CN113550224B - 一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系及施工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系及施工工艺，其技术方案为：包括主梁、索塔、索塔横梁，索塔横梁设置于主梁下方，索塔顶端与主梁两端分别通过主缆相连，主缆与主梁通过多根间隔分布的吊索连接；索塔横梁与主梁之间相对于索塔轴线对称安装两排支座，从而约束主梁和索塔之间的转动自由度，所述支座上方设置压重块；距索塔顶端设定位置处拉设辅助斜拉索，辅助斜拉索连接至主梁设定位置，以便平衡支座间距与索塔横梁尺寸。本发明采用双排支座与主跨辅助斜拉索组合的结构形式，在提高刚度的同时，可减小索塔横梁悬臂尺寸及压重重量。

Description

一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系及施工工艺
技术领域
本发明涉及桥梁结构领域，尤其涉及一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系及施工工艺。
背景技术
独塔自锚式悬索桥是自锚式悬索桥中的一种型式，目前独塔自锚式悬索桥多为单主孔布置，即一个大主孔+小边跨的跨径组合形式，国外最大跨径385m，国内最大跨径350m。现有已建成的双主孔独塔自锚式悬索桥相对较少，且最大跨径不超过150m，超过200m以上的双主孔独塔自锚式悬索桥未有先例，常规做法很难达到现行规范对悬索桥在活载作用下的竖向计算挠度不宜大于计算跨径的1/250的要求。结构体系刚度往往作为此类桥梁亟待解决的重难点，对设计起控制性作用。
对于大跨径自锚式悬索桥，常用的提高整体刚度的措施主要有：(1)提高整个桥梁体系的重力刚度，如增加主缆截面、主梁增铺混凝土压重等；(2)增加外伸跨或辅助跨以此约束主跨的竖向扭转及挠度变形；(3)采用合理的垂跨比；(4)加大主梁高度，即提高主梁抗弯刚度；(5)增大桥塔纵桥向刚度，如采用A型塔；(6)提高主缆抗拉刚度，即提高主缆在结构体系总体刚度的占比，主缆分担的活载比例增大，主梁分担的活载比例降低，进而降低主梁竖向挠度。
对于独塔自锚式悬索桥，当跨径增大到一定程度，以上几种措施虽然一定程度上可提高结构整体刚度，但结果是结构尺寸偏大、桥梁规模增大、造价偏高、经济性较差、景观协调相对较差。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系及施工工艺，采用双排支座与主跨辅助斜拉索组合的结构形式，在提高刚度的同时，可减小索塔横梁悬臂尺寸及压重重量。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的实施例提供了一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，包括主梁、索塔、索塔横梁，索塔横梁设置于主梁下方，索塔顶端与主梁两端分别通过主缆相连，主缆与主梁通过多根间隔分布的吊索连接；
索塔横梁与主梁之间相对于索塔轴线对称安装两排支座，从而约束主梁和索塔之间的转动自由度，所述支座上方设置压重块；
距索塔顶端设定位置处拉设辅助斜拉索，辅助斜拉索连接至主梁设定位置，以便平衡支座间距与索塔横梁尺寸。
作为进一步的实现方式，所述辅助斜拉索沿索塔两侧对称设置一根或多根，辅助索可采用成品平行钢丝斜拉索或钢绞线斜拉桥。
作为进一步的实现方式，所述辅助斜拉索与主梁锚固，辅助斜拉索与主梁的连接位置靠近主跨竖向变形最大位置处。辅助斜拉索与主梁、桥塔的连接可采用国内常用的方式，即与主梁可采用钢锚箱、锚拉板等方式连接，与桥塔可采用钢锚梁、混凝土锚固块等方式连接。
作为进一步的实现方式，所述索塔横梁采用悬臂结构。
作为进一步的实现方式，所述索塔横梁的悬臂长度根据支座距索塔中轴线的距离确定。
作为进一步的实现方式，所述索塔横梁采用预应力混凝结构或钢支撑结构。
作为进一步的实现方式，所述支座采用拉压支座。
作为进一步的实现方式，所述压重块为混凝土块或铁砂砼块。
作为进一步的实现方式，所述吊索相互平行，吊索采用钢丝索体。
第二方面，本发明实施例还提供了一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系的施工工艺，包括：
安装主缆索夹；
安装吊索及辅助斜拉索；
张拉吊索，张拉辅助斜拉索至设计张拉力。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提出的结构体系极大提高了双主孔独塔自锚式悬索桥这类桥梁的跨越能力，由现有150米提高到300m以上。
(2)本发明设置双排支座，通过双排支座约束主梁和索塔之间的相对转动自由度，以改善整个结构体系的受力情况。
(3)本发明通过设置压重块，防止活载作用下支座产生负反力；辅助斜拉索可提高独塔自锚式悬索桥主索鞍鞍槽内主缆的抗滑移安全系数。
(4)本发明通过增设辅助斜拉索+双排支座，辅助斜拉索相当于在主跨中间增设弹性支撑，在提高刚度的同时，可减小索塔横梁悬臂尺寸及压重重量，使结构体系达到最优平衡状态，解决同类型桥梁整体刚度小的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的结构示意图；
图2是本发明根据一个或多个实施方式的双排支座及压重块布置示意图；
图3(a)和图3(b)是本发明根据一个或多个实施方式的增设辅助斜拉索的工作原理示意图；
其中，1、主缆，2、索塔，3、主梁，4、吊索，5、辅助斜拉索，6、索塔横梁，7、支座，8、压重块。
具体实施方式
实施例一：
本实施例提供了一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，如图1所示，包括主梁3、索塔2，索塔2垂直于主梁3，且索塔2位于主梁3中心位置；所述索塔2的顶端通过主缆1与主梁3的两端连接，形成双主孔结构。主缆1与主梁3之间通过若干间隔分布的吊索4相连，吊索4相对于索塔2中轴线对称分布。
进一步的，所述吊索4相互平行；在本实施例中，吊索4采用钢丝索体，例如高强镀锌钢丝索体。
如图2所示，索塔横梁6位于主梁3下方，索塔横梁6与主梁3之间设置支座7。所述索塔横梁6采用悬臂结构，索塔横梁6的悬臂长度根据支座7距索塔2中轴线的距离确定。索塔横梁6的悬臂结构采用预应力混凝结构或钢支撑结构。
在本实施例中，设置双排支座7，支座7靠近索塔横梁6端部设置，且相对于索塔2中轴线对称设置。支座7用于约束主梁3和索塔2之间的相对转动自由度，以改善整个结构体系的受力情况。
在活载作用下支座7会产生负反力，为了防止负反力，本实施例在支座7上设置永久压重，即在主梁3的支座7上方设置压重块8，压重块8可采用浇筑混凝土或堆砌铁砂砼块的方式。
可以理解的，在其他实施方式中，为了防止负反力，可以通过支座7采用拉压支座，索塔横梁6与主梁3之间设置预应力钢束等方式。
由于支座7间距越大，整个结构体系刚度越高，但会出现索塔横梁6悬臂过长、尺寸偏大、受力不利的情况；支座7间距变小可减小索塔横梁6悬臂尺寸，但提高整体刚度的效率往往较低，且支座7负反力会增大；因此，本实施例设置辅助斜拉索5，辅助斜拉索5一端连接于索塔2顶端设定位置处，另一端连接于主梁3设定位置，且辅助斜拉索5相对于索塔2中轴线对称设置。
进一步的，辅助斜拉索5可设置一根或多根，根据实际承载要求选择；辅助斜拉索5相当于在主跨中间增设弹性支撑，在提高刚度的同时，可减小索塔横梁6的悬臂尺寸及压重重量，达到最优的平衡结构体系方案。
在本实施例中，所述辅助斜拉索5与主梁3锚固，辅助斜拉索5与主梁3的连接位置靠近主跨竖向变形最大位置处。通过辅助斜拉索5可提高独塔自锚式悬索桥主索鞍鞍槽内主缆1的抗滑移安全系数。辅助斜拉索5与索塔2的连接位置根据辅助斜拉索5的倾角确定，只要辅助斜拉索5倾角不小于最小倾角即可。
本实施例可适用于绝大多数自锚式悬索桥，通过增设辅助斜拉索5+双排支座7，解决同类型桥梁整体刚度小的问题。在桥梁跨中设辅助斜拉索5的方式还可用于旧桥加固，作为提高整体刚度、控制结构的下挠、改善行车舒适性的有效方案。
实施例二：
本实施例提供了一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系的施工工艺，采用“先梁后缆”的施工方法，包括：
桥塔施工，采用翻模或爬模逐段现浇施工；
主梁施工，采用顶推施工方案；
猫道及主缆架设；
安装主缆索夹；
安装吊索及辅助斜拉索；
张拉吊索；
张拉辅助斜拉索；
吊索及辅助斜拉索索力微调至设计索力。
实施例三：
本实施例以某双主孔独塔自锚式悬索桥为例，双主孔独塔自锚式悬索桥采用实施例一所述结构；如图1和图2所示，其跨径布置为50+350+350+50＝800m，本实施例的索塔横梁6采用预应力混凝土结构，悬臂长度根据支座7的距离a确定。双排支座的间距为2a。
对于该双主孔独塔自锚式悬索桥，常规结构体系与本实施例结构体系在活载作用下的挠度计算结果如表1所示。常规结构体系在活载作用下的主跨跨中正、负挠度之和为180.4cm，挠跨比为L/194；本实施例的结构体系在活载作用下的主跨跨中正、负挠度之和为95.3cm，挠跨比为L/367。正、负挠度之和降低了47.2％，挠跨比降低了47.2％，即结构整体刚度提高了47.2％，本实施例的双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系相比常规结构体系整体刚度提高效果明显。
表1竖向挠度计算结果
Figure BDA0003203166970000061
悬索桥主缆和索鞍之间的抗滑移能力是保护其结构安全的决定性因素之一，对于该双主孔独塔自锚式悬索桥，常规结构体系的主缆在主索鞍鞍槽内的抗滑安全系数K为1.94；本实施例的结构体系的主缆在主索鞍鞍槽内的抗滑安全系数K为2.28，主缆抗滑安全系数提高了17.2％，提高效果明显。
对于桥塔处双支座，支座顺桥向间距的大小影响整体刚度的不同，对于该双主孔独塔自锚式悬索桥支座间距从5m到30m不等计算竖向挠度结果见表2。间距从5m增大到30m，活载作用下的主跨跨中竖向正负挠度之和由109.6cm降到95.3cm，挠跨比从L/319减小到L/367，降低了13％，即结构整体刚度提高了13％，提高效果明显。
表2不同支座间距竖向挠度计算结果
Figure BDA0003203166970000071
增设辅助斜拉索的工作原理如图3(a)和图3(b)所示，假设将悬索桥单边主跨模拟成一跨简支梁，支点A、B间距离为l，辅助斜拉索下端锚固于跨中C点处，斜拉索索力F在竖直方向的分力Fy对简支梁产生向上拉力，相当于在跨中C点增加一个虚拟的弹性支撑，该弹性支撑可用弹簧模拟，支撑刚度与斜拉索的索力相关。考虑C点弹性支撑后，该简支梁则可看做两跨连续梁，在活载作用下竖向变形减小，即结构刚度增大。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，包括主梁、索塔、索塔横梁，索塔横梁设置于主梁下方，索塔顶端与主梁两端分别通过主缆相连，主缆与主梁通过多根间隔分布的吊索连接；其特征在于，
索塔横梁与主梁之间相对于索塔轴线对称安装两排支座，从而约束主梁和索塔之间的转动自由度，所述支座上方设置压重块；
距索塔顶端设定位置处拉设辅助斜拉索，辅助斜拉索连接至主梁设定位置，以便平衡支座间距与索塔横梁尺寸；
所述辅助斜拉索与主梁锚固，辅助斜拉索与主梁的连接位置靠近主跨竖向变形最大位置处；
所述索塔横梁采用悬臂结构；
所述索塔横梁的悬臂长度根据支座距索塔中轴线的距离确定；
所述索塔横梁采用预应力混凝结构或钢支撑结构。
2.根据权利要求1所述的一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，其特征在于，所述辅助斜拉索沿索塔两侧对称设置一根或多根。
3.根据权利要求1所述的一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，其特征在于，所述支座采用拉压支座。
4.根据权利要求1所述的一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，其特征在于，所述压重块为混凝土块或铁砂砼块。
5.根据权利要求1所述的一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系，其特征在于，所述吊索相互平行，吊索采用钢丝索体。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种双主孔独塔自锚式悬索桥结构体系的施工工艺，其特征在于，包括：
安装主缆索夹；
安装吊索及辅助斜拉索；
张拉吊索，张拉辅助斜拉索至设计张拉力。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3114532C1 (de) * 1981-04-10 1982-11-04 Willy Habegger AG, 3600 Thun Haengebruecke
EP0764742B1 (en) * 1995-04-05 2001-09-12 Hitachi Zosen Corporation Method of suspending bridge girder suspension bridge
CN101838969B (zh) * 2010-02-09 2012-01-18 长沙理工大学 边跨散索套无支撑的独塔双跨自锚式悬索桥吊索张拉方法
CN104746437B (zh) * 2015-04-20 2016-10-05 中国铁建大桥工程局集团有限公司 一种自锚式悬索桥安装方法
CN110396936B (zh) * 2019-07-31 2020-11-03 中国十七冶集团有限公司 一种非对称自锚式悬索桥体系转换结构受力的施工方法
CN110735394B (zh) * 2019-10-30 2021-08-10 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 索塔结构及其建造方法

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