一种利于转体施工的斜拉桥结构及施工方法 |
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| 申请号 | CN202410165571.4 | 申请日 | 2024-02-05 | 公开(公告)号 | CN117926689A | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司; | 发明人 | 傅战工; 李少骏; 彭振华; 郑清刚; 周银东; 李奇; 杜勋; 邓文; | ||||
| 摘要 | 本 申请 涉及 桥梁 施工技术领域，涉及一种利于转体施工的 斜拉桥 结构及施工方法，第一方面，斜拉桥结构包含主塔和主梁，所述主塔底部设置转体系统，且主塔包含主塔形状的 钢 壳和浇筑于钢壳内部的 混凝土 ；所述主梁包含中间箱和位于中间箱横桥向两侧的挑臂；所述主塔和主梁依靠转体系统整体转体前和转体时，所述主塔仅呈钢壳组成的塔状结构，所述主梁仅包含中间箱。第二方面，本申请还提供了一种基于上述斜拉桥结构的施工方法。本申请的斜拉桥结构及施工方法，可以有效降低转体结构重量和转体难度，降低施工 风 险。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利于转体施工的斜拉桥结构，包含主塔(1)和主梁(3)，其特征在于： |
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| 说明书全文 | 一种利于转体施工的斜拉桥结构及施工方法技术领域背景技术[0002] 目前，转体桥梁在沿线建造完成后，通过水平或者竖向转体就位，称之为平转法；平转法转体施工时间短，施工干扰小，便于上跨既有公路、铁路桥梁的建设。同时，斜拉桥又称斜张桥，是将主梁用许多拉索直接拉在主塔上的一种桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的一种结构体系。 [0003] 相关技术中，当斜拉桥采用转体斜拉桥结构形式时，其主梁通常由两个边跨梁段和连接于两个边跨梁段之间的中跨梁段组成。实际施工时，先采用支架法或悬臂法，对两个边跨梁段和中跨梁段进行施工，再将施工成型的梁段分别平面转体到位，最后进行中跨合龙段安装，实现中跨合龙。 [0005] 因此，本领域技术人员亟待采用一种新的方法解决大跨度斜拉桥转体施工的问题。 发明内容[0006] 本申请提供一种利于转体施工的斜拉桥结构及施工方法，可以有效降低转体结构重量和转体难度，降低施工风险。 [0007] 第一方面，本申请实施例提供了一种利于转体施工的斜拉桥结构，包含主塔和主梁，所述主塔底部设置转体系统，且主塔包含主塔形状的钢壳和浇筑于钢壳内部的混凝土；所述主梁包含中间箱和位于中间箱横桥向两侧的挑臂； [0008] 所述主塔和主梁依靠转体系统整体转体前和转体时，所述主塔仅呈钢壳组成的塔状结构，所述主梁仅包含中间箱。 [0009] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述主塔包含上塔柱、中塔柱和下塔柱，所述斜拉桥结构包含斜拉索，所述斜拉索的底端连接于中间箱，且斜拉索的顶端连接于上塔柱。 [0010] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述下塔柱位于主梁下方；所述斜拉桥结构包含临时抗风索，所述临时抗风索的两端用于在转体前连接下塔柱和主梁的中间箱。 [0011] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述中塔柱的横截面包含两个回字形的钢壳，两个回字形的钢壳之间转体后浇筑混凝土，形成第一钢混组合结构； [0012] 所述主塔的上塔柱的横截面为单箱三室的钢壳，单箱三室的钢壳的两个外侧箱室在转体后浇筑混凝土，形成组合结构，中间箱室中设置斜拉索的锚固构造，所述锚固构造预留斜拉索安装孔。 [0013] 结合第一方面，在一种实施方式中，所述中间箱的横桥向两侧均设置对接板； [0015] 所述腹板呈直角三角结构，其直角长边垂直于顶板；所述对接板与腹板的直角短边共面栓连；所述底板垂直固定于腹板的斜边，且底板与中间箱底板焊接连接；若干带底板的腹板沿中间箱平行间隔设置。 [0017] 施工下部结构，并在下部结构顶部安装转体系统； [0018] 在转体系统顶部从下至上完成主塔的钢壳结构拼装； [0019] 在主塔的下塔柱上方，在支架上或悬臂拼装主梁的中间箱； [0020] 张拉斜拉索，斜拉索顶端连接主塔的上塔柱，底端连接中间箱；张拉临时抗风索，临时抗风索的一端连接下塔柱，另一端连接中间箱，拆除中间箱底部支架； [0021] 转体施工，安装合龙段，解除主塔和主梁的临时纵向约束，浇筑转体系统处的主塔混凝土； [0022] 主塔的钢壳结构内部浇筑混凝土； [0023] 安装主梁的挑臂； [0024] 拆除临时抗风索； [0025] 调整斜拉索的索力，施工二期恒载，斜拉桥达到设计成桥线形。 [0026] 结合第二方面，在一种实施方式中，所述主塔的中塔柱的横截面包含两个回字形的钢壳，转体后浇筑混凝土，形成第一钢混组合结构； [0027] 所述主塔的上塔柱的横截面为单箱三室的钢壳，单箱三室的钢壳的两个外侧箱室转体后浇筑混凝土，形成第二钢混组合结构，中间箱室中设置斜拉索的锚固构造，所述锚固构造预留斜拉索安装孔。 [0028] 结合第二方面，在一种实施方式中，所述中间箱的横桥向两侧均设置对接板； [0029] 所述挑臂包含顶板、腹板和底板；所述腹板呈直角三角结构，所述底板垂直固定于腹板的斜边，所述顶板垂直固定于腹板的直角长边上； [0030] 所述挑臂根据吊装能力沿纵桥向一定长度分为若干挑臂节段；若干带底板的腹板平行间隔固定于顶板，形成挑臂节段； [0031] 所述安装主梁的挑臂，包含： [0032] 挑臂节段的腹板的直角短边栓接于所述中间箱的对接板，挑臂节段的顶板平齐焊接于中间箱顶板，挑臂节段的底板焊接于中间箱底板； [0033] 逐段重复安装挑臂节段，挑臂节段之间的顶板接缝通过焊接连接。 [0034] 本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括： [0035] 本申请的斜拉桥结构，主塔包含主塔形状的钢壳和浇筑于钢壳内部的混凝土；主梁包含中间箱和位于中间箱横桥向两侧的挑臂；本申请的斜拉桥结构，在进行转体前和转体时，主塔仅呈钢壳组成的塔状结构，主梁仅包含中间箱，利于转体施工，大大降低了转体的重量，降低了转体难度，大大降低了施工风险。 [0037] 为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。 [0038] 图1为本申请实施例提供的斜拉桥的示意图； [0039] 图2为图1的俯视图； [0040] 图3为图1的主塔处断面图； [0041] 图4为主梁断面图； [0042] 图5为本申请实施例提供的中塔柱横截面示意图(a)和上塔柱横截面示意图(b)； [0043] 图6为本申请实施例提供的施工方法中转体前的斜拉桥结构平面示意图； [0044] 图7为本申请实施例提供的施工方法中转体后的斜拉桥结构平面示意图； [0045] 图8为本申请实施例提供的施工方法中合龙后的斜拉桥结构平面示意图； [0046] 图9为本申请实施例提供的施工方法中安装挑臂、拆除临时抗风索后的斜拉桥结构平面示意图； [0047] 图中：1、主塔；2、斜拉索；3、主梁；4、临时抗风索；5、转体系统；6、下部结构；7、合龙段；11、上塔柱；12、中塔柱；13、下塔柱；31、中间箱；311、对接板； [0048] 32、挑臂；321、顶板；322、腹板；323、底板；324、加劲肋；41、钢壳；42、混凝土。 具体实施方式[0049] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。 [0050] 本申请实施例提供了一种利于转体施工的斜拉桥结构及施工方法，可以有效降低转体结构重量和转体难度，降低施工风险。 [0051] 如图1到图5所示，本申请公开了一种利于转体施工的斜拉桥结构的实施例，斜拉桥结构包含主塔1和主梁3，主塔1底部设置转体系统5。 [0052] 主塔1包含主塔形状的钢壳41和浇筑于钢壳41内部的混凝土42。 [0053] 主梁3包含中间箱31和位于中间箱31横桥向两侧的挑臂32。 [0054] 主塔1和主梁3依靠转体系统5整体转体前和转体时，主塔1仅呈钢壳41组成的塔状结构，主梁3仅包含中间箱31，中间箱31沿纵桥向延伸。 [0055] 主塔1和主梁3依靠转体系统5整体转体后，主塔1由钢壳41和浇筑于钢壳41内部的混凝土42组成，主梁3包含中间箱31和位于中间箱31横桥向两侧的挑臂32。 [0056] 本申请的斜拉桥结构，主塔1包含主塔形状的钢壳41和浇筑于钢壳41内部的混凝土42；主梁3包含中间箱31和位于中间箱31横桥向两侧的挑臂32；本申请的斜拉桥结构，在进行转体前和转体时，主塔1仅呈钢壳41组成的塔状结构，主梁3仅包含中间箱31，利于转体施工，大大降低了转体的重量，降低了转体难度，大大降低了施工风险。 [0057] 如图3所示，在一个实施例中，主塔包含上塔柱11、中塔柱12和下塔柱13，斜拉桥结构包含斜拉索2，斜拉索2的底端连接于中间箱31，顶端连接于上塔柱11。具体地，斜拉索2在转体前连接中间箱31和上塔柱11。 [0058] 本申请的斜拉桥结构，相比于传统的斜拉索2连接主梁节段的横桥向两侧，本申请的斜拉索2直接连接中间箱31，利用转体施工，在转体前增强了转体结构整体的稳定性。 [0059] 如图2所示，在一个实施例中，下塔柱13位于主梁3下方；斜拉桥结构包含临时抗风索4，临时抗风索4的两端用于在转体前连接下塔柱13和主梁3的中间箱31。本申请的斜拉桥结构，临时抗风索4增强了转体的稳定性和可靠性。 [0060] 如图5所示，在一个实施例中，中塔柱12的横截面包含两个回字形的钢壳41，两个回字形的钢壳41之间转体后浇筑混凝土，形成第一钢混组合结构。转体前和转体时，中塔柱12为钢壳结构，转体后，中塔柱12为钢壳41和混凝土42组成的第一钢混组合结构。 [0061] 主塔1的上塔柱11的横截面为单箱三室的钢壳41，单箱三室的钢壳41的两个外侧箱室在转体后浇筑混凝土，形成第二钢混组合结构，中间箱室中设置斜拉索的锚固构造，锚固构造预留斜拉索安装孔。 [0062] 具体地，转体前和转体时，上塔柱11仅包含钢壳41和锚固构造。 [0063] 具体地，下塔柱13可以采用混凝土结构，也可以采用钢壳加混凝土结构。 [0064] 本申请的斜拉桥结构，中塔柱12的横截面包含两个回字形的钢壳41，两个回字形的钢壳41之间填充混凝土42；上塔柱11的横截面为单箱三室的钢壳41，单箱三室的钢壳41的两个外侧箱室在转体后浇筑混凝土，形成第二钢混组合结构，中间箱室中设置斜拉索的锚固构造；中塔柱12和上塔柱11的结构，为轻量化转体奠定了基础，能够大大降低转体难度，经济实用。 [0065] 在一个实施例中，中间箱31的横桥向两侧均设置对接板311。对接板311竖向设置。挑臂32包含顶板321、腹板322和底板323。顶板321平齐焊接于中间箱31顶板。 [0066] 腹板322呈直角三角结构，其直角长边垂直于顶板321；对接板311与腹板322的直角短边共面栓连。具体地，腹板322平齐于对接板311，两者先采用高强度螺栓连接。底板323垂直固定于腹板322的斜边，且底板323与中间箱底板焊接连接。若干带底板323的腹板322沿中间箱31平行间隔设置。 [0067] 具体地，对接板311与腹板322之间具有两块拼接板和若干高强度螺栓。 [0068] 本申请的斜拉桥结构，将传统的主梁3拆分为中间箱31和挑臂32，并在转体前和转体时仅安装中间箱31，在转体后再安装挑臂32，大大减轻了转体的重量，降低了转体的难度；同时，也降低了转体系统的设计荷载量，降低其加工难度，大大节省了成本，经济实用。 [0069] 优选地，挑臂32还包含若干加劲肋324，若干加劲肋324竖直间隔设置于腹板322侧面。 [0070] 本申请公开了一种基于上述斜拉桥结构的施工方法，包含以下步骤： [0071] 施工下部结构6，并在下部结构6的顶部安装转体系统5； [0072] 在转体系统5顶部从下至上完成主塔1的钢壳结构拼装； [0073] 在主塔1的下塔柱13上方，在支架上或悬臂拼装主梁3的中间箱31； [0074] 张拉斜拉索2，斜拉索2顶端连接主塔1的上塔柱11，底端连接中间箱31；张拉临时抗风索4，临时抗风索4的一端连接下塔柱13，另一端连接中间箱31底面；在张拉斜拉索2和临时抗风索4后，形成了稳定结构；拆除中间箱31底部支架；转体前如图6所示。 [0075] 完成转体施工，此时主塔未浇筑混凝土且主梁未安装挑臂，实现轻量化转体施工过程，大大降低了转体难度，转体后如图7所示。安装合龙段7，解除主塔1和主梁3的临时纵向约束，浇筑转体系统处的主塔混凝土，合龙后如图8所示。具体地，转体系统周边会预留转动空间，在转体完成后，将预留的转动空间浇筑混凝土填充。 [0076] 主塔1的钢壳结构内部浇筑混凝土； [0077] 安装主梁3的挑臂32； [0078] 拆除临时抗风索4；完成挑臂32安装和临时抗风索4拆除后如图9所示。 [0079] 调整斜拉索2的索力，施工二期恒载，斜拉桥达到设计成桥线形。 [0080] 本申请的施工方法，在转体施工时，主塔1未浇筑混凝土且主梁3未安装挑臂32，实现轻量化转体施工过程，大大降低了转体难度。 [0081] 关于施工方法，在一个实施例中，中塔柱12的横截面包含两个回字形的钢壳41，转体后浇筑混凝土，形成第一钢混组合结构。 [0082] 主塔1的上塔柱11的横截面为单箱三室的钢壳41，单箱三室的钢壳41的两个外侧箱室转体后浇筑混凝土，形成第二钢混组合结构，中间箱室中设置斜拉索的锚固构造，锚固构造预留斜拉索安装孔。 [0083] 具体地，下塔柱13可以采用混凝土结构，也可以采用钢壳加混凝土结构。 [0084] 本申请的施工方法，中塔柱12的横截面包含两个回字形的钢壳41，两个回字形的钢壳41之间填充混凝土42；上塔柱11的横截面为单箱三室的钢壳41，单箱三室的钢壳41的两个外侧箱室浇筑混凝土，中间箱室设置斜拉索的锚固构造；中塔柱12和上塔柱11的结构，为轻量化转体奠定了基础，能够大大降低转体难度，经济实用。 [0085] 关于施工方法，在一个实施例中，中间箱31的横桥向两侧均设置对接板311；挑臂32包含顶板321、腹板322和底板323；腹板322呈直角三角结构，底板323垂直固定于腹板322的斜边，顶板321垂直固定于腹板322的直角长边上； [0086] 挑臂32根据吊装能力沿纵桥向一定长度分为若干挑臂节段；若干带底板323的腹板322平行间隔固定于顶板321，形成挑臂节段； [0087] 安装主梁3的挑臂32，包含： [0088] 挑臂节段的腹板322的直角短边栓接于中间箱31的对接板311，挑臂节段的顶板321平齐焊接于中间箱31顶板，挑臂节段的底板323焊接于中间箱31底板； [0089] 逐段重复安装挑臂节段，挑臂节段之间的顶板321接缝通过焊接连接。 [0090] 本申请的施工方法，将传统的主梁拆分为中间箱31和挑臂32，并在转体前和转体时仅安装中间箱31，在转体后再分段安装挑臂节段形成挑臂32，大大减轻了转体的重量，降低了转体的难度；同时，也降低了转体系统的设计荷载量，降低其加工难度，大大节省了成本，经济实用。 [0091] 进一步地，挑臂32还包含若干加劲肋324； [0092] 安装主梁3的挑臂32，还包含： [0093] 若干加劲肋324竖直间隔设置于腹板322侧面。 [0094] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。 [0095] 需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。 [0096] 以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 |
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