CN211815489U - 一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，采用四根单叶双曲面状变截面钢管拱形拱肢构成提篮拱状四肢空间桁架拱肋，减少拱顶处截面尺寸，增加拱脚处截面尺寸，减轻了跨中节段的吊装施工重量，增加了超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥的稳定性。借鉴体外预应力加固理念，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体，自锚悬索桥为辅助，两套吊索体系协同工作，优势互补，悬索桥桥塔上的斜向背索锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥的尾部横梁之中，自锚悬索体系对桩基础的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥对桩基础的推力两者平衡。新型组合桥梁具有施工方便、跨越能力大、经济性好、刚度大、承载力高、外观漂亮和耐久性好等优点。

Description

一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥

技术领域

本发明属于桥梁工程领域，涉及一种钢管混凝土拱桥的建造技术，尤其涉及一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥。

背景技术

飞燕式钢管混凝土拱桥的造型美观，深受人们的喜爱，飞燕式拱桥是两边带悬臂半跨的中承式钢管混凝土系杆拱桥，通过锚固于两边跨端部的拉索来平衡主跨大部分推力，也称自平衡式或自锚式拱桥。

随着飞燕式钢管混凝土拱桥跨度的增加，拱桥自重不断增加，导致结构内力大幅度增加，导致节段吊装施工困难，导致拱桥结构稳定性显著下降，建造更大跨径的飞燕式钢管混凝土拱桥将具有较大的风险。

自锚悬索桥的上部结构包括：主梁、主缆、吊杆、主塔四部分，传力路径为：桥面重量、车辆重量等竖向荷载通过吊杆传至主缆承受，主缆承受拉力，而主缆锚固在梁端，将水平力传递给主梁，主梁受压。

自锚悬索桥不需要修建大体积的锚碇，可以利用主缆水平分力为加劲梁提供压应力，因而加劲梁可采用普通钢筋混凝土结构，节省预应力费用，自锚悬索桥造型美观，深受人们的喜爱。

钢管混凝土拱桥对拱桥基础产生巨大的推力，自锚悬索桥对锚碇基础产生巨大的拉力，可以思考两种桥型混合，飞燕式钢管混凝土拱桥的推力和自锚悬索桥的拉力互相平衡，改善桥梁基础工作性能。

借鉴体外预应力加固理念，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体，自锚悬索桥为辅，在基础位置增设悬索桥桥塔，安装自锚悬索体系，协助承担桥面荷载，巧妙运用飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥各自优点，使得自锚悬索体系对基础的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥对基础的推力两者平衡，两者协同工作，优势互补，形成一种施工方便、跨越能力大、经济性好、刚度大、承载力高、外观漂亮、抗震性能强和耐久性好的超大跨径自平衡组合桥梁。

发明内容

技术问题：借鉴体外预应力加固理念，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体，以自锚悬索桥为辅助，自锚悬索体系斜向背索锚固于飞燕拱桥的尾部横梁之中，自锚悬索体系对基础的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥对基础的推力两者平衡，形成一种超大跨径自平衡组合桥梁。

技术方案：本发明的一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，包括桩基础、飞燕式钢管混凝土拱桥体系和自锚悬索桥体系三部分，其特征在于：飞燕式钢管混凝土拱桥体系和自锚悬索桥体系放置在左右两个桩基础之上，自锚悬索桥体系位于飞燕式钢管混凝土拱桥体系的上方，飞燕式钢管混凝土拱桥体系和自锚悬索桥体系悬吊相同的桥面系，自锚悬索桥体系的斜向背索锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥体系的尾部横梁之中，飞燕式钢管混凝土拱桥体系对桩基础的推力和自锚悬索桥体系对桩基础的拉力两者相互抵消，飞燕式钢管混凝土拱桥体系的端部设置门形支撑柱。

优选地，所述的飞燕式钢管混凝土拱桥体系由提篮状四肢空间桁架拱肋、半跨副拱肋、K形风撑、预应力水平系杆、中承式桥面系、拱桥吊杆和立柱组成，提篮状四肢空间桁架拱肋的内部包括四根呈提篮拱形状的单叶双曲面状变截面钢管拱肢，从拱脚到桥面系的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋的外部四周包覆钢腹板，从桥面系到拱顶的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋的四周设置钢管腹杆，提篮状四肢空间桁架拱肋搁置在左右两个桩基础之间，左右两个桩基础的外侧分别设置一个半跨副拱肋，在两榀提篮状四肢空间桁架拱肋之间设置若干K形风撑，预应力水平系杆锚固于左右两个半跨副拱肋的端部横梁之中，在提篮状四肢空间桁架拱肋跨中区段设置拱桥吊杆，拱桥吊杆吊紧拱桥跨中区域的中承式桥面系，在提篮状四肢空间桁架拱肋两端支座区域和半跨副拱肋之上设置立柱，立柱支撑拱桥支座区域的中承式桥面系的节段。

优选地，所述的自锚悬索桥体系由悬索桥桥塔、钢丝缆索、竖向钢丝吊索和钢丝斜拉背索组成，悬索桥桥塔设置在左右两个桩基础之上，钢丝缆索悬挂于两个悬索桥桥塔之间，竖向钢丝吊索的两端分别连接钢丝缆索和中承式桥面系，钢丝斜拉背索一端锚固于悬索桥桥塔，钢丝斜拉背索另外一端飞燕式钢管混凝土拱桥体系尾部横梁之中。

所述的种带有自锚空间悬索的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥的施工方法，该方法包括以下步骤：

第一步：根据地质地形、地貌条件及通航要求，进行大桥的桥址选择，开挖基坑，施工桩基础和悬索桥桥塔，浇筑门形支撑柱；

第二步：在预制工厂，利用卷筒机器将扇形钢板卷成为锥形钢管节段，采用火工煨弯工艺弯成锥形钢管弯曲节段，多个锥形钢管弯曲节段拼装成为单叶双曲面状变截面钢管拱肢，将四根单叶双曲面状变截面钢管拱肢呈提篮拱布置，在四根拱肢之间焊接钢管腹杆，并在拱脚到桥面系的节段外部四周焊接钢腹板，形成提篮状四肢空间桁架拱肋；

第三步：利用脚手架胎模，浇筑钢筋混凝土矩形截面的半跨副拱肋，利用悬索桥桥塔，缆索吊装提篮状四肢空间桁架拱肋节段，安装K形风撑，吊装合拢后，灌注管内混凝土；

第四步：安装预应力水平系杆，预应力水平系杆锚固于左右两个半跨副拱肋的端部横梁之中；

第五步：安装拱桥吊杆，施工立柱，吊装中承式桥面系，形成飞燕式钢管混凝土拱桥体系；

第六步：安装钢丝缆索于两个悬索桥桥塔之间，安装钢丝斜拉背索，钢丝斜拉背索一端锚固于悬索桥桥塔，钢丝斜拉背索另外一端锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥体系尾部横梁之中，安装竖向钢丝吊索，竖向钢丝吊索两端分别连接钢丝缆索和中承式桥面系，形成钢丝自锚悬索桥体系；

第七步：调节拱桥吊杆和竖向钢丝吊索的拉力，调整飞燕式钢管混凝土拱桥体系和自锚悬索桥体系的内力；

第八步：安装栏杆，制作桥面观光平台，摊铺沥青混凝土路面，通车运营。

飞燕式钢管混凝土拱桥是依靠预应力缆索水平系杆的张拉力平衡主拱推力，由于水平系杆钢绞线的预应力损失，水平系杆的张拉力下降导致拱桥桥墩有一定的不平衡水平推力，引起地基土的变形，桥墩水平变位在主拱内产生的附加弯矩。

成桥后，由于预应力缆索水平系杆的张拉力维持不变，在二期恒载和活荷载作用下，飞燕式钢管混凝土拱桥桥墩产生的不平衡水平推力，引起地基土的变形，桥墩水平变位在拱桥桩基础内产生的附加弯矩，导致拱桥桩基础承载力下降。

随着飞燕式钢管混凝土拱桥跨度的增加，拱桥自重不断增加，导致结构内力大幅度增加，导致节段吊装施工困难，导致拱桥结构稳定性显著下降。

以上原因，导致飞燕式钢管混凝土拱桥跨度停止在500米左右，建造更大跨径的飞燕式钢管混凝土拱桥将具有较大的风险，钢管混凝土拱桥的进一步发展出现瓶颈现象。

自锚悬索桥的主缆直接锚固在加劲梁上，主梁承受了巨大的轴向力，导致桥面系加劲梁截面尺寸增加，增加造价；自锚悬索桥是一般采用“先梁后缆”的支架施工，影响通航，施工周期长，并且缆索支承***的体系转换的施工工艺复杂。

以上原因，导致自锚悬索桥跨度停止在500米左右，建造更大跨径的自锚悬索桥性价比较低，自锚悬索桥的进一步发展出现瓶颈现象。

在超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥基础上，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体，增设悬索桥桥塔，自锚空间缆索协助承担桥面荷载，自锚空间悬索的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥的推力两者平衡，二者混合桥型，协同工作，优势互补。

飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥协同工作，共同承担荷载，提高了组合桥梁的结构承载力，由于自锚缆索体系分担了桥面系重量和车辆活荷载，因而，减轻了飞燕式钢管混凝土拱桥的内力，提高了飞燕式钢管混凝土拱桥的结构稳定性，同时也降低飞燕式钢管混凝土拱水平系杆的内力，七分飞燕式钢管混凝土拱桥，三分自锚悬索桥。

以飞燕式钢管混凝土拱桥为主要受力结构体系，自锚悬索结构体系辅助飞燕式钢管混凝土拱桥受力，施工阶段的一期恒载由飞燕式钢管混凝土拱桥承担，二期恒载和活荷载由飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索体系共同承担，飞燕式钢管混凝土拱桥二期恒载和活荷载，借鉴体外预应力加固理念，增加自锚悬索结构体系，加固了飞燕式钢管混凝土拱桥，自锚悬索结构体系参与工作承担部分荷载，减轻了飞燕式钢管混凝土拱桥承担的荷载，两种结构体系构成了自平衡结构体系，新型混合结构具有跨越能力大、刚度大和承载力高等优点。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

随着飞燕式钢管混凝土拱桥跨度的增加，拱桥自重不断增加，导致结构内力大幅度增加，导致节段吊装施工困难，导致拱桥结构稳定性显著下降，建造更大跨径的飞燕式钢管混凝土拱桥将具有较大的风险。

单一的桥梁形式具有各自的优缺点，往往不能获得最佳的综合性能指标，因此，对于超大跨径桥梁，有必要考虑同时采用多种桥梁形式混合使用，形成组合桥梁，优势互补，协同工作，可充分发挥各种桥型的优点。

超大跨径钢管混凝土拱桥对拱桥基础产生巨大的推力，超大跨径自锚悬索桥对锚碇基础产生巨大的拉力，考虑两种桥型混合，使得桥梁基础的水平力到达自平衡，改善桥梁基础受力性能，形成一种新型的超大跨径组合桥梁结构。

借鉴体外预应力加固理念，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体，以自锚悬索桥为辅助，自锚悬索体系设置在飞燕式钢管混凝土拱桥上方，自锚悬索桥桥塔上的斜向背索锚固于飞燕拱桥的尾部横梁之中，自锚悬索体系对桩基础的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥对桩基础的推力两者平衡，本发明巧妙运用飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥的各自优点，协同工作，优势互补。

改革传统的等截面拱形钢管拱肢为单叶双曲面状变截面钢管拱形拱肢，四肢空间桁架拱肋是由四根单叶双曲面状变截面钢管拱肢和腹杆构成，四肢空间桁架主拱肋呈提篮拱状，减少拱顶处截面尺寸，增加了拱脚处截面尺寸，造型美观，拱桥结构的质量中心和刚度中心有效降低，减轻了跨中节段的吊装施工重量，有效地降低施工吊装风险难度，大幅度增加了飞燕式钢管混凝土拱桥的结构承载力和稳定性。

运用飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥的各自优点，形成新型混合桥，大桥造型立面丰富，悬索桥桥塔和飞燕式钢管混凝土拱桥相得益彰，自锚悬索体系和飞燕式钢管混凝土拱桥相互辉映，同舟共济。

飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥拱形钢桥塔共享同一个基础，几乎没有增加基础投资造价；自锚悬索桥的悬索桥桥塔既是飞燕式钢管混凝土拱桥的无支架缆索吊装临时塔柱结构，又是自锚悬索桥结构的永久塔柱，一举两得，没有增加桥塔建造投资；因此，以飞燕式钢管混凝土拱桥为主，以自锚悬索桥为辅助，仅仅是增加了少量的悬索桥缆索而已，增加投资不大，超大跨径新型二合一混合桥梁具有良好的经济性能。

悬索桥桥塔可以作为飞燕式钢管混凝土拱桥悬索吊装的施工桥塔，利用悬索桥桥塔缆索吊装飞燕式钢管混凝土拱桥钢管桁架节段，可确保飞燕式钢管混凝土拱桥悬索吊装合拢，安装飞燕式钢管混凝土拱的水平系杆，灌注钢管管内混凝土，吊装桥面系加劲梁，飞燕式钢管混凝土拱桥施工方便。

由于飞燕式钢管混凝土拱桥可以平衡自锚悬索桥结构对基础的拉力，因此，自锚悬索桥结构体系可实现的“先索后梁”施工方案，避免了自锚悬索桥的临时桥墩，避免了缆索支承***体系转换复杂的施工工艺，节约费用，大幅度缩短了自锚悬索桥的施工工期。

飞燕式钢管混凝土拱和自锚悬索体系共同悬吊桥面系加劲梁，两套结构体系协同工作，调整拱桥吊杆和自锚悬索桥吊杆的内力比值，使得自锚空间悬索的拉力与飞燕式钢管混凝土钢管混凝土拱桥的推力两者平衡，有效控制大桥结构内力，可确保桥面系加劲梁吊装施工阶段的结构安全性。

成桥后，由于飞燕式钢管混凝土拱水平系杆是恒定不变的，因此，二期恒载和车辆活荷载作用于桥面系加劲梁，通过拱桥吊杆传力给飞燕式钢管混凝土拱桥，桩基础受到推力；自锚悬索桥吊杆传力给悬索桥的钢丝缆索，自锚缆索锚固端位于飞燕式钢管混凝土拱桥的外挑半跨端部梁处，通过飞燕拱半跨结构，传力给桩基础，桩基础受到拉力；两者的推力和拉力抵消，二期恒载和车辆活荷载作用下桥梁基础没有不平衡的水平力，桩基础没有变位，确保桩基础结构安全。

飞燕式钢管混凝土拱桥吊杆脆断问题是一个结构安全性隐患，一般仅仅5～10年就需要更换拱桥吊索，缆索更换施工困难

飞燕式钢管混凝土拱桥拱桥属于偏心受压，它不存在疲劳问题，最大优点是造价低、耐久性强。以飞燕式钢管混凝土拱桥为主体结构，自锚悬索桥是辅助结构，采用两套吊索体系，可以方便实施自锚悬索桥更换缆索施工，可以方便飞燕式钢管混凝土拱桥吊索更换施工，超大跨径组合桥梁更换缆索维修方便。

飞燕式钢管混凝土拱桥短吊杆脆断问题是一个结构安全性隐患，一般仅仅5～10年就需要更换拱桥吊索，系杆拱桥缆索更换施工有一定的技术难度。本发明采用两套缆索体系，可以有效避免超大跨径桥梁的短吊杆脆断引起的桥梁倒塌事故，也方便更换短吊杆缆索维修施工实施。

传统自锚悬索桥的缆索是不可以更换的，风吹雨淋悬索桥缆索腐蚀有损伤，悬索桥长期使用后，悬索桥结构有一定的安全性隐患，本发明采用飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥两套结构体系承重，因此，超大跨进大桥可以方便的更换自锚悬索桥缆索，确保结构安全性。

针对超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，设置悬索桥桥塔，借鉴体外预应力加固理念，采用自锚悬索体系作为体外预应力加固缆索，综合运用飞燕式钢管混凝土拱桥和自锚悬索桥的技术优势，协同工作，优势互补，形成二桥合一的新型混合桥，新型混合桥梁具有施工方便、跨越能力大、经济性好、刚度大、承载力高、外观漂亮和耐久性好等优点，可建造700～1000米的特大跨径的飞燕式钢管混凝土拱桥。

附图说明

图1是一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥三维示意图；

图2是图1中的四肢空间桁架拱肋三维示意图；

图3是图2中的单叶双曲面状变截面钢管拱肢的三维示意图。

图4是图1的正立面图；

图中有：桩基础1；飞燕式钢管混凝土拱桥体系2；提篮状四肢空间桁架拱肋21；单叶双曲面状变截面钢管拱肢211；钢腹板212；钢管腹杆213；半跨副拱肋22；K 形风撑23；预应力水平系杆24；中承式桥面系25；拱桥吊杆26；立柱27；自锚悬索桥体系3；悬索桥桥塔31；钢丝缆索32；竖向钢丝吊索33；钢丝斜拉背索34，门形支撑柱4。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明做进一步具体说明。

实施例1：

本发明的一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，包括桩基础1、飞燕式钢管混凝土拱桥体系2和自锚悬索桥体系3三部分，飞燕式钢管混凝土拱桥体系2和自锚悬索桥体系3放置在左右两个桩基础1之上，自锚悬索桥体系3位于飞燕式钢管混凝土拱桥体系2的上方，飞燕式钢管混凝土拱桥体系2和自锚悬索桥体系3悬吊相同的桥面系，自锚悬索桥体系3的斜向背索锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥体系2的尾部横梁之中，飞燕式钢管混凝土拱桥体系2对桩基础1的推力和自锚悬索桥体系3对桩基础1的拉力两者相互抵消，飞燕式钢管混凝土拱桥体系2的端部设置门形支撑柱4。

所述的飞燕式钢管混凝土拱桥体系2由提篮状四肢空间桁架拱肋21、半跨副拱肋22、K形风撑23、预应力水平系杆24、中承式桥面系25、拱桥吊杆26和立柱27组成，提篮状四肢空间桁架拱肋21的内部包括四根呈提篮拱形状的单叶双曲面状变截面钢管拱肢211，从拱脚到桥面系的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋21的外部四周包覆钢腹板212，从桥面系到拱顶的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋21的四周设置钢管腹杆213，提篮状四肢空间桁架拱肋21搁置在左右两个桩基础1之间，左右两个桩基础1的外侧分别设置一个半跨副拱肋22，在两榀提篮状四肢空间桁架拱肋21之间设置若干K形风撑23，预应力水平系杆24锚固于左右两个半跨副拱肋22的端部横梁之中，在提篮状四肢空间桁架拱肋21跨中区段设置拱桥吊杆26，拱桥吊杆26吊紧拱桥跨中区域的中承式桥面系25，在提篮状四肢空间桁架拱肋21两端支座区域和半跨副拱肋22之上设置立柱27，立柱27支撑拱桥支座区域的中承式桥面系25的节段。

所述的自锚悬索桥体系3由悬索桥桥塔31、钢丝缆索32、竖向钢丝吊索33和钢丝斜拉背索34组成，悬索桥桥塔31设置在左右两个桩基础1之上，钢丝缆索32悬挂于两个悬索桥桥塔31之间，竖向钢丝吊索33的两端分别连接钢丝缆索32和中承式桥面系25，钢丝斜拉背索34一端锚固于悬索桥桥塔31，钢丝斜拉背索34另外一端飞燕式钢管混凝土拱桥体系2尾部横梁之中。

实施例2：

本发明的一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥的施工方法，包括以下步骤：

第一步：根据地质地形、地貌条件及通航要求，进行大桥的桥址选择，开挖基坑，施工桩基础1和悬索桥桥塔31，浇筑门形支撑柱4；

第二步：在预制工厂，利用卷筒机器将扇形钢板卷成为锥形钢管节段，采用火工煨弯工艺弯成锥形钢管弯曲节段，多个锥形钢管弯曲节段拼装成为单叶双曲面状变截面钢管拱肢211，将四根单叶双曲面状变截面钢管拱肢211呈提篮拱布置，在四根拱肢之间焊接钢管腹杆213，并在拱脚到桥面系的节段外部四周焊接钢腹板212，形成提篮状四肢空间桁架拱肋21；

第三步：利用脚手架胎模，浇筑钢筋混凝土矩形截面的半跨副拱肋22，利用悬索桥桥塔31，缆索吊装提篮状四肢空间桁架拱肋21节段，安装K形风撑23，吊装合拢后，灌注管内混凝土；

第四步：安装预应力水平系杆24，预应力水平系杆24锚固于左右两个半跨副拱肋22的端部横梁之中；

第五步：安装拱桥吊杆26，施工立柱27，吊装中承式桥面系25，形成飞燕式钢管混凝土拱桥体系2；

第六步：安装钢丝缆索32于两个悬索桥桥塔31之间，安装钢丝斜拉背索34，钢丝斜拉背索34一端锚固于悬索桥桥塔31，钢丝斜拉背索34另外一端锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥体系2尾部横梁之中，安装竖向钢丝吊索33，竖向钢丝吊索33两端分别连接钢丝缆索32和中承式桥面系25，形成钢丝自锚悬索桥体系3；

第七步：调节拱桥吊杆26和竖向钢丝吊索33的拉力，调整飞燕式钢管混凝土拱桥体系2和自锚悬索桥体系3的内力；

第八步：安装栏杆，制作桥面观光平台，摊铺沥青混凝土路面，通车运营。

实施例3：

某超大跨径长江大桥，采用带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥设计方案，桥垮布置为(200米+800米+200米)，设计荷载为公路一级，桥面宽度为36米(左人行道2米+行车道32米+右人行道2米)，吊杆间距为25米，矢跨比为1/6，拱桥矢高为133米，拱轴系数为1.75，自锚悬索体系的门式桥塔高度为183 米，其中基础到桥面长度为53米，桥面到塔顶高度为130米。

超大跨径拱桥的左右两侧各设置一个四肢空间桁架拱肋，四肢空间桁架拱肋是由两榀斜向拱桁架相互倾斜靠拢成提篮拱形状，四肢空间桁架拱肋拱顶处的截面高度为12米，拱脚处截面高度为25米，左右两榀平面的拱桁架片相互倾斜靠拢成提篮拱形状构成四肢空间桁架拱肋，两榀平面的拱桁架片拱脚处间距为20米，两榀平面拱桁架片靠拢的横向倾角为2.8°，拱顶处两个上弦杆靠拢后距离为4米。

在拱顶处，四根单叶双曲面状拱形钢管拱肢上下弦杆直径均为1400mm，在拱脚处，四根单叶双曲面状拱形钢管拱肢上下弦杆直径均为2000mm，其余节段上下弦杆的大小头直径由单叶双曲面方程确定，四根单叶双曲面状拱形钢管的壁厚从拱顶处 28mm线型变化到拱脚处36mm。

在从拱脚到桥面段，采用四周钢板外包四肢空间桁架拱肋，钢板厚度从桥面处钢板厚16mm线型变化到拱脚处钢板厚20mm；从拱顶处钢管斜腹杆直径700mm壁厚 12mm线型变化到到桥面处钢管斜腹杆直径1000mm壁厚16mm。

采用无支架缆索吊装方案，从拱脚基础开始，分段吊装拼接四肢空间桁架拱肋节段，直到拱桥合拢，安装K形支撑。采用真空辅助连续灌注管内混凝土技术，单叶双曲面状拱形钢管拱肢顶升灌注C80高性能混凝土。

半跨副拱肋采用变截面的钢筋混凝土实心拱，从拱脚基础处的20×25米线型化到到桥面处的12×15米。飞燕拱桥吊索间距为25米，吊杆采用241φ7mm高强钢丝。飞燕拱桥每一个拱肋设6束成品系杆索，成品系杆索设置在人行道板下面，单束系杆由547φ7mm高强钢丝外套PE构成。

自锚悬索体系塔柱为组合结构空心塔柱，外部为12×12正方形钢管，内部为直径8米的圆钢管，中间灌注C70高性能混凝土。

自锚悬索体系的缆索采用直径0.6米的高强钢丝，自锚悬索体系吊索间距为25米，自锚悬索体系吊索采用241φ7mm高强钢丝。

安装吊索和立柱，吊装施工桥面系梁格体系，调节拱桥吊杆和竖向钢丝吊索的拉力，调整飞燕式钢管混凝土拱桥体系和自锚悬索桥体系的内力。铺装环氧沥青路面，安装栏杆，形成800米级单叶双曲面变截面钢管混凝土的超大跨径拱桥，通车运营。

Claims (3)

1.一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，包括桩基础(1)、飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)和自锚悬索桥体系(3)三部分，其特征在于：飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)和自锚悬索桥体系(3)放置在左右两个桩基础(1)之上，自锚悬索桥体系(3)位于飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)的上方，飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)和自锚悬索桥体系(3)悬吊相同的桥面系，自锚悬索桥体系(3)的斜向背索锚固于飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)的尾部横梁之中，飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)对桩基础(1)的推力和自锚悬索桥体系(3)对桩基础(1)的拉力两者相互抵消，飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)的端部设置门形支撑柱(4)。

2.根据权利要求1所述的一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)由提篮状四肢空间桁架拱肋(21)、半跨副拱肋(22)、K形风撑(23)、预应力水平系杆(24)、中承式桥面系(25)、拱桥吊杆(26)和立柱(27)组成，提篮状四肢空间桁架拱肋(21)的内部包括四根呈提篮拱形状的单叶双曲面状变截面钢管拱肢(211)，从拱脚到桥面系的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋(21)的外部四周包覆钢腹板(212)，从桥面系到拱顶的节段，提篮状四肢空间桁架拱肋(21)的四周设置钢管腹杆(213)，提篮状四肢空间桁架拱肋(21)搁置在左右两个桩基础(1)之间，左右两个桩基础(1)的外侧分别设置一个半跨副拱肋(22)，在两榀提篮状四肢空间桁架拱肋(21)之间设置若干K形风撑(23)，预应力水平系杆(24)锚固于左右两个半跨副拱肋(22)的端部横梁之中，在提篮状四肢空间桁架拱肋(21)跨中区段设置拱桥吊杆(26)，拱桥吊杆(26)吊紧拱桥跨中区域的中承式桥面系(25)，在提篮状四肢空间桁架拱肋(21)两端支座区域和半跨副拱肋(22)之上设置立柱(27)，立柱(27)支撑拱桥支座区域的中承式桥面系(25)的节段。

3.根据权利要求1所述的一种带有自锚悬索体系的超大跨径飞燕式钢管混凝土拱桥，其特征在于：所述的自锚悬索桥体系(3)由悬索桥桥塔(31)、钢丝缆索(32)、竖向钢丝吊索(33)和钢丝斜拉背索(34)组成，悬索桥桥塔(31)设置在左右两个桩基础(1)之上，钢丝缆索(32)悬挂于两个悬索桥桥塔(31)之间，竖向钢丝吊索(33)的两端分别连接钢丝缆索(32)和中承式桥面系(25)，钢丝斜拉背索(34)一端锚固于悬索桥桥塔(31)，钢丝斜拉背索(34)另外一端飞燕式钢管混凝土拱桥体系(2)尾部横梁之中。

Images