一种具有横向约束的斜拉桥及其施工方法与流程

本发明涉及桥梁设计领域，具体涉及一种具有横向约束的斜拉桥及其施工方法。

背景技术：

斜拉桥主跨采用钢箱梁，而边跨均采用预应力混凝土梁或结合梁时，一般称为混合梁斜拉桥。在设计大跨度混合梁斜拉桥时，如何合理化设计结构的横向约束体系对于确保斜拉桥的结构安全性与耐久性具有重要的现实意义。

目前对大跨度混合梁斜拉桥结构的横向约束体系研究还不充分，特别是对于主梁较宽的宽幅式混合梁斜拉桥的研究更少。主梁采用宽幅形式，会带来如下几个问题：①车辆荷载作用下因剪力滞效应引起的应力分布不均匀现象明显；②车辆荷载作用下因偏载产生的扭转剪应力较大，对结构受力不利；③结构自重大，风荷载与地震荷载产生的横向动力惯性效应突出。

现有技术中，为应对上述车辆荷载、风荷载和地震荷载带来的问题，通常对斜拉桥采取的横向约束方法是在横桥向安装粘滞阻尼器，但粘滞阻尼器安装的缺陷较为明显，粘滞阻尼器存在无法旋转角度的技术缺陷，使得粘滞阻尼器在地震作用下的减震效果难以充分发挥，并且，仅仅采用粘滞阻尼器，无法对汽车荷载与风荷载进行限位，使得斜拉桥结构的横向约束体系不够合理与可靠。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种具有横向约束的斜拉桥，不仅使得斜拉桥在地震作用下的减震效果较好，而且对汽车荷载与风荷载进行限位，斜拉桥的横向约束更加合理、可靠。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种具有横向约束的斜拉桥，包括主梁、位于所述主梁两侧的塔柱和多个位于所述主梁下方的桥墩，还包括：

至少两个第一支座，所述第一支座沿横桥向设置，所述第一支座包括可相对运动的第一部分和第二部分，所述第一部分与主梁相连，所述第二部分与塔柱相连；

至少一第一阻尼器，所述第一阻尼器一端与所述主梁底面相连，另一端与所述桥墩上端面相连；同时，

多个所述桥墩中相互距离最远的两个桥墩与所述主梁之间设有剪力卡榫，且所述剪力卡榫设置在所述主梁的顺桥向中心线上。

在上述技术方案的基础上，所述第一支座为弹簧减振支座，所述第一阻尼器为C型阻尼器。

在上述技术方案的基础上，所述第一支座沿顺桥向的两侧均设有第二阻尼器，所述第二阻尼器沿顺桥向设置，所述第二阻尼器一端与所述塔柱相连，另一端与所述主梁相连。

在上述技术方案的基础上，所述塔柱沿顺桥向的两侧均设有限位块，所述限位块一端与所述塔柱相连，另一端与所述主梁相连。

在上述技术方案的基础上，所述斜拉桥还包括多个第二支座，所述第二支座一端与所述主梁底面相连，另一端与所述桥墩上端面相连。

在上述技术方案的基础上，所有所述第二支座沿所述主梁的顺桥向中心线对称设置。

在上述技术方案的基础上，所述斜拉桥包括一个所述第一阻尼器，所述第一阻尼器设置在所述主梁的顺桥向中心线上。

在上述技术方案的基础上，所述斜拉桥包括两个阻尼器组，每个阻尼器组包括至少一个所述第一阻尼器，两个所述阻尼器组沿所述主梁的顺桥向中心线对称设置。

本发明还提供了一种斜拉桥施工方法，包括如下步骤：

S1：提供所述第一支座、第一阻尼器和剪力卡榫；

S2：待塔柱施工完成后，在塔柱朝向主梁的一侧安装第一支座；

S3：待桥墩施工完成后，在多个所述桥墩中相互距离最远的两个桥墩的中心位置处安装剪力卡榫，并在桥墩上安装第一阻尼器；

S4：安装主梁，在塔柱与主梁、桥墩和主梁之间均设置临时固结，将所述剪力卡榫和第一阻尼器安装于所述主梁的底部，并将第一支座安装于所述主梁的侧面，解除临时固结。

在上述技术方案的基础上，在主梁、塔柱和桥墩上均预留多个锚栓安装孔。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明中具有横向约束的斜拉桥包括第一支座、第一阻尼器和剪力卡榫，通过三者的结合使用，不仅使得斜拉桥在地震作用下的减震效果较好，而且对汽车荷载与风荷载进行限位，斜拉桥的横向约束更加牢固。

(2)本发明中第一支座为弹簧减振支座，具有行程短、负荷重、尺寸小以及维修换装便捷的优点，弹簧减振支座内部安装有碟形弹簧，刚度大，非线性变刚度特性使其缓冲吸振能力强，不但具有常规支座传递载荷和变形的功能，而且还具有在横桥向的弹性减振功能，可对桥塔承受的风荷载起到缓冲作用。

(3)本发明中第一阻尼器为C型钢阻尼器，该装置在弹性变形阶段提供较大的连接刚度，以对汽车、风荷载进行限位，在塑性变形阶段，利用其刚度小、阻尼比大的特性来进行地震耗能。

(4)本发明的剪力卡榫可提高汽车荷载作用下梁端伸缩装置的疲劳使用寿命。

附图说明

图1为本发明实施例中具有横向约束的斜拉桥沿顺桥向侧视图；

图2为本发明实施例中具有横向约束的斜拉桥的俯视图；

图3为图1中A处的放大图；

图4为图3中第一支座的俯视图；

图5为图3中第二阻尼器的俯视图；

图6为图3中限位块的俯视图；

图7为第一阻尼器沿横桥向的侧视图；

图8为剪力卡榫沿横桥向的侧视图；

图9为球型支座沿横桥向的侧视图。

图中：1-主梁，2-塔柱，3-桥墩，4-第一支座，41-第一部分，42-第二部分，5-第一阻尼器，6-剪力卡榫，7-第二阻尼器，8-限位块，9-第二支座。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1和图2所示，本发明实施例提供一种具有横向约束的斜拉桥，包括主梁1、位于主梁1两侧的塔柱2、多个位于主梁1下方的桥墩3、至少两个第一支座4、至少一第一阻尼器5。

参见图3和图4所述，第一支座4沿横桥向设置，第一支座4包括可相对运动的第一部分41和第二部分42，第一部分41与主梁1相连，第二部分42与塔柱2相连。第一支座4为弹簧减振支座。

在安装第一支座4时，首先，在塔柱2内侧表面预留锚碇安装孔，通常，预留孔直径至少为1.5倍锚碇钢棒直径，深度为1.1倍锚碇钢棒长度，具体尺寸可依据实际安装情况而定，同时，做好防止杂物或雨水进入预留孔的防护措施；其次，安装支座垫石，并在其顶面涂抹一层环氧砂浆，将第一支座4放入预留的锚碇安装孔内，调整第一支座4的顺桥向中心线平行于主梁1的顺桥向，且第一支座4的横桥向中心线垂直于塔柱2的中心线；然后，从第一支座4滑动板顶面中心位置开始浇灌无收缩水泥砂浆，浇注面须超过第一支座4滑动板顶面5-10mm，直至砂浆固化后拆除木模，清除第一支座4周围的杂物；接着，待主梁1安装就位后，在主梁1和塔柱2之间设置临时连接装置，连接第一支座4与主梁1后，拆除临时连接装置，完成第一支座4的安装。参见图5所示，第一支座4沿顺桥向的两侧均设有第二阻尼器7，第二阻尼器7沿顺桥向设置，第二阻尼器7一端与塔柱2相连，另一端与主梁1相连。第二阻尼器7为粘滞阻尼器。

参见图6所示，塔柱2沿顺桥向的两侧均设有限位块8，限位块8一端与塔柱2相连，另一端与主梁1相连。

参见图7所示，第一阻尼器5一端与主梁1底面相连，另一端与桥墩3上端面相连。第一阻尼器5为C型阻尼器。

在实施例中，斜拉桥可以包括一个第一阻尼器5，第一阻尼器5设置在主梁1的顺桥向中心线上，也可以包括两个阻尼器组，每个阻尼器组包括至少一个第一阻尼器5，两个阻尼器组沿主梁1的顺桥向中心线对称设置。

在安装第一阻尼器5时，首先，采用预留波纹管在桥墩3上预留锚碇钢棒安装孔，安装孔的外径比锚碇钢棒直径大60cm，安装孔的长度比锚碇钢棒长度加长60cm；其次，在第一阻尼器5的下底板与桥墩3的支撑表面之间预留20-30mm的空隙，调整第一阻尼器5，使第一阻尼器5的顺桥向中心线平行于主梁1的顺桥向，并用导链葫芦将第一阻尼器5的上底板吊起与主梁1密贴，同时，在下底板的底面脱空处用木块垫实，打冲钉主梁1与第一阻尼器5的螺栓孔重合，并将第一阻尼器5与主梁1的高强度螺栓拧紧，拆除木块，精确调整下底板的平面位置使之平整；然后，在距离下底板约60mm的四周搭建木模，采用重力灌浆法在下底板的底面中心位置开始浇灌C50无收缩水泥砂浆，浇注面须超过下底板底面5-10mm，直至砂浆固化后拆除木模，清除第一阻尼器5周围的杂物，预埋完毕；最后，待砂浆浇注完毕，拆除临时固定板，完成第一阻尼器5的安装。

参见图2和图8所示，多个桥墩3中相互距离最远的两个桥墩3与主梁1之间设有剪力卡榫6，且剪力卡榫6设置在主梁1的顺桥向中心线上。在实施例中，也可以在其他桥墩3与主梁1之间设剪力卡榫6。

在安装剪力卡榫6时，采用预留波纹管预留锚碇钢棒安装孔，在桥墩3的上端面上放置混凝土垫石，并在混凝土垫石上均布放置调平螺栓，然后放置剪力卡榫6至混凝土垫石上，通过调平螺栓调整剪力卡榫6的高度和平整度，利用灌浆管从剪力卡榫6的中心位置向四周灌水泥砂浆，完成剪力卡榫6的安装。参见图9所示，具有横向约束的斜拉桥还包括多个第二支座9，第二支座9一端与主梁1底面相连，另一端与桥墩3上端面相连。所有第二支座9沿主梁1的顺桥向中心线对称设置。

本实施例还提供了上述斜拉桥的施工方法，包括如下步骤：

S1：提供第一支座4、第一阻尼器5和剪力卡榫6；

S2：待塔柱2施工完成后，在塔柱2朝向主梁1的一侧安装第一支座4；

S3：待桥墩3施工完成后，在多个桥墩3中相互距离最远的两个桥墩3的中心位置处安装剪力卡榫6，并在桥墩3上安装第一阻尼器5；

S4：安装主梁1，在塔柱2与主梁1、桥墩3和主梁1之间均设置临时固结，将剪力卡榫6和第一阻尼器5安装于主梁1的底部，并将第一支座4安装于主梁1的侧面，解除临时固结。

在上述斜拉桥施工过程中，在主梁1、塔柱2和桥墩3上均预留多个锚栓安装孔。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。