一种新型匝道桥结构及其施工方法
【专利摘要】本发明一种新型匝道桥结构及其施工方法，属于土木建筑工程结构,它主要由曲线形截面不对称钢箱梁、索塔、斜拉索、独柱桥墩、整体式桥台、圆盘式锚固装置、销栓、双耳板、螺纹套筒、单耳板组成。优点：一是曲线梁采用钢箱梁结构，具有良好的抗扭性能，并减轻结构自重。二是梁体截面采用不对称的截面形式，上部结构荷载由桥墩和拉索共同承担，在不增加独柱桥墩数量的同时，避免了上部结构的倾覆破坏。三是利用无背索斜塔来平衡斜拉索的水平分力，减少索塔内弯矩。四是采用整体式桥台，这为曲线梁提供了可靠的抗扭支撑，提高了匝道桥的耐久性和行车舒适度。本结构适用于多数高速公路匝道桥的设计，结构受力可靠，造型优美，具有一定的独创性和优势。
【专利说明】一种新型匝道桥结构及其施工方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种新颖的公路匝道桥形式，属于土木工程桥梁领域。
【背景技术】
[0002]匝道桥是指一小段提供车辆进出主干线(高速公路、高架道路、干线公路等)的附属桥梁。在高速公路中，为避免直行车辆受从匝道转入的车辆干扰，通常采用环道衔接其他公路。因此就需要在高速公路和其他道路之间设置一曲线梁桥。
[0003]传统的曲线匝道桥上部结构一般采用混凝土连续箱梁，桥梁呈现明显的弯桥特点，荷载作用下的弯扭耦合效应明显，梁体的弯曲会增加扭转效应，扭转又会增大弯曲效应。这些混凝土箱梁常会出现跨中横向裂缝、腹板竖向裂缝、腹板斜裂缝、支座脱空及桥面铺装大面积开裂等病害，发生病害的桥梁不胜枚举，如京沪高速C匝道桥、石安高速公路邯郸北互通K0+469.302匝道桥。由于混凝土维修困难，这些病害的产生降低了桥梁结构的耐久性和安全性。
[0004]另外，很多的曲线匝道桥下部结构采用独柱墩，由于受到主梁曲线特性的影响，梁体在汽车荷载严重偏载作用下，将会产生梁体的倾覆。2011年2月21日，浙江省上虞市县道南春线7K + 966春晖互通绍兴至宁波、台州方向，4辆重载货车驶上匝道引起匝道发生倾覆；2012年8月24日，黑龙江省哈尔滨市阳明滩大桥引桥的一上行匝道桥，在4辆重载车作用下，导致匝道倾覆。可见，倾覆破坏是独柱墩桥梁的安全隐患。
[0005]综上所述，现有曲线独柱墩匝道桥病害众多，原因复杂,易产生倾覆，存在耐久性和安全性方面的问题。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是设计一种新颖的高速公路匝道桥形式，来改善现有曲线独柱墩匝道桥存在的问题，为实现上述目的，采用如下的结构设计:
一种新型匝道桥结构，包括曲线形钢箱梁、索塔、斜拉索、桥墩、整体式桥台、圆盘式锚固装置、销栓、双耳板、螺纹套筒、单耳板，其中，所述曲线形钢箱梁的外侧由所述桥墩支撑，内侧通过若干根斜拉索与索塔连接；索塔顶部固定连接有所述圆盘式锚固装置，圆盘式锚固装置上固定连接有若干用于连接斜拉索的单耳板，所述曲线形钢箱梁的内侧同样固定有若干用于连接斜拉索的单耳板，所述斜拉索的两端分别螺纹连接有螺纹套筒，所述螺纹套筒的另一端螺纹连接有所述双耳板，所述双耳板再分别通过销栓与所述圆盘式锚固装置上的单耳板及曲线形钢箱梁内侧的单耳板连接；曲线形钢箱梁的一端与整体式桥台连接，另一端与既有线路相连。
[0007]所述曲线形钢箱梁的截面为不对称的形式，箱梁外侧靠近独柱桥墩位置梁截面高度最大，靠近内侧斜拉索作用位置梁截面高度逐渐减少。
[0008]所述桥墩采用独柱墩，偏心布置在钢箱梁的外侧。
[0009]所述斜拉索索端锚固点同一高度，采用密索体系，空间辐射式索面。
[0010]所述索塔采用无背索斜塔的结构形式。
[0011]所述曲线形钢箱梁与既有线路的连接采用整体式桥台。
[0012]一种所述新型匝道桥结构的施工方法，包括以下几个步骤:
第一步、浇筑独柱桥墩和索塔的基础、承台及墩身、塔身，并预制好圆盘式锚固装置且安装在塔顶，同时在工厂中预制钢箱梁；
第二步、搭设满堂支架，现场装配钢箱梁，并在相应位置焊好单耳板；
第三步、浇注整体式桥台与高速公路湿接段、浇注钢箱梁与高速公路湿接段；
第四步、在斜拉索两端用螺纹套筒与双耳板连接，将斜拉索一端的双耳板与圆盘式锚固装置上的单耳板连接，斜拉索另一端的双耳板与曲线形钢箱梁上单耳板连接，张拉斜拉索；
第五步、拆除满堂支架，完成体系转换；
第六步、摊铺桥面铺装层，安装桥面其他附属设施。
[0013]本发明的匝道桥形式具有以下优点:
一、曲线梁采用钢箱梁结构的，具有良好的抗扭性能，并减轻结构自重，有效降低了结构在恒载作用下的扭转效应；钢箱梁采用工厂预制，现场装配的施工方式，大大节约工期。
[0014]二、梁体截面采用不对称的结构形式，梁体外侧由独柱墩支撑，内侧由密索体系的斜拉索支撑，上部结构荷载由桥墩和拉索共同承担，在不增加独柱桥墩数量的同时，避免了独柱墩桥梁上部结构的倾覆破坏，提高了结构的安全性。。
[0015]三、利用无背索斜塔来平衡斜拉索的水平分力，减少索塔内弯矩，塔主要承受轴力作用。
[0016]四、整体式桥台为曲线梁提供了可靠的抗扭支撑，取消了梁端的伸缩装置，提高了匝道桥的耐久性和行车舒适度。
[0017]五、采用圆盘辐射式锚固装置，使空间索面斜拉索具有较大的仰角，保证了斜拉索能够提供足够大向上的索力分量，支撑匝道的箱梁。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是无背索独塔斜拉曲线匝道桥的平面图；
图2是图1的A-A剖视图；
图3是索塔顶部细部图；
图4是曲线形钢箱梁内侧细部图；
图5是圆盘式锚固装置的俯视图；
图6是圆盘式锚固装置上一个耳板的立面图；
图7是双耳板的主视图；
图8是双耳板的俯视图；
图9是双耳板的侧视图；
图10是螺纹套筒的剖面图；
图11是螺纹套筒的左视图其中:1、曲线形钢箱梁；2、索塔；3、斜拉索；4、独柱墩；5、整体式桥台；6、高速公路；7、匝道；8、圆盘式锚固装置；9、销栓；10、双耳板；11、螺纹套筒；12、单耳板。
【具体实施方式】
[0019]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0020]在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0021]参见图广图11，本发明的一种新型匝道桥结构，它主要由曲线形钢箱梁1、索塔2、斜拉索3、独柱桥墩4、整体式桥台5、圆盘式锚固装置8、销栓9、双耳板10、螺纹套筒11、单耳板12组成。
[0022]具体连接方式为:索塔2顶端安装好圆盘式锚固装置8 ;曲线形钢箱梁内侧与单耳板12焊接，曲线形钢箱梁I外侧由独柱桥墩4支撑；斜拉索3的两端通过螺纹套筒11与双耳板连接，其中一端的双耳板与圆盘式锚固装置8上的单耳板用销栓连接，另一端双耳板与曲线形钢箱梁I内侧单耳板用销栓连接；曲线形钢箱梁I的一端与整体式桥台5连接，另一端与高速公路6相连。
[0023]索塔2采用无背索的结构形式，上端受到斜拉索的水平力，并将该力传递给斜塔的基础。
[0024]本发明一种新型匝道桥结构的具体施工步骤:
第一步、烧筑独柱桥墩4和索塔2的基础、承台及墩身、塔身，并预制好圆盘式锚固装置且安装在塔顶，同时在工厂中预制钢箱梁I ;
第二步、搭设满堂支架，现场装配钢箱梁1，并在相应位置焊好单耳板；
第三步、浇注整体式桥台5及钢箱梁与高速公路湿接段；
第四步、在斜拉索3两端用螺纹套筒11与双耳板连接，将斜拉索3 —端的双耳板与圆盘式锚固装置8上的单耳板连接，斜拉索3另一端的双耳板与曲线形钢箱梁I上单耳板连接，张拉斜拉索3 ；
第五步、拆除满堂支架，完成体系转换；
第六步、摊铺桥面铺装层，安装桥面其他附属设施。
[0025]上述的新型高速公路匝道桥适用于多数高速公路匝道桥的设计，结构受力可靠，造型优美，具有一定的独创性和优势。
【权利要求】
1.一种新型匝道桥结构，其特征在于，包括曲线形钢箱梁(I)、索塔(2)、斜拉索(3)、桥墩(4)、整体式桥台(5)、圆盘式锚固装置(8)、销栓(9)、双耳板(10)、螺纹套筒(11)、单耳板(12)，其中，所述曲线形钢箱梁(I)的外侧由所述桥墩(4)支撑，内侧通过若干根斜拉索(3)与索塔(2)连接；索塔(2)顶部固定连接有所述圆盘式锚固装置(8)，圆盘式锚固装置(8)上固定连接有若干用于连接斜拉索(3)的单耳板，所述曲线形钢箱梁(I)的内侧同样固定有若干用于连接斜拉索(3)的单耳板，所述斜拉索(3)的两端分别螺纹连接有螺纹套筒(11)，所述螺纹套筒(11)的另一端螺纹连接有所述双耳板，所述双耳板再分别通过销栓与所述圆盘式锚固装置(8)上的单耳板及曲线形钢箱梁(I)内侧的单耳板连接；曲线形钢箱梁(I)的一端与整体式桥台(5)连接，另一端与既有线路(6)相连。
2.根据权利要求1所述的一种新型匝道桥结构，其特征在于，所述曲线形钢箱梁(I)的截面为不对称的形式，箱梁外侧靠近独柱桥墩位置梁截面高度最大，靠近内侧斜拉索作用位置梁截面高度逐渐减少。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型匝道桥结构，其特征在于，所述桥墩采用独柱墩，偏心布置在钢箱梁的外侧。
4.根据权利要求3所述的一种新型匝道桥结构，其特征在于，所述斜拉索(3)索端锚固点同一高度，采用密索体系，空间辐射式索面。
5.根据权利要求4所述的一种新型匝道桥结构，其特征在于，所述索塔(2)采用无背索斜塔的结构形式。
6.根据权利要求5所述的一种新型匝道桥结构，其特征在于，所述曲线形钢箱梁(I)与既有线路(6)的连接采用整体式桥台。
7.一种基于权利要求1、2、4、5或6所述新型匝道桥结构的施工方法，包括以下几个步骤: 第一步、浇筑独柱桥墩(4)和索塔(2)的基础、承台及墩身、塔身，并预制好圆盘式锚固装置且安装在塔顶，同时在工厂中预制钢箱梁(I)； 第二步、搭设满堂支架，现场装配钢箱梁(I )，并在相应位置焊好单耳板； 第三步、浇注整体式桥台(5)与高速公路湿接段、浇注钢箱梁(I)与高速公路湿接段； 第四步、在斜拉索(3)两端用螺纹套筒(11)与双耳板连接，将斜拉索(3)—端的双耳板与圆盘式锚固装置(8)上的单耳板连接，斜拉索(3)另一端的双耳板与曲线形钢箱梁(I)上单耳板连接，张拉斜拉索(3); 第五步、拆除满堂支架，完成体系转换； 第六步、摊铺桥面铺装层，安装桥面其他附属设施。
【文档编号】E01D12/00GK104452574SQ201410634853
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月12日
【发明者】袁爱民, 程宏斌, 钱守龙, 吴闻秀, 何雨, 沙扬峰 申请人:河海大学