一种新型三塔自锚式悬索桥及其施工方法与流程

[0001]
本发明属于桥梁工程技术领域，涉及一种三塔自锚式悬索桥及其施工方法。


背景技术：

[0002]
三塔自锚式悬索桥以其优美的线形和错落有致的外观为大多数人所欣赏，特别是在城市桥梁中，越来越受到人们的青睐。国内外三塔自锚式悬索桥的最大跨径不超过200米。当增大其跨径时，中塔塔底不平衡弯矩明显增大；当增大中塔尺寸刚度时，中塔鞍座主缆抗滑移系数明显降低。两者的冲突限制了三塔自锚式悬索桥跨径的发展。
[0003]
对于公轨合建桥梁，一般可采用公轨同层的箱梁结构，也可采用公轨分层的桁架结构，桁架结构相比于箱梁结构不宜养护，箱梁结构更易于顶推施工，更适合施工现场的条件。
[0004]
现有三塔自锚式悬索桥桥塔一般位于主梁横向的外侧，当桥面过宽时，主塔横向的间距过大；但当将桥塔布置于主梁横向中心为独塔时，若要满足桥塔的受力和稳定，桥塔的尺寸往往要做的很大。
[0005]
如何解决大跨径三塔自锚式悬索桥中塔的受力，如何平衡宽桥面三塔自锚式悬索桥的力学与桥塔的尺寸，一直是极待解决的问题。


技术实现要素：

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本发明的目的是提供一种三塔自锚式悬索桥及其施工方法，以解决现有技术存在的三塔自锚式悬索桥跨径很难突破，及宽幅桥面桥梁力学与桥塔尺寸的平衡问题。
[0007]
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：一种三塔自锚式悬索桥，其包括两个边墩、设置在两个边墩内侧的两个辅助墩、设置在两个辅助墩之间的三个主塔、主梁、若干固定于主塔的主缆以及若干用于提拉主梁的吊索，其特征在于，主梁设置在边墩、辅助墩上并且穿设于主塔，在相邻的主塔之间、辅助墩与主塔之间架设有主缆，主缆为空间索面，主缆与主梁在跨中位置通过中央扣连接，约束两者的相对位移。
[0008]
进一步地，所述三塔自锚式悬索桥为公路、轻轨合建桥梁，轻轨车道位于桥面中部，机动车道位于桥面外侧，主缆及桥塔位于轻轨车道与机动车道之间。
[0009]
进一步地，主梁采用组合梁或钢箱梁。
[0010]
进一步地，主梁穿设于主塔处的部分与主塔之间设竖向支撑件，竖向支撑件设于主梁和主塔的桥塔牛腿之间，支撑间距横向扩大作用在桥塔外侧牛腿上，以提高结构抗扭刚度。
[0011]
两侧边墩和辅助墩之间形成辅助跨，可以起到减小梁端转角、部分压重的作用。
[0012]
一种三塔自锚式悬索桥的施工方法，其特征在于，该三塔自锚式悬索桥的施工方法包括以下步骤：步骤1、建造两个边墩，两个辅助墩，在两个边墩之间建造若干主塔下塔柱及若干临时
墩；步骤2、建造钢主梁，钢主梁架设于边墩、辅助墩和临时墩上并且穿设于主塔；步骤3、在主梁顶推过程中完成主塔中的中塔的上塔柱施工，待主梁顶推就位后，完成主塔中的边塔的上塔柱施工；步骤4、在相邻的主塔之间、辅助墩与主塔之间架设主缆；步骤5、在位于临时墩上方的钢主梁与主缆之间架设吊索；步骤6、根据近期公路恒载张拉吊索，吊索初始长度为远期轻轨恒载提供预留量；步骤7、安装中央扣，安装前先张拉该位置临时吊杆，中央扣安装完成后，拆除临时吊杆，使得临时吊杆内力转换到中央扣中。
[0013]
步骤8、成桥后远期根据轻轨恒载增大量重新张拉吊杆力，实现体系二次转换。
[0014]
进一步地，当主梁为组合梁时，在步骤5和步骤6之间增加步骤5a、在钢主梁上建造混凝土桥面板；混凝土桥面板采用现浇混凝土桥面板。
[0015]
本发明的积极进步效果在于：通过中央扣形成新颖的三塔自锚式悬索桥结构体系，增大了跨中主缆对中塔塔顶的水平约束，从而降低了不平衡活载下中塔塔底的纵桥向弯矩，提高了结构竖向刚度，提高了三塔自锚式悬索桥的经济跨径，可适用于跨径400m以上的三塔自锚式悬索桥，适用于大跨径公轨合建桥梁。桥面结构超宽，桥塔从箱梁中间穿过，解决了宽幅桥面的受力问题。同时，施工过程中主梁采用顶推施工，在主梁顶推过程中完成中塔的上塔柱转体施工或节段拼装，待主梁顶推就位后完成边塔的上塔柱转体施工或节段拼装，加快了施工进度，最后通过临时吊杆的预张拉完成中央扣的安装，改善中央扣的内力分配。通过吊杆远期的二次张拉，使得近期、远期桥梁的受力均最优。
附图说明
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图1为本发明较佳实施例三塔自锚式悬索桥结构示意图。
[0017]
图2为本发明较佳实施例三塔自锚式悬索桥的主塔处的结构示意图。
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图3为本发明较佳实施例三塔自锚式悬索桥的主梁结构示意图。
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图4为采用本发明较佳实施例三塔自锚式悬索桥的中央扣结构示意图。
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图5为采用本发明较佳实施例三塔自锚式悬索桥的施工工艺的建造中悬索桥结构示意图。
具体实施方式
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下面举个较佳实施例，并结合附图来更清楚完整地说明本发明。
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如图1、图2和图3所示，一种三塔自锚式悬索桥，其包括基础1、两个边墩2、两个辅助墩12、架设在两边墩2上的主梁、若干位于两边墩2之间的主塔3、若干固定于主塔3的主缆4以及若干用于提拉主梁的吊索5。如图3所示，主梁可以为组合梁或钢箱梁，若为组合梁时包括钢主梁6和位于钢主梁6上方的混凝土桥面板9，若为钢箱梁时仅包括钢主梁6。图1和图2中均未示出混凝土桥面板9。如图2所示，钢主梁6穿设于主塔3，即钢主梁6在与主塔交错的位置开槽，以便通过主塔位置，钢主梁6穿设于主塔3处的部分和主塔3的桥塔牛腿10之间设竖向支撑件13，支撑间距横向扩大作用在桥塔外侧牛腿上。如图4所示，主缆4与主梁6在跨中位置设置中央扣11约束两者的相对位移。
[0023]
如图5所示，上述组合梁自锚式悬索桥的施工工艺，包括以下步骤：步骤1、建造两个边墩2，两个辅助墩12，在两个边墩2之间建造若干主塔3下塔柱及若干临时墩8；步骤2、建造钢主梁6，钢主梁6架设于边墩2、辅助墩12和临时墩8上并且穿设于主塔3；步骤3、在主梁顶推过程中完成主塔3中的中塔的上塔柱施工，待主梁顶推就位后，完成主塔3中的边塔的上塔柱施工；步骤4、在相邻的主塔3之间、辅助墩12与主塔3之间架设主缆4；步骤5、在位于临时墩8上方的钢主梁6与主缆4之间架设吊索5；步骤6、在钢主梁6上建造混凝土桥面板9（图5未示出混凝土桥面板，若采用钢箱梁则无此步骤）；混凝土桥面板9采用现浇混凝土桥面板；步骤7、根据近期公路恒载张拉吊索5，吊索初始长度为远期轻轨恒载提供预留量；；步骤8、安装中央扣11，安装前先张拉该位置临时吊杆，中央扣安装完成后，拆除临时吊杆，使得临时吊杆内力转换到中央扣中。
[0024]
步骤9、成桥后远期根据轻轨恒载增大量重新张拉吊杆力5，实现体系二次转换，使得近期和远期桥梁结构受力均最优。
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上述施工工艺的步骤2中，钢主梁的施工采用顶推施工工艺，即先在边墩2位置处搭建顶推平台，在顶推平台位置拼装钢梁节段，节段拼装完成节段间焊接完成后向跨中顶推，循环操作至跨中合龙。顶推施工工艺是现有常用施工工艺，在此就不再赘述。
[0026]
上述施工工艺的步骤3中，主塔3上塔柱采用转体施工或节段拼装。
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相对于现有三塔自锚式悬索桥，本发明的悬索桥通过中央扣形成新颖的三塔自锚式悬索桥结构体系，增大了跨中主缆对中塔塔顶的水平约束，从而降低了不平衡活载下中塔塔底的纵桥向弯矩，降低了中塔的结构尺寸，提高了结构竖向刚度，提高了三塔自锚式悬索桥的经济跨径，适用于大跨径公轨合建桥梁。桥面结构超宽，桥塔从箱梁中间穿过，既兼顾了宽幅桥面的受力问题，又控制了桥塔的尺寸。施工工艺加快了施工进度，改善了中央扣的内力分配。
[0028]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语
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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。
[0029]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。