一种组合线形承重缆索的悬索桥及其施工方法

摘要

本发明涉及一种组合线形承重缆索的悬索桥，由行车道梁、桥塔、锚碇、承重缆索、吊索组成，承重缆索由两根主缆构成，两根主缆在桥塔和锚固点之间某处设主缆变位拉杆，桥塔至变位拉杆之间的主缆是平行的，变位拉杆与锚固点之间的主缆是变间距的曲线形状；吊索以不同的斜度连接主缆和加劲梁的两侧；其施工方法中有主缆平面定位的过程；本发明可使悬索桥吊索倾角增大，使行车道梁与一部分吊索组成接近三角形的结构，增强桥梁稳定性。

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁结构及施工方法，具体说涉及一种组合线形承重缆索的悬索桥及其施工方法。

背景技术

悬索桥是一种大跨径桥梁。公知的悬索桥结构由桥塔、锚碇、承重缆索、行车道梁和吊索构成，承重缆索呈竖向曲线，两端固定在锚碇上，由吊索连接承重缆索和行车道梁。这种结构用于大跨径时，横向稳定性不足，故杨咏昕、葛耀君、项海帆在“改善大跨度悬索桥抗风稳定性能的探索”提到较为经济、有效的方法是：主缆居中，与吊索和加劲梁组成三角形，如图1所示，但由于考虑到保证交通净空的必要无法在跨中将主缆同桥面作刚性连接（即中央扣）。

 罗喜恒、肖如诚、项海帆在“空间缆索悬索桥的主缆线形分析”一文中提供了一种中跨承重缆索具有水平曲线形状的悬索桥，如图2所示，这种两根主缆分离、具有水平曲线形状的承重缆索可以提供横向拉力，从而增加横向稳定性，但是吊索倾角小，为行车道梁提供的横向稳定性小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种悬索桥结构，利用靠近且平行的主缆线形与水平曲线线形组合形式，增大吊索倾角，增强桥梁稳定性，并且满足保证交通净空需要；提供该种悬索桥结构的施工方法。

 本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种组合线形承重缆索的悬索桥，由行车道梁、桥塔、锚碇、承重缆索、吊索组成，其特点是：承重缆索由两根主缆构成，分别放置处于桥塔顶部且距离小于加劲梁宽度的两个索鞍上，两端锚固于锚碇上或者锚固于边跨的行车道梁上，承重缆索中部锚固在中跨跨中行车道梁的两侧；两根主缆在桥塔和锚固点之间某处设主缆变位拉杆，桥塔至变位拉杆之间的主缆是平行的，变位拉杆与锚固点之间的主缆是变间距的曲线形状；吊索以不同的斜度连接主缆和加劲梁的两侧。

为了保证结构对横向稳定更加有效，同一桥塔上的两个索鞍间距应尽量缩小，但应留出主缆安装、紧缆和缠丝保护的施工操作空间，净距大于1.0米。

所述主缆变位拉杆由两个套箍和一根以上的拉杆组成，拉杆长度略小于桥塔上两个索鞍的距离，使变位拉杆与桥塔之间的主缆保持平行，拉杆的两端分别连接两个套箍，套箍的内腔与主缆的截面形状吻合；或者所述主缆变位拉杆是一组套箍，套箍的内腔与两根并行主缆的截面吻合。

变位拉杆设置的位置考虑以下因素：a变位拉杆之间的承重缆索的位置不可侵占行车道梁上用于交通通行的空间；b变位拉杆尽量靠近跨中，使平行段的主缆能尽量长，给较多的吊索提供大的倾角，从而增加行车道梁的稳定性。

所述主缆之间设有一些撑杆，撑杆上有套箍，套箍固定在主缆上，通过撑杆长度控制主缆的间距；也可以在索夹之间设杆件，与索夹共同构成撑杆。撑杆的设置位置避免影响交通净空。

所述组成承重缆索的两根主缆可以分别是两根以上的缆索组成的缆索束，缆索束的缆索之间用夹具相连，夹具上有吊索的吊点，可使吊索顶端连接在夹具上。

在中跨跨中，承重缆索与行车道梁的锚固通过以下方式实现：在主缆上设套箍，起到夹紧和保护作用；在行车道梁和套箍之间设连接件，连接件与行车道梁组成稳定的三角形结构。

上述套箍上设有紧固件，利用紧固件将套箍固定在承重缆索上。

本发明的上述结构的实施方法，与常规的平行主缆悬索桥不同，需增加主缆平面定位的措施，包括以下步骤：

步骤一：以索鞍为控制点，平行架设两主塔之间的2根主缆。主缆架设完成后，处于平行自由悬垂状态，平行段的主缆已经处在预定的平面位置，在以后的施工过程中不再平移，仅竖向位置有变化。主缆安装的高程通过计算确定，需要考虑后续施工中的各种影响，使最终的高程符合预定值；

步骤二：安装变位拉杆，安装索夹；

步骤三：将跨中变位拉杆之间的主缆顶开到预定位置，并在主缆之间安装临时支撑杆进行定位；在此过程中由于变位拉杆的作用，桥塔与变位拉杆之间的平行段主缆平面位置不改变；而在此过程后变位拉杆之间的主缆平面线形已经达到成桥后的状态，在以后的施工中基本不变化；

步骤四：安装撑杆，安装吊索；

步骤四：吊装行车道梁，使吊索和行车道梁连接。

本发明的有益结果是，上述组合线形承重缆索的悬索桥结构可使吊索倾角增大，使行车道梁与一部分吊索组成接近三角形的结构，增强桥梁稳定性，同时能满足交通净空的需要；上述实施方法能方便地施工该悬索桥结构，实现结构的功能。

附图说明

图1是已有技术中的悬索桥的三角形断面结构示意图；

图2 是已有技术中悬索桥平面曲线主缆结构立体示意图；

图3是本发明的实施结构平面示意图；

图4 是本发明的实施结构断面示意图；

图5是本发明的承重缆索在跨中的中间点锚固实施结构示意图；

图6是本发明的变位拉杆的第一种实施结构示意图；

图7是本发明的撑杆的实施结构示意图；

图8是本发明的变位拉杆的第二种实施结构示意图。

附图标记：1.桥塔；2.承重缆索；3.行车道梁；4.锚碇；5.吊索；21撑杆；22.连接件；24.变位拉杆；241.套箍；242.拉杆；243.挡板。

具体实施方式

实施例1：

如图3、图4所示，本发明的组合线形承重缆索的悬索桥，由桥塔（1）、承重缆索（2）、行车道梁（3）、锚碇（4）、吊索（5）构成，承重缆索由两根主缆构成，分别放置在桥塔（1）顶部的两个索鞍上，索鞍间距小于行车道梁宽度且大于2米，承重缆索两端锚固于锚碇（4）上，承重缆索在中跨的中部锚固在中跨的行车道梁（3）两侧，两根主缆在桥塔（1）和中跨跨中锚固点之间处设主缆变位拉杆（24），桥塔至变位拉杆之间的主缆是平行的，两根主缆之间设有撑杆（21）；其中，撑杆（21）上有套箍（241），通过拉杆（242）的长度控制主缆间距，根据结构整体稳定性和受力要求通过计算确定拉杆（242）的强度和数量。

如图5所示，承重缆索在中跨跨中的锚固是在承重缆索（2）的中部设套箍（241），在行车道梁（3）和套箍之间设连接件（22），与行车道梁（3）组成稳定的三角形结构。

如图6所示，变位拉杆（24）由两个套箍（241）和两根拉杆（242）组成，拉杆长度略小于桥塔上两个索鞍的间距减去一根主缆直径的长度，使承重缆索的两根主缆保持平行，在拉杆（242）的两端分别连接两个套箍（241），套箍的内腔与主缆的截面形状吻合。

如图7所示，撑杆（21）由两个套箍（241）和一根拉杆（242）组成，拉杆长度略小于主缆的净距，在拉杆（242）的两端分别连接两个套箍（241），套箍的内腔与主缆的截面形状吻合。

上述套箍（241）上设有紧固件，利用紧固件将套箍（241）固定在承重缆索（2）上。

上述结构的施工方法，与常规的平行主缆悬索桥不同，包括以下步骤：

步骤一：以索鞍为控制点，平行架设两主塔之间的2根承重缆索（2）。架设完成后，平行段的主缆已经处在预定的平面位置，在以后的施工过程中不再平移，仅竖向位置有变化。主缆安装的高程通过计算确定，需要考虑后续施工中的各种影响，使最终的高程符合预定值；

步骤二：安装变位拉杆（24）；

步骤三：将跨中变位拉杆（24）之间的主缆顶开到预定位置，并在主缆之间安装临时支撑杆进行定位；

步骤四：安装索夹和撑杆（21），安装吊索（5）；

步骤四：吊装行车道梁（3），使吊索和行车道梁连接。

实施例2：

如图8所示，本发明的变位拉杆由两个挡板（243）和两根拉杆（242）组成，拉杆（242）的两端分别连接两个挡板（243），挡板（243）的内侧面与主缆接触，其表面与相应位置的主缆外形吻合，拉杆长度以保持两根主缆在桥塔和变位拉杆之间平行为准，根据结构整体稳定性和受力要求通过计算确定拉杆（242）和挡板（243）的强度。在部分索夹之间设刚性杆件，与索夹共同构成撑杆。

上述实施例为本发明的具体实施方式，仅用于说明本发明，而非用于限制本发明。