專利名稱：獨(dú)塔自錨式懸索橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于橋梁工程領(lǐng)域，特指一種獨(dú)塔自錨式懸索橋。
背景技術(shù)：
目前，在200 600m跨度范圍內(nèi)的橋梁較多采用斜拉橋結(jié)構(gòu)和拱式結(jié)構(gòu)，隨著技術(shù) 的進(jìn)步，在這一領(lǐng)域出現(xiàn)了自錨式懸索橋的結(jié)構(gòu)形式以作為補(bǔ)充。如采用斜拉橋結(jié)構(gòu)， 由于斜拉橋需要較大跨徑邊跨進(jìn)行平衡，造價(jià)較高；如采用拱式結(jié)構(gòu)橋梁則可分為有推 力和無(wú)推力兩種形式，如采用無(wú)推力拱，同樣也必須采用較大邊跨進(jìn)行平衡，如采用有 推力拱，則必須修建龐大的基礎(chǔ)，造價(jià)高而且不利于環(huán)境保護(hù)。相比之下，自錨式懸索 橋兼有以上兩種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)而避免了兩種結(jié)構(gòu)的不足。而與地錨式懸索橋相比，自錨式 懸索橋取消了大體積的錨碇施工，節(jié)省了工程造價(jià)，優(yōu)勢(shì)也很明顯。迄今為止修建的自 錨式懸索橋均采用雙塔形式，即采用兩個(gè)對(duì)稱的索塔來(lái)承受主纜的豎向壓力。采用兩個(gè) 索塔有利于降低主梁的應(yīng)力水平，提高整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性能，但是雙塔在存在兩個(gè)問(wèn)題 (1)提高施工效率和施工期的航運(yùn)要求不能兼顧。如果要提高施工效率、縮短工期，則 索塔和主梁須盡可能同時(shí)施工，但同時(shí)施工時(shí)主梁必須采用滿堂支架進(jìn)行架設(shè)，而滿堂 支架又會(huì)影響航運(yùn)。(2)自錨式懸索橋規(guī)模不大，索塔承受豎向荷載較小，采用兩個(gè)索 塔，經(jīng)濟(jì)性不髙。如果采用一個(gè)索塔來(lái)支撐自錨式懸索橋的主纜，與雙塔相比，同等跨 徑的獨(dú)塔自錨式懸索橋的主梁需承受更大的壓應(yīng)力，因此需對(duì)主梁的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)以滿 足獨(dú)塔自錨式懸索橋的受力安全性要求。
同時(shí)，目前自錨式懸索橋加勁梁有鋼梁和混凝土梁之分，混凝土梁造價(jià)低廉，但是 強(qiáng)度低，自重大，隨著跨徑增大，梁體規(guī)模增加造成整體造價(jià)上升很快。鋼梁強(qiáng)度高， 自重輕，但是價(jià)格貴。在自錨式懸索橋中如全部釆用鋼梁，則整體造價(jià)較高，如全部采 用混凝土梁，則影響自錨式懸索橋的跨越能力。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型 提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有較大跨越能力和可觀經(jīng)濟(jì)效益、且經(jīng)久耐用、施工時(shí)不影響通 航的獨(dú)塔自錨式懸索橋。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出的技術(shù)方案為 一種獨(dú)塔自錐式懸索橋，其
特征在于:它包括一個(gè)索塔以及主纜、主梁和吊桿，主纜的中部支承于索塔的頂部主纜的 兩端固定于主梁上，主粱通過(guò)吊桿懸吊于主纜的下方，所述主梁為混合梁，其主跨部為 鋼加勁梁，主跨部?jī)蓚?cè)的邊跨部和錨跨部均采用混凝土加勁梁，所述鋼加勁梁和混凝土 加勁梁通過(guò)鋼混結(jié)合部連接過(guò)渡，鋼混結(jié)合部處的混凝土加勁梁外包有承壓鋼板，承壓 鋼板與鋼混結(jié)合部處的鋼加勁梁固接。
所述鋼混結(jié)合部處鋼加勁梁內(nèi)設(shè)有橫隔板。
所述鋼加勁梁內(nèi)部沿縱向設(shè)有縱梁，縱梁位于鋼加勁梁內(nèi)頂板與底板之間，所述縱 梁內(nèi)沿縱向鋪設(shè)有縱向加勁板，縱梁內(nèi)沿橫向鋪設(shè)有橫向加勁板。
所述縱梁與鋼加勁梁的底板之間設(shè)有梁底加勁件，所述梁底加勁件包括縱向加勁鋼 板和橫向加勁鋼板，縱向加勁鋼板沿縱向鋪設(shè)于縱梁與鋼加勁梁的底板之間，縱向加勁 鋼板上間隔布置有橫向加勁鋼板。
所述鋼混結(jié)合部處內(nèi)部設(shè)有用來(lái)連接鋼加勁梁和混凝土加勁梁的PBL剪力連接件和 栓釘，所述PBL剪力連接件為設(shè)置于鋼加勁梁的底板、頂板以及腹板延伸段設(shè)置的傳剪 肋條，傳剪肋條上開設(shè)有孔，孔內(nèi)插設(shè)有鋼筋，所述栓釘布置在承壓鋼板。
所述鋼混結(jié)合部處鋼加勁梁內(nèi)底板、頂板以及腹板上均設(shè)有U型肋，U型肋上設(shè)有n 型加勁肋。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于
1、 本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋采用獨(dú)塔設(shè)計(jì)，與雙塔自錨式懸索橋相比，取消 一個(gè)索塔后，鋼加勁梁采用頂推法施工與索塔施工同時(shí)進(jìn)行，工期大大縮短，且對(duì)有通 航要求河流的影響較??；取消一個(gè)橋塔后，還大大減少了軟弱地基上的處理費(fèi)用，減少 了對(duì)環(huán)境的破壞，從而降低了工程總體造價(jià)，取得良好的社會(huì)效應(yīng)；另外由于結(jié)構(gòu)受力 要求，獨(dú)塔自錨式懸索橋索塔更加高大，氣勢(shì)雄偉，具有獨(dú)特的外形特征，避免了與雙 塔自錨式懸索橋和地錨式懸索橋外觀結(jié)構(gòu)上的相似性，可廣泛應(yīng)用于城市、機(jī)場(chǎng)和風(fēng)景 區(qū)等對(duì)景觀要求比較高的地方，給有景觀需求的橋梁設(shè)計(jì)增添了新的選擇；
2、 本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋采用了混合梁結(jié)構(gòu)，較大的主跨梁體為鋼梁，較 小的邊跨梁體為混凝土梁，這樣就更好地發(fā)揮了兩種材料各自的優(yōu)勢(shì)，由于只有主跨部 分采用鋼梁，這樣使混合梁橋在保持較大跨越能力的同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性也進(jìn)一步提高；
3、 本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋在鋼混結(jié)合部處混凝土梁段外包有鋼板，鋼板與 鋼混結(jié)合部?jī)?nèi)的鋼加勁梁固接，這使得混凝土加勁梁、鋼混結(jié)合部和鋼加勁梁形成一個(gè) 整體以承受外部荷載。同時(shí)，在鋼混混結(jié)合部的鋼箱梁段內(nèi)增設(shè)橫隔板，以增加鋼混結(jié)
合部?jī)?nèi)鋼箱梁的剛度，這樣就能有效防止鋼混結(jié)合部出現(xiàn)應(yīng)力集中，保證了力傳遞的順 暢性。本實(shí)用新型進(jìn)一步在鋼混結(jié)合部?jī)?nèi)設(shè)置了 PBL剪力連接件和預(yù)應(yīng)力連接件，從而 進(jìn)一步保證了鋼加勁梁和混凝土加勁梁之間剛度過(guò)渡的勻順性和力傳遞的順暢性，避免 產(chǎn)生應(yīng)力集中和折角。
4、 本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋，在鋼加勁梁內(nèi)設(shè)置縱梁，使得鋼加勁梁頂?shù)装?的應(yīng)力能較為均勻的分布，主纜的水平力也可通過(guò)錨跨直接傳到縱梁上?？v梁自身采用 由縱向加勁板和橫向加勁板組成的格子板加強(qiáng)，以提高縱梁的穩(wěn)定性。另外，縱梁在橫 向布置上的適當(dāng)間距，從而進(jìn)一步減小了鋼加勁梁在頂推施工過(guò)程中的橫向變形和橫向 受力；
5、 本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋，在鋼加勁梁內(nèi)縱梁底部設(shè)設(shè)有梁底加勁件。降 低了鋼加勁梁頂推施工過(guò)程中的局部壓應(yīng)力，防止鋼加勁梁底板局部失穩(wěn)，滿足了鋼加 勁梁連續(xù)滑行的需要。


圖1是本實(shí)用新型應(yīng)用于獨(dú)塔自錨式懸索橋的整體結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型中鋼混結(jié)合部的結(jié)構(gòu)示意圖3是本實(shí)用新型中鋼加勁梁的結(jié)構(gòu)示意圖4是鋼加勁梁中縱梁的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖例說(shuō)明
1、主纜
3、 主梁
32、混凝土加勁梁
4、 吊桿 51、栓釘 62、 U型肋 64、橫隔板
71、縱向加勁板 8、梁底加勁件 82、橫向加勁銅板
2、索塔 31、鋼加勁梁 33、鋼混結(jié)合部 5、 PBL剪力連接件 61、承壓鋼板 63、 n型加勁肋 7、縱梁
72、橫向加勁板 81、縱向加勁鋼板
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明<
參見圖l、圖2、圖3和圖4所示，本實(shí)用新型的獨(dú)塔自錨式懸索橋包括一個(gè)索塔2 以及主纜l、主梁3和吊桿4，主纜1的中部支承于索塔2的頂部，主纜l的兩端固定于 主梁3上，主梁1通過(guò)吊桿4懸吊于主纜1的下方。具體實(shí)施例中，主橋索塔2可設(shè)計(jì) 為三柱門式塔柱，設(shè)上、下兩道橫梁，全橋的主纜1共有4根，與主纜1和主梁3相連 的吊桿4采用柔性高強(qiáng)鍍鋅平行鋼絲索體。主梁3包括位于懸索橋主跨部的鋼加勁梁31 以及位于邊跨部和錨跨部的混凝土加勁梁32，所述鋼加勁梁31和混凝土加勁梁32通過(guò) 鋼混結(jié)合部33連接過(guò)渡，鋼混結(jié)合部33處的混凝土加勁梁32外包有承壓鋼板61，承壓 鋼板61與鋼混結(jié)合部33處的鋼加勁梁31固接。主纜1的水平軸力在鋼混結(jié)合部33處 通過(guò)連接件由混凝土加勁梁32非常順暢的傳至承壓鋼板61，并由承壓鋼板61通過(guò)鋼混 結(jié)合部33內(nèi)的鋼箱梁傳至鋼加勁梁31。由于承壓鋼板61與鋼加勁梁31直接焊接，這使 得混凝土加勁梁32、鋼混結(jié)合部33和鋼加勁梁31形成一個(gè)整體以承受外部荷載。在較 佳實(shí)施例中，鋼混結(jié)合部33處鋼加勁梁31內(nèi)設(shè)有橫隔板64，橫隔板64在鋼混結(jié)合部 33內(nèi)的間距相比鋼加勁梁31標(biāo)準(zhǔn)節(jié)段內(nèi)的間距縮短了二分之一。同時(shí)，對(duì)鋼加勁梁31 頂板、底板和腹板也進(jìn)行了局部加厚，將作用應(yīng)力控制在疲勞限值以內(nèi)。鋼加勁梁31內(nèi) 部沿縱向設(shè)有縱梁7，縱梁7位于鋼加勁梁31內(nèi)頂板與底板之間，所述縱梁7內(nèi)沿縱向 鋪設(shè)有縱向加勁板71，縱梁71內(nèi)沿橫向鋪設(shè)有橫向加勁板72?？v梁7與鋼加勁梁31的 底板之間設(shè)有梁底加勁件8，所述梁底加勁件8包括縱向加勁鋼板81和橫向加勁鋼板82， 縱向加勁鋼板81沿縱向鋪設(shè)于縱梁7與鋼加勁梁31的底板之間，縱向加勁鋼板81上間 隔布置有橫向加勁鋼板82。縱梁7的布置可以使鋼加勁梁31頂板、底板應(yīng)力較為均勻的 分布，主纜1的水平力通過(guò)錨跨也可以直接傳到鋼加勁梁31的縱梁7上?？v梁7自身采 用的由縱向加勁板71、橫向加勁板72組成的格子板加強(qiáng)，以提高縱梁7的穩(wěn)定性。另外， 如果對(duì)鋼加勁梁31采取頂推法進(jìn)行施工，那縱梁7在橫向布置上的適當(dāng)間距還可以減小 鋼加勁梁31在頂推施工過(guò)程中的橫向變形和橫向受力。若采用頂推法對(duì)鋼加勁梁31進(jìn) 行施工，那么在施工過(guò)程中，當(dāng)鋼加勁梁31的懸臂長(zhǎng)度超過(guò)一定范圍后梁的撓度會(huì)迅速 增大，支座處轉(zhuǎn)角也增大，支座與梁的接觸面積迅速減小，梁底局部應(yīng)力迅速增高，梁 的局部穩(wěn)定問(wèn)題突出。為了適應(yīng)對(duì)鋼加勁梁31可能采取的頂推施工方法，如圖3所示， 本實(shí)用新型在鋼加勁梁31內(nèi)的縱梁7與鋼加勁梁31的底板之間設(shè)置一種梁底加勁件8， 以降低頂推施工過(guò)程中的局部壓應(yīng)力。梁底加勁件8包括縱向加勁鋼板81和橫向短鋼板 82，縱向加勁鋼板81沿縱向通長(zhǎng)鋪設(shè)于縱梁7與鋼加勁梁31底部之間，縱向加勁鋼板 81上間隔布置有橫向短鋼板82，橫向短鋼板82可以加強(qiáng)鋼加勁梁底板的面外剛度，防
止底板局部失穩(wěn)，滿足鋼加勁梁31在頂推施工過(guò)程中連續(xù)滑行的需要。鋼混結(jié)合部33 處內(nèi)部設(shè)有用來(lái)連接鋼加勁梁31和混凝土加勁梁32的PBL剪力連接件5和栓釘51，所 述PBL剪力連接件5為設(shè)置于鋼加勁梁31的底板、頂板以及腹板延伸段設(shè)置的傳剪肋條， 傳剪肋條上開設(shè)有孔，孔內(nèi)插設(shè)有鋼筋，所述栓釘51裝設(shè)于承壓鋼板61上。在具體實(shí) 施例中，PBL剪力連接件5的具體構(gòu)造是在鋼加勁梁31的頂板、底板及腹板延伸段設(shè)傳 剪肋條，肋條上開有4 60rara的圓孔，孔中穿有<1>20咖的二級(jí)鋼筋，剪力連接件主要用 來(lái)加強(qiáng)混凝土和鋼材兩種材料的粘結(jié)性能。通過(guò)PBL剪力連接件5和預(yù)應(yīng)力可將鋼材料 和混凝土材料很好的結(jié)合。承壓鋼板61上布置有(t)19xl40mm的圓柱墩頭剪力釘作為栓 釘51，用以傳遞剪力和扭矩，剪力、扭矩從橋面及腹板的PBL剪力鍵傳遞到鋼加勁梁31 上。鋼混結(jié)合部33處鋼加勁梁31內(nèi)底板、頂板以及腹板上均設(shè)有U型肋62， U型肋62 上設(shè)有n型加勁肋63。
其中，本實(shí)施例中，鋼加勁梁31為全焊單箱三室鋼箱梁，其上、下翼緣為正交異性 板結(jié)構(gòu)，采用頂推工藝進(jìn)行鋼加勁梁31的施工。自錨式懸索橋與其它橋型不同，其主纜 1直接錨固在主梁3的兩端，主梁3需要直接承受主纜1錨固點(diǎn)的水平軸力和豎向分力， 形成自平衡體系。主梁3上主纜1錨固點(diǎn)的設(shè)計(jì)非常復(fù)雜，但采用混凝土材料建造錨跨 以后，設(shè)計(jì)就變得比較簡(jiǎn)單，可借此充分發(fā)揮混凝土自重大的優(yōu)勢(shì)，將主纜1錨固點(diǎn)的 體積做得很大，使其具備良好的錨固和壓重作用，抵消了主纜1的豎向分力，避免錨跨 端支座產(chǎn)生負(fù)反力。主纜1提供的巨大水平軸力還可為主梁3提供免費(fèi)預(yù)應(yīng)力，大大減 少預(yù)應(yīng)力材料的用量，降低工程造價(jià)。本實(shí)施例中，主梁3的邊跨位于索塔2—側(cè)的河 堤上方，也采用混凝土材料建造， 一來(lái)節(jié)省了橋梁用料的成本，另外在河堤上建墩也便 于施工，減小施工成本，同時(shí)不影響河道的航運(yùn)。主梁3的主跨位于河道上方，全部為 鋼加勁梁31,這不僅能夠?qū)崿F(xiàn)主梁3較大的跨越能力，而且通過(guò)對(duì)鋼加勁梁31采用頂推 施工方法，還可以減少工期，不影響河道的航運(yùn)。因此，針對(duì)主梁3不同結(jié)構(gòu)段上性能 要求的不同及所處現(xiàn)場(chǎng)施工條件的差異，主梁3采用了在不同位置使用不同材料進(jìn)行建 造的混合梁結(jié)構(gòu)模式，這不僅使各類建筑材料的性能和優(yōu)點(diǎn)得到了充分的利用，也從整 體上降低了橋梁建造的成本，其經(jīng)濟(jì)性和性能上的優(yōu)越性是顯而易見的。
權(quán)利要求1、一種獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于它包括一個(gè)索塔(2)以及主纜(1)、主梁(3)和吊桿(4)，主纜(1)的中部支承于索塔(2)的頂部，主纜(1)的兩端固定于主梁(3)上，主梁(3)通過(guò)吊桿(4)懸吊于主纜(1)的下方，所述主梁(3)為混合梁，其主跨部為鋼加勁梁(31)，主跨部?jī)蓚?cè)的邊跨部和錨跨部均采用混凝土加勁梁(32)，所述鋼加勁梁(31)和混凝土加勁梁(32)通過(guò)鋼混結(jié)合部(33)連接過(guò)渡，鋼混結(jié)合部(33)處的混凝土加勁梁(32)外包有承壓鋼板(61)，承壓鋼板(61)與鋼混結(jié)合部(33)處的鋼加勁梁(31)固接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼混結(jié)合部(33) 處鋼加勁梁(31)內(nèi)設(shè)有橫隔板(64)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)請(qǐng)自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼加勁梁(31) 內(nèi)部沿縱向設(shè)有縱梁(7)，縱梁(7)位于鋼加勁梁(31)內(nèi)頂板與底板之間，所述縱梁(7)內(nèi)沿縱向鋪設(shè)有縱向加勁板(71)，縱梁(7 )內(nèi)沿橫向鋪設(shè)有橫向加勁板(72)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述縱梁(7)與鋼加 勁梁(31)的底板之間設(shè)有梁底加勁件(8)，所述梁底加勁件(8)包括縱向加勁鋼板(81) 和橫向加勁鋼板(82)，縱向加勁鋼板(81)沿縱向鋪設(shè)于縱梁(7)與鋼加勁梁(31) 的底板之間，縱向加勁鋼板(81)上間隔布置有橫向加勁鋼板(82)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼混結(jié)合部(33) 處內(nèi)部設(shè)有用來(lái)連接鋼加勁梁(31)和混凝土加勁梁(32)的PBL剪力連接件(5)和栓 釘(51)，所述PBL剪力連接件(5)為設(shè)置于鋼加勁梁(31)的底板、頂板以及腹板延 伸段設(shè)置的傳剪肋條，傳剪肋條上開設(shè)有孔，孔內(nèi)插設(shè)有鋼筋，所述栓釘(51)布置在 承壓鋼板(61)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼混結(jié)合部(33) 處內(nèi)部設(shè)有用來(lái)連接鋼加勁梁(31)和混凝土加勁梁(32)的PBL剪力連接件(5)和栓 釘(51),所述PBL剪力連接件(5)為設(shè)置于鋼加勁梁(31)的底板、頂板以及腹板延 伸段設(shè)置的傳剪肋條，傳剪肋條上開設(shè)有孔，孔內(nèi)插設(shè)有鋼筋，所述栓釘(51)布置在 承壓鋼板(61)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼混結(jié)合部(33) 處鋼加勁梁(31)內(nèi)底板、頂板以及腹板上均設(shè)有U型肋(62)， U型肋(62)上設(shè)有n 型加勁肋(63)。
8、根據(jù)權(quán)利要求6所述的獨(dú)塔自錨式懸索橋，其特征在于所述鋼混結(jié)合部(33)處鋼加勁梁(31)內(nèi)底板、頂板以及腹板上均設(shè)有U型肋(62)， U型肋(62)上設(shè)有n 型加勁肋(63)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種獨(dú)塔自錨式懸索橋，它包括一個(gè)索塔以及主纜、主梁和吊桿，主纜的中部支承于索塔的頂部，主纜的兩端固定于主梁上，主梁通過(guò)吊桿懸吊于主纜的下方，所述主梁為混合梁，其主跨部為鋼加勁梁，主跨部?jī)蓚?cè)的邊跨部和錨跨部均采用混凝土加勁梁，所述鋼加勁梁和混凝土加勁梁通過(guò)鋼混結(jié)合部連接過(guò)渡，鋼混結(jié)合部處的混凝土加勁梁外包有承壓鋼板，承壓鋼板與鋼混結(jié)合部處的鋼加勁梁固接。本實(shí)用新型是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有較大跨越能力和可觀經(jīng)濟(jì)效益、且經(jīng)久耐用、施工時(shí)不影響通航的獨(dú)塔自錨式懸索橋。
文檔編號(hào)E01D11/02GK201068547SQ20072006373
公開日2008年6月4日 申請(qǐng)日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者榕 劉, 向建軍, 崔劍峰, 張貴明, 瑜 李, 胡建華 申請(qǐng)人:湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院