CN111996896B - 一种设止推墩的超大跨径斜拉桥及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，包括索塔、止推墩、过渡墩、中跨主梁、边跨主梁、锚跨主梁、斜拉索和伸缩缝；所述中跨主梁和边跨主梁是连续的，锚跨主梁和边跨主梁之间设有伸缩缝；止推墩设置在边跨主梁和锚跨主梁之间，锚跨主梁的底部在止推墩处设有牛腿，牛腿与止推墩之间设有抗推支座；施工过程中在止推墩的边跨侧设置硫磺混凝土制作的内部布设电热丝的临时支座垫石，边跨主梁底部在止推墩处设置临时牛腿，临时牛腿与临时支座垫石之间设置临时抗推支座。本申请利用止推墩承受锚跨主梁的水平力，并作为施工阶段边跨与锚跨主梁水平力相互抵消的支撑，可以省去昂贵的地锚，并且方便利用悬臂施工法进行中跨主梁的安装以及中跨合拢后的体系转换。
Description
技术领域
本发明涉及桥梁建造工程技术领域，特别是涉及到一种设止推墩的超大跨径斜拉桥及其施工方法。
背景技术
斜拉桥是由主梁、索塔和斜拉索三种基本构件组成的组合结构，其桥面体系以主梁的受轴力或受弯为主，支承体系以斜拉索的受拉和索塔的受压为主。这种桥型的主要特点是索塔与主梁之间通过斜拉索连接，斜拉索可以为主梁提供多点弹性支承，使得主梁的恒载弯矩显著降低，从而提高桥梁的跨越能力。
根据拉索锚固形式不同，斜拉桥可以分为自锚式、地锚式以及部分地锚式。自锚式斜拉桥是通常采用的结构形式，具有施工方便、无需地锚的优点。地锚式斜拉桥的边跨斜拉索全部集中锚固在地锚中，可以减小边跨的长度。部分地锚式斜拉桥的边跨仅有部分斜拉索采用地锚形式，通常会在中跨跨中断开并设置不传递轴力的刚性铰，可释放温度引起的纵向变形。但当桥梁跨度较大时，以上三种形式的斜拉桥索塔处主梁会承受很大的压力，将导致强度和稳定性问题。
对斜拉桥跨径发展最大的制约是斜拉索水平分力引起的主梁轴力，为减小索塔处主梁的压力，丹麦学者Gimsing首先提出了如图1所示的一种特殊的部分地锚式斜拉桥——双锚法斜拉桥的概念，即将斜拉桥边跨尾端水平分力最大的部分斜拉索锚固在独立的地锚上，其对应的主跨斜拉索的水平分力转化为主梁的拉力，因此索塔处主梁的压力减小很多，从而可以显著提高斜拉桥的跨径。
在施工方法方面，Gimsing提出了一种构思，首先采用一根类似悬索桥主缆的较细缆索吊起最中间一对斜拉索，并将两端斜拉索用临时平台连接，然后用缆索吊或大型浮吊起吊跨中段主梁并与斜拉索连接组成最初结构，再依次向两侧主塔方向拼装主梁节段、安装对应斜拉索，最终与由索塔处按照常规悬臂施工方法伸出的悬臂合拢。这种施工方法工序上过于复杂、施工难度较大。
之后，法国学者Muller提出了改进的施工方案构思，仍然采用普通斜拉桥成熟的悬臂施工法进行主梁安装，但在边跨梁端和地锚间通过千斤顶施加推力以平衡中跨传来的压力，最后，在主跨合拢后逐渐放松千斤顶，跨中梁段就产生了拉力。这种施工方法在施工期间需要精确的同步控制大量千斤顶，技术上难以实现。
双锚法斜拉桥的概念提出之后，逐渐成为国内外的研究热点之一，但目前在世界上还未见有工程实施。一方面因为双锚法斜拉桥仍然需要造价昂贵的锚锭，另一方面是因为缺少具有可实施性的施工方案。
发明内容
为了解决上述存在问题。本发明提供一种设止推墩的超大跨径斜拉桥及其施工方法，利用止推墩承受锚跨主梁的水平力，并作为施工阶段边跨与锚跨主梁水平力相互抵消的支撑，可以省去昂贵的地锚，并且方便利用悬臂拼装法进行中跨主梁的安装以及中跨合拢后的体系转换。
本发明提供一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，包括索塔、止推墩、过渡墩、中跨主梁、边跨主梁、锚跨主梁、斜拉索和伸缩缝，所述索塔的数量至少为两个；所述中跨主梁和边跨主梁是连续的；所述锚跨主梁和边跨主梁之间设有所述伸缩缝；所述止推墩设置在边跨主梁和锚跨主梁之间，所述止推墩顶面分别设有边跨主梁支座和锚跨主梁支座；所述锚跨主梁的底部在止推墩处设有牛腿，所述牛腿与止推墩顶部的侧面之间设有抗推支座；所述斜拉索包括中跨受压区斜拉索、中跨受拉区斜拉索、边跨斜拉索和锚跨斜拉索；所述斜拉索的上端锚固在所述索塔上；所述中跨受压区斜拉索和中跨受拉区斜拉索的下端锚固在所述中跨主梁上；所述边跨斜拉索的下端锚固在所述边跨主梁上；所述锚跨斜拉索的下端锚固在所述锚跨主梁上；所述中跨受压区斜拉索与所述边跨斜拉索成对设置且根数相同；所述中跨受拉区斜拉索与所述锚跨斜拉索成对设置且根数相同；所述过渡墩位于锚跨主梁的端部，所述过渡墩支撑锚跨主梁和引桥梁体。
作为本发明结构进一步改进，所述止推墩为三角形框架结构。
作为本发明结构进一步改进，所述中跨主梁和边跨主梁为钢箱梁；所述锚跨主梁为钢箱梁、混凝土梁或钢-混凝土组合梁。
作为本发明结构进一步改进，所述边跨主梁内根据需要设置辅助墩，所述锚跨主梁内根据需要设置桥墩。
本发明提供一种设止推墩的超大跨径斜拉桥的施工方法，具体步骤如下：
施工阶段1：施工索塔、止推墩和辅助墩；
施工阶段2：采用悬臂拼装法进行中跨主梁和边跨主梁的施工，直到完成边跨主梁的安装；同时在临时支架上完成锚跨主梁的施工；
施工阶段3：在止推墩的边跨一侧设置临时支座垫石，临时支座垫石采用硫磺混凝土制作，内部布设有电热丝；安装边跨主梁底部的临时牛腿和与止推墩之间的临时抗推支座；采用悬臂拼装法继续施工中跨主梁，直到完成中跨主梁的合拢；拆除锚跨主梁的临时支架；
施工阶段4：将临时支座垫石内的电热丝通电，硫磺混凝土逐渐软化，在边跨临时牛腿的压力作用下，临时支座垫石发生压缩变形，中跨的跨中梁段产生拉力并逐渐增大，边跨临时牛腿的压力逐渐减小，直到临时支座垫石压缩变形停止后，拆除止临时支座垫石，解除边跨主梁的临时牛腿和临时抗推支座，完成体系转换；之后完成桥面铺装等附属设施的施工。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1.本发明利用止推墩承受锚跨主梁的水平力，可以省去昂贵的地锚；止推墩为三角形框架结构，受力合理、造型美观；边跨主梁和锚跨主梁的端部支撑在止推墩的顶部，可以为止推墩提供一定的压重，有利于止推墩抵抗水平力。
2. 本发明利用止推墩作为施工阶段边跨与锚跨主梁水平力相互抵消的支撑，方便利用斜拉桥成熟的悬臂拼装法进行中跨主梁的安装；同时，锚跨主梁可以与边跨主梁和中跨受压区主梁同步进行施工，有利于缩短工期。
3.本发明在止推墩的边跨一侧设置硫磺混凝土制作的内部布设电热丝的临时支座垫石，用于支撑纵向抗推支座，利用其通电后软化的特性巧妙解决了双锚法斜拉桥中跨合拢后体系转换难以实现的问题，构造简单、工艺安全可靠。
4. 双锚法斜拉桥的现有技术中，边跨尾端平衡中跨受拉区主梁的斜拉索是锚固在独立的地锚上，本发明利用将这部分斜拉索锚固在锚跨主梁上，锚跨主梁同时可以替代一部分引桥梁体，从而可以大大减少引桥的长度，进一步节省工程造价。
附图说明
图1为现有技术中的双锚法斜拉桥的结构体系示意图；
图2为本发明设止推墩的超大跨径斜拉桥的结构体系示意图；
图3为本发明止推墩顶部处结构构造示意图；
图4为本发明设止推墩的超大跨径斜拉桥的施工流程示意图；
图5为本发明施工阶段3止推墩顶部处结构构造示意图。
图中标记为，1.索塔；2.止推墩；3.过渡墩；4.中跨主梁；5.边跨主梁；6.锚跨主梁；7.牛腿；8.抗推支座；9.中跨受压区斜拉索；10.中跨受拉区斜拉索；11.边跨斜拉索；12.锚跨斜拉索；13.伸缩缝；14. 边跨主梁支座；15. 锚跨主梁支座；16.临时牛腿；17.临时抗推支座；18.临时支座垫石。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明提供一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，利用止推墩承受锚跨主梁的水平力，并作为施工阶段边跨与锚跨主梁水平力相互抵消的支撑，可以省去昂贵的地锚，并且方便利用悬臂拼装法进行中跨主梁的安装以及中跨合拢后的体系转换。
作为发明的一种实施例，本发明提供如图2-3所示一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，包括索塔1、止推墩2、过渡墩3、中跨主梁4、边跨主梁5、锚跨主梁6、斜拉索和伸缩缝13。所述索塔1的数量至少为两个；所述中跨主梁4和边跨主梁5是连续的；所述锚跨主梁6和边跨主梁5之间设有所述伸缩缝13；所述止推墩2设置在边跨主梁5和锚跨主梁6之间，所述止推墩2为三角形框架结构，顶面分别设有边跨主梁支座14和锚跨主梁支座15；所述锚跨主梁6的底部在止推墩2处设有牛腿7，牛腿7与止推墩2顶部的侧面之间设有抗推支座8；所述斜拉索包括中跨受压区斜拉索9、中跨受拉区斜拉索10、边跨斜拉索11和锚跨斜拉索12；所述斜拉索的上端锚固在所述索塔1上；所述中跨受压区斜拉索9和中跨受拉区斜拉索10的下端锚固在所述中跨主梁4上；所述边跨斜拉索11的下端锚固在所述边跨主梁5上；所述锚跨斜拉索12的下端锚固在所述锚跨主梁6上；所述中跨受压区斜拉索9与所述边跨斜拉索11成对设置，根数相同；所述中跨受拉区斜拉索10与所述锚跨斜拉索12成对设置，根数相同；所述过渡墩3位于锚跨主梁6的端部，支撑锚跨主梁6和引桥梁体。
进一步的，所述中跨主梁4和边跨主梁5为钢箱梁；所述锚跨主梁6可以为钢箱梁、混凝土梁或钢-混凝土组合梁，可根据需要在锚跨内增设桥墩。
进一步的，所述边跨内可根据需要设置辅助墩。
本发明提供一种设止推墩的超大跨径斜拉桥的施工方法，设止推墩的超大跨径斜拉桥的施工流程示意图如图4所示，施工阶段3止推墩顶部处结构构造示意图如图5所示，具体步骤如下：
施工阶段1：施工索塔1、止推墩2和辅助墩3；
施工阶段2：采用悬臂拼装法进行中跨主梁4和边跨主梁5的施工，直到完成边跨主梁5的安装；同时在临时支架上完成锚跨主梁6的施工；
施工阶段3：在止推墩2的边跨一侧设置临时支座垫石18，临时支座垫石18采用硫磺混凝土制作，内部布设有电热丝；安装边跨主梁5底部的临时牛腿16和与止推墩2之间的临时抗推支座17；采用悬臂拼装法继续施工中跨主梁4，直到完成中跨主梁4的合拢；拆除锚跨主梁6的临时支架；
施工阶段4：将临时支座垫石18内的电热丝通电，硫磺混凝土逐渐软化，在边跨临时牛腿16的压力作用下，临时支座垫石18发生压缩变形，中跨的跨中梁段产生拉力并逐渐增大，边跨临时牛腿16的压力逐渐减小，直到临时支座垫石18压缩变形停止后，拆除止临时支座垫石18，解除边跨主梁5的临时牛腿16和临时抗推支座17，完成体系转换；之后完成桥面铺装等附属设施的施工。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。
Claims (5)
1.一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，包括索塔（1）、止推墩（2）、过渡墩（3）、中跨主梁（4）、边跨主梁（5）、锚跨主梁（6）、斜拉索和伸缩缝（13），其特征在于：所述索塔（1）的数量至少为两个；所述中跨主梁（4）和边跨主梁（5）是连续的；所述锚跨主梁（6）和边跨主梁（5）之间设有所述伸缩缝（13）；所述止推墩（2）设置在边跨主梁（5）和锚跨主梁（6）之间，所述止推墩（2）顶面分别设有边跨主梁支座（14）和锚跨主梁支座（15），在止推墩（2）的边跨一侧设置临时支座垫石（18），临时支座垫石（18）采用硫磺混凝土制作，内部布设有电热丝；所述锚跨主梁（6）的底部在止推墩（2）处设有牛腿（7），所述牛腿（7）与止推墩（2）顶部的侧面之间设有抗推支座（8）；所述斜拉索包括中跨受压区斜拉索（9）、中跨受拉区斜拉索（10）、边跨斜拉索（11）和锚跨斜拉索（12）；所述斜拉索的上端锚固在所述索塔（1）上；所述中跨受压区斜拉索（9）和中跨受拉区斜拉索（10）的下端锚固在所述中跨主梁（4）上；所述边跨斜拉索（11）的下端锚固在所述边跨主梁（5）上；所述锚跨斜拉索（12）的下端锚固在所述锚跨主梁（6）上；所述中跨受压区斜拉索（9）与所述边跨斜拉索（11）成对设置且根数相同；所述中跨受拉区斜拉索（10）与所述锚跨斜拉索（12）成对设置且根数相同；所述过渡墩（3）位于锚跨主梁（6）的端部，所述过渡墩（3）支撑锚跨主梁（6）和引桥梁体。
2.根据权利要求1所述的一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，其特征在于：所述止推墩（2）为三角形框架结构。
3.根据权利要求1所述的一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，其特征在于：所述中跨主梁（4）和边跨主梁（5）为钢箱梁；所述锚跨主梁（6）为钢箱梁、混凝土梁或钢-混凝土组合梁。
4.根据权利要求1所述的一种设止推墩的超大跨径斜拉桥，其特征在于：所述边跨主梁（5）内根据需要设置过渡墩，所述锚跨主梁（6）内根据需要设置桥墩。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的设止推墩的超大跨径斜拉桥的施工方法，具体步骤如下，其特征在于：
施工阶段1：施工索塔（1）、止推墩（2）和过渡墩（3）；
施工阶段2：采用悬臂拼装法进行中跨主梁（4）和边跨主梁（5）的施工，直到完成边跨主梁（5）的安装；同时在临时支架上完成锚跨主梁（6）的施工；
施工阶段3：在止推墩（2）的边跨一侧设置临时支座垫石（18），临时支座垫石（18）采用硫磺混凝土制作，内部布设有电热丝；安装边跨主梁（5）底部的临时牛腿（16）和与止推墩（2）之间的临时抗推支座（17）；采用悬臂拼装法继续施工中跨主梁（4），直到完成中跨主梁（4）的合拢；拆除锚跨主梁（6）的临时支架；
施工阶段4：将临时支座垫石（18）内的电热丝通电，硫磺混凝土逐渐软化，在边跨临时牛腿（16）的压力作用下，临时支座垫石（18）发生压缩变形，中跨的跨中梁段产生拉力并逐渐增大，边跨临时牛腿（16）的压力逐渐减小，直到临时支座垫石（18）压缩变形停止后，拆除止临时支座垫石（18），解除边跨主梁（5）的临时牛腿（16）和临时抗推支座（17），完成体系转换；之后完成桥面铺装等附属设施的施工。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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