器 由可拆卸设于两段吊杆相对端头上的两钢板，以及连接两钢板的调节螺栓构成。
4. 如权利要求1所述的可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥，其特征在于：所述地锚位 置设有调整主缆的可调节拉杆。
5. -种权利要求1至4中任一权利要求所述的可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥的施 工方法，其特征在于依次由以下步骤组成： 1) 施工塔柱结构和地锚，安装索鞍： 分别以贝雷栈桥和岸上路基为依托，施工塔柱结构和地锚，待塔柱结构施工完成后，在 塔柱结构顶处安装索鞍； 2) 主缆、索夹和可调节吊杆的布置安装及主缆运输： 根据设计主缆线形，将主缆主跨对应位置的索夹、可调节吊杆和横向分配梁预先安装 好，有序地安放在方驳船上，利用方驳船将其运输到位； 3) 完成主缆架设和线形控制： 将主缆从主跨穿过塔柱结构顶上的索鞍，向边跨安装固定至地锚处上，在地锚位置调 整主缆至设计线形； 4) 安装踏步木方和钢丝面网、调整线形： 从两端塔柱结构向跨中依次对称安装踏步木方和钢丝网面，安装完成后，调节可调节 吊杆的长度，使桥面系呈水平状态，利用钢丝将踏步木方和横向分配梁紧固，从而形成一个 受力明确的传力机构； 5) 安装混凝土泵管： 在桥面系中心线处安装混凝土泵管，再将桥面系线形进行微调，线形监测合格后即可 投入使用。
6. 如权利要求5所述的可用于泵送混凝土的水上悬索栈桥的施工方法，其特征在于： 所述1)步中索鞍和地锚中心线与主索的设计中心线对中。
7. 权利要求1至4中任一权利要求所述的水上悬索栈桥在泵送混凝土上的应用，其特 征在于用于通航净宽不小于80m的航道等级为III级以上的的跨江、跨海桥梁的建设，且仅 在待建桥梁的一侧岸边建立混凝土搅拌站，并通过水上悬索栈桥完成两侧的混凝土的运输 和泵送。
【文档编号】E01D101/26GK104060545SQ201410328653
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】郭佳嘉, 张鸿, 康学云, 程世斌, 陆锦平 申请人:中交二航局第四工程有限公司, 中交第二航务工程局有限公司