專利名稱：獨塔無背索斜拉橋的橋塔的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種橋粱的橋塔，尤其是涉及一種斜拉橋的橋塔。
技術背景目前，斜拉橋本身是比較成熟的橋型，主要包括對稱布索斜拉橋、不對稱布索斜拉橋 和無背索斜拉橋。其中，對稱拉索的橋塔為主梁提供一定的預頂力和彈性支撐，是大跨度 橋粱經(jīng)常采用的結構形式；不對稱布索斜拉橋的橋塔不一定是正直的，但橋塔兩側的索力 仍然是基本平衡的,其工作狀態(tài)與標準斜拉橋是沒有區(qū)別的;而無背索斜拉橋則完全不同， 橋塔僅一側承受斜索力。橋塔傾斜一定角度，依靠塔身的自重平衡斜索力；塔身的重量需 求決定了塔身的尺寸較大。無背索斜拉橋的橋塔需要平衡牽索力產生的強大傾覆力矩。即，塔身必須具有足夠的 抗傾覆能力，在活載空載狀態(tài)下略大于梁體產生的的傾覆力矩，在活載滿載時略小于全部 荷載的傾覆力矩。常規(guī)的無背索斜拉橋橋塔是依靠橋塔牽索段的自重來實現(xiàn)的，為此橋塔 的各段截面必須與斜索水平力相對應，橋塔越傾斜，塔身自重的工作效率越高。同時，為 盡量降低橋塔承受的水平力，常規(guī)無背索斜拉橋會盡量加大斜索的仰角，這樣對主梁同等 支撐效果時塔身承受的水平力更小。這就意味著，為加大斜索的仰角，必須提高塔高和限 制塔身斜度，而限制塔身斜度意味著配重效率的降低?；谶@樣的矛盾，常規(guī)無背索斜拉 橋會選擇一個體態(tài)比較臃腫的橋塔，高度上也無法顧及塔高與跨徑的比例是否協(xié)調，喪失 了結構先天的力度美。實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種獨塔無背索斜拉橋的橋塔,以保證無背索 斜拉橋的橋塔在塔高與跨徑的比例協(xié)調的前提下具有結構先天的力度美,本實用新型獨塔 無背索斜拉橋的橋塔突破了斜拉橋橋主塔構造方式常規(guī)處理的瓶頸，將主塔由水平方向的 配重塔臂和傾斜的牽索塔臂兩部分組成。配重塔臂將常規(guī)無背索斜拉橋中浪費到牽索區(qū)的 工程材料轉移到配重效率更高的配重塔臂上，不但加大了與主墩的矢矩，同時兼具了行車 系，最重要的是，解除了牽索塔臂對自重的依賴，為設計更協(xié)調、更美觀的橋梁提供了基 本前提。為了解決上述技術問題，本實用新型獨塔無背索斜拉橋的橋塔予以實現(xiàn)的技術方案 是它由牽索塔臂和配重塔臂構成，所述牽索塔臂為傾斜方向設置，其迎索面斜度為3丄 5，背索面斜度為2: 5,所述牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；所述配重塔臂為水 平古向；^逨峯崇譜镎與薪逑配童堪齄通M:橋藥圭摟夫機藥芨逯逮配童備逢接頭一仕；^ 述牽索塔臂與所述配重:t答臂匯集于橋梁主墩。配重塔臂依靠滿堂支架支撐。本實用新型獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其中，所述牽索塔臂由兩片塔身組成，每片塔身分別位于主梁的兩側，且對稱分布。所述牽索塔臂的軌頂以上部分的高度小于跨徑的1/2。所述牽索塔臂通過四道翼形橫撐連接，在位于軌頂上部，所述牽索塔臂過渡到所述配重塔 臂。所述橋塔采用44孔大噸位鋼絞線群錨。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是由于本實用新型是由水平方向的配重塔臂和傾斜的牽索塔臂兩部分組成，因此，配重塔臂將常規(guī)無背索斜拉橋中浪費到牽索區(qū)的 工程材料轉移到配重效率更高的配重塔臂上，不但加大了與主墩的矢矩，同時兼具了行車 系，最重要的是，解除了牽索塔臂對自重的依賴，為設計更協(xié)調、更美觀的橋梁提供了基 本前提。從而保證了無背索斜拉橋的橋塔在塔高與跨徑的比例協(xié)調的前提下具有結構先天 的力度美。


圖1-1是本實用新型獨塔無背索斜拉橋的橋塔結構的立體示意圖; 圖1-2是圖1-1中所示橋塔的側視圖； 圖1-3是圖1-1中所示橋塔的主視圖； 圖2是本實用新型橋塔受載歷程示意圖； 圖3-1至圖3-10是本實用新型橋塔的施工流程。 下面是說明書附圖中主要部位附圖標記的說明 10——牽索塔臂 11——迎索面 12——13—牽索塔臂下部 14一牽索塔臂上部 15——16—-軌頂20~~配重塔臂108#、 109#-52——2#主動支墩 60——被動支墩支撐配重塔臂墩 53--3#主動支墩'背索面-翼形橫撐 110#——主墩 51——1#主動支墩 54——4#主動支墩具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細的描述。 如圖1-1、圖1-2和圖1-3所示，本實用新型它由豎向的牽索塔臂10和水平的配重 塔臂20構成。在下面的具體實施例中，設配重塔臂支撐墩為108H和109tt墩，主墩為 IIOH墩。確定牽索塔臂10的全高為65米，軌頂16以上部分60米(即按照小于跨徑的 1/2確定)，迎索面11的斜度為3丄5，背索面12的斜度為2: 5，所逮牽索塔臂下部13 的寬度大于牽索塔臂上部14的寬度；由兩片塔身組成，壁厚為1.5米，且位于主梁的兩 側。牽索塔臂10通過四遨翼形橫撐15連接，在軌頂16以上8米開始，牽索塔臂10過渡 到配重塔臂20,兩片i荅壁通過主塔大橫梁及連續(xù)配重艙(兼具行車系)連接為整體。牽索塔臂10與配重塔臂20匯集于主墩，通過兩個塔壁內的預應力鋼束緊密連接為銳利和充 滿力量感的強大整體。橋塔采用的44孔大噸位鋼絞線群錨。本實用新型橋塔一般為大體積混凝土結構，不可能一次澆筑完成，滿堂支架也不可能 完全支撐全部橋塔混凝土的重量。分步澆筑的混凝土橋塔必然不同于整體成型，隨各個澆 筑階段的逐步實施和最終斜拉索的張拉完成，橋塔各墩位的支撐反力、各層橋塔混凝土的 受載水平等都在不斷變化。橋塔混凝土在完全成形后內部封存的應力會直接影響其在長期使用過程中的工作狀態(tài)，因此，需要對橋塔的受載歷程進行深入研究，設計出一套合理的 施工工藝，最大限度的消除橋塔的施工應力。如圖2所示，本實用新型橋塔的受載歷程是由于本實用新型橋塔是由剛性連接的兩 大部分組成， 一部分是豎向的牽索塔臂10,另一部分是水平的配重塔臂20。當未牽索時， 豎向的牽索塔臂10依靠配置與迎索面11的普通鋼筋和勁性骨架來承擔整個斜塔臂的自重 彎矩；配重塔臂20依靠滿堂支架支撐，原則上不受力。當開始牽索時，隨著索力和塔內 預應力的逐步施加，牽索塔臂10的迎索面10逐漸受壓，并依靠背索面12的豎向預應力 鋼束抵抗斜索水平力產生的彎矩。同時，施加于配重塔臂20滿堂支架的壓力逐漸下降， 塔臂重量通過水平預應力鋼束逐漸轉移到主墩110。最終當全橋竣工時，牽索塔臂10和 配重塔臂20完成體系轉換，達到設計工作狀態(tài)。此時，橋塔的重量基本由主墩110#墩承 擔，支撐配重塔臂墩108#墩和109#墩仍提供一部分支撐反力，這部分反力是抵抗斜索產 生的傾覆力矩的安全儲備，(該反力為配重塔臂墩108、 109#橫梁的設計條件)，使得主墩 110#墩在活載作用下永遠處于軸心受壓狀態(tài)。假設，原則上依靠滿堂支架支撐的配重塔臂 20在體系轉換前不受力，其基本的前提是滿堂支架的支撐剛度達到與三個永久墩位相同 的水平。根據(jù)上述本實用新型橋塔的結構和受載特點,在具體實施過程中要進一步考慮橋塔勁 性骨架的配置方式、橋塔混凝土澆筑階段與普通鋼筋構造的相互配合、橋塔施工工藝對橋 塔剛度變化的適應性等。下面結合圖3-1至圖3-10描述本實用新型獨塔無背索斜拉橋的橋塔施工流程階段l:如圖3-l所示，滿堂支架上澆筑109 110弁墩主塔2米高范圍。階段2:如圖3-2所示，澆筑塔臂至3.5米高，局部拆除部分支架；同步澆筑各個主 動支墩，即1#主動支墩51、 2#主動支墩52和3#主動支墩53。階段3:如圖3-3所示，分別在1#主動支墩51、 2#主動支墩52和3#主動支墩53的 墩頂安放墊塊、與塔臂密貼；同時澆筑被動支墩60除墩帽之外的部分。階段4:如圖3-4所示，按順序施加頂升力施加2#主動支墩52頂升力至650噸， 施加1#主動支墩51頂升力至800噸，施加3#主動支墩53頂升力至600噸，補充2#主動 支墩52頂升力至600噸；最后澆筑被動支墩60的其余部分。階段5:如圖3-5所示，澆筑塔臂至6.0米高度，等待混凝土強度提高至35MPa。階段6:如圖3-6所示，澆筑塔臂至9.0米高度，等待混凝土強度提高至35MPa;然 后可不受控制的澆筑塔臂至36米高；階段7:如圖3-7所示，澆筑108~109#墩合龍段，并將其澆筑3.5米高，在保證地基
承載力的基礎上，澆筑4#主動支墩54;階段8:如圖3-8所示，待混凝土達到設計強度后，在4#主動支墩54的墩頂安放墊 塊，與塔臂密貼；對4#主動支墩54緩慢均勻施加頂力至800噸，并加墊鐵逐步墊高墊塊， 待支墩沉降完全中止后墊緊墊鐵，保證支墩反力大于800噸；根據(jù)主±荅鋼束安裝的需要， 可拆除3#主動支墩53，被動支墩60保留。階段9:如圖3-9所示，澆筑塔臂至6.0米高，等待混凝土強度提高至35 MPa。階段10:如圖3-10所示，完成主塔配重段的澆筑；按階段澆筑主塔，待主塔澆筑完 畢，張拉完斜索初索力后方可拆除支墩。其間應加強對各支墩的反力及沉降觀測。本實用新型獨塔無背索斜拉橋的橋塔采用高標號大體積混凝土結構，配重塔臂的剛度 隨澆筑階段不斷改變，若用常規(guī)的施工方式是難以完成橋塔的建設。利用本實用新型橋塔 得以使用混凝土這一使用條件苛刻的材料完成橋體的建設，從而避免了造價高昂的鋼結構 主體結構，僅用鋼結構主橋預算的40%完成橋體的建設，為建設單位節(jié)約了大量資金，創(chuàng) 造了良好的經(jīng)濟效益。盡管上面結合附圖對本實用新型的優(yōu)選實施例進行了描述，但是本實用新型并不局限 于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領域 的普通技術人員在本實用新型的啟示下，在不脫離本實用新型宗旨和權利要求所保護的范 圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本實用新型的保護之內。
權利要求1.一種獨塔無背索斜拉橋的橋塔，由牽索塔臂和配重塔臂構成，其特征在于，所述牽索塔臂為豎向設置，其迎索面斜度為3.1∶5，背索面斜度為2∶5，所述牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；所述配重塔臂為水平方向設置；所述牽索塔臂與所述配重塔臂通過橋梁主塔大橫梁及連續(xù)配重倉連接為一體；所述牽索塔臂與所述配重塔臂匯集于橋梁主墩。
2. 根據(jù)權利要求1所述的獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其特征在于，所述牽索塔臂由 兩片塔身組成，每片塔身分別位于主梁的兩側，且對稱分布。
3. 根據(jù)權利要求1所述的獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其特征在于，所述牽索塔臂的 軌頂以上部分的高度小于跨徑的1/2。
4. 根據(jù)權利要求1所述的獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其特征在于，所述牽索塔臂通 過四道翼形橫攛連接，在位于軌頂上部，所述牽索塔臂過渡到所述配重塔臂。
5. 根據(jù)權利要求1所述的獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其特征在于，所述橋塔采用44 孔大噸位鋼絞線群錨。
6. 根據(jù)權利要求1所述的獨塔無背索斜拉橋的橋塔，其特征在于，所述配重塔臂依 靠滿堂支架支撐。
專利摘要本實用新型公開了一種獨塔無背索斜拉橋的橋塔，由豎向的牽索塔臂和水平方向的配重塔臂構成，牽索塔臂迎索面斜度為3.1∶5，背索面斜度為2∶5，牽索塔臂下部的寬度大于其上部的寬度；牽索塔臂由兩片塔身組成；牽索塔臂通過四道翼形橫撐連接；牽索塔臂的軌頂上部分的高度小于跨徑的1/2，在位于軌頂上部，牽索塔臂過渡到配重塔臂；配重塔臂依靠滿堂支架支撐。牽索塔臂與配重塔臂通過橋梁主塔大橫梁及連續(xù)配重倉連接為一體。本實用新型橋塔的配重塔臂將牽索區(qū)的工程材料轉移到配重效率更高的配重塔臂上，加大了與主墩的矢矩，兼具了行車系，解除了牽索塔臂對自重的依賴，保證了無背索斜拉橋的橋塔在塔高與跨徑的比例協(xié)調的前提下具有結構先天的力度美。
文檔編號E01D19/14GK201043261SQ200720095680
公開日2008年4月2日 申請日期2007年4月3日 優(yōu)先權日2007年4月3日
發(fā)明者丁雪松, 劉旭鍇, 孫東利, 澄 岳, 強 張, 戴少雄, 景 曹, 偉 李, 剛 熊, 江 胡, 斌 謝, 欣 趙 申請人:天津市市政工程設計研究院