一种应用于预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系

摘要

本发明公开了一种应用于预应力混凝土钢‑混凝土部分斜拉桥的结构体系。现有桥塔‑桥墩固结、桥塔‑主梁分离半漂浮体系中，随着温度变化等情况的发生，整个桥体会产生纵向位移和梁端大位移。本发明在各支墩顶面设置有不同类型、不同吨位的球型钢支座，桥塔与预应力混凝土箱梁段连接处设置一处固定球型钢支座，其余设置纵向活动球型钢支座。本发明利用纵向活动支座释放温度次内力和位移，又充分利用了固定支座承担列车制动荷载和因梁体自重巨大产生的惯性力，从而确保了梁端伸缩装置的使用寿命和高速列车的运营安全。

说明书

技术领域

本发明属于土木工程桥梁技术领域，具体涉及一种应用于预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系。

背景技术

预应力混凝土部分斜拉桥，可以方便地适应各种轨道结构，噪音问题和结构有效高度问题得到明显改善，结构的刚度也较钢桁梁明显增强，后期养护维修的工作量和工程造价大大降低，有效地降低了该区间的线路标高，节省了区间造价及总投资。

传统预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系，分为三种：桥塔-桥墩-主梁固结体系，桥塔-主梁固结、桥塔-桥墩分离体系，桥塔-桥墩固结、桥塔-主梁分离半漂浮体系。现有桥塔-桥墩固结、桥塔-主梁分离半漂浮体系中，随着温度变化等情况的发生，整个桥体会产生纵向位移和梁端大位移，严重影响了梁端伸缩装置的使用寿命和高速列车运营安全。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种应用于预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系，减少了主梁在运营荷载作用下的纵向位移，成功地优化了梁端伸缩装置，从而降低了梁端伸缩装置的工程投资，提高整个桥梁结构的结构稳定性。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种应用于预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系，包括主梁，所述主梁上方设置有两个桥塔，主梁下方对应桥塔位置处分别设置有P3号支墩和P4号支墩，所述P3号支墩左侧依次设置有P1号支墩和P2号支墩，所述P4号支墩右侧依次设置有P5号支墩和P6号支墩；

所述P1号支墩和P6号支墩顶面设置有纵向活动、横向约束的球型钢支座；

所述P2号支墩和P5号支墩顶面设置有纵向活动、横向约束、竖向可承担拉压荷载的球型钢支座；

所述P3号支墩顶面设置有纵横向均固定的球型钢支座；

所述P4号支墩顶面设置有纵向活动、横向约束的球型钢支座。

进一步，所述主梁包括预应力混凝土箱梁段和钢箱梁段，所述预应力混凝土箱梁段和钢箱梁段通过钢-混凝土结合梁段刚性连接；

进一步，所述主梁与桥塔通过钢绞线斜拉索连接；

进一步，所述钢绞线斜拉索呈扇形布置；

具体地，在所述桥塔与预应力混凝土箱梁段连接处设置一处固定球型钢支座，其余设置纵向活动球型钢支座。

本发明的有益效果：

1)本发明在各支墩顶面设置有不同类型、不同吨位的球型钢支座，利用纵向活动支座释放温度次内力和位移，又充分利用了固定支座承担列车制动荷载和因梁体自重巨大产生的惯性力，从而确保了梁端伸缩装置的使用寿命和高速列车的运营安全；

2)本发明中主梁通过各支墩顶面的球型钢支座与钢筋混凝土桥塔形成固定铰接体系，减少了整个桥梁结构的纵向位移；

3)本发明的结构体系适用于300～500m以内的预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明结构体系立面图；

图2为本发明结构体系平面布置图；

图中，1-主梁，2-纵向活动、横向约束的球型钢支座，3-纵向活动、横向约束、竖向可承担拉压荷载的球型钢支座，4-纵横向均固定的球型钢支座，5-预应力混凝土箱梁段，6-钢-混凝土结合梁段，7-钢箱梁段，8-桥塔，9-钢绞线斜拉索。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明提供一种应用于预应力混凝土钢-混凝土部分斜拉桥的结构体系，通过在桥塔处设置固定球型钢支座，靠近固定球型钢支座侧的边跨梁端可不设置小位移伸缩装置，只需在远离固定球型钢支座侧的边跨梁端设置大位移伸缩装置，有效地减少了主梁在运营荷载(制动力、温度力)作用下的纵向位移，成功地优化了梁端伸缩装置，从而降低了梁端伸缩装置的工程投资，提高整个桥梁结构的结构稳定性。

如图1、图2所示，本发明包括主梁1，主梁1包括预应力混凝土箱梁段5和钢箱梁段7，预应力混凝土箱梁段5和钢箱梁段7通过钢-混凝土结合梁段6刚性连接；

主梁1上方设置有两个桥塔8，桥塔8为钢筋混凝土结构；主梁1与桥塔8通过钢绞线斜拉索9连接，钢绞线斜拉索9呈扇形布置；钢绞线斜拉索9一端连接钢筋混凝土桥塔8，一端依次连接预应力混凝土箱梁段5、钢-混凝土结合梁段6、钢箱梁段7。

主梁1下方对应桥塔8位置处分别设置有P3号支墩和P4号支墩，P3号支墩左侧依次设置有P1号支墩和P2号支墩，P4号支墩右侧依次设置有P5号支墩和P6号支墩；P1号支墩至P6号支墩两两之间间距依次为40750m、109000mm、320000mm、109000mm、40750mm；

P1号支墩和P6号支墩顶面因承担最大约10000kN的竖向压力荷载、最小约8000kN的竖向压力荷载，故设置有纵向活动、横向约束的球型钢支座2，型号为TJGZ-12500ZX；

P2号支墩和P5号支墩顶面因承担最大约18000kN的竖向压力荷载、最小约1000kN的竖向压力荷载，为防止因施工误差等因素承担拉力荷载，故设置有纵向活动、横向约束、竖向可承担拉压荷载的球型钢支座3，型号为TJGZ-LY-20000ZX；

P3号支墩顶面因承担最大约98000kN的竖向压力荷载、最小约75000kN的竖向压力荷载，为承担运营荷载作用下引起的水平荷载，故设置有纵横向均固定的球型钢支座4，型号为TJGZ-110000GD；

P4号支墩顶面因承担最大约98000kN的竖向压力荷载、最小约75000kN的竖向压力荷载，为释放温度荷载引起的变形，故设置有纵向活动、横向约束的球型钢支座2，型号为TJGZ-110000ZX；

本发明施工方法如下：

在P1、P6号墩施工完成后，在墩顶面安装纵向活动、横向约束的球型钢支座2；

在P2、P5号墩施工完成后，在墩顶面安装纵向活动、横向约束、竖向可以承担拉压荷载的球型钢支座3；

在P3号墩梁底以下部分施工完成后，在其顶面(即桥塔8的下横梁顶面)安装纵横向均固定的球型钢支座4；

在P4号墩梁底以下部分施工完成后，在其顶面(即桥塔8的下横梁顶面)安装纵向活动、横向约束的球型钢支座2。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。