跨海大桥主塔结构及其施工方法

摘要

本发明公开一种跨海大桥主塔结构及其施工方法，属于跨海大桥工程技术领域。所述跨海大桥主塔结构包括：塔座；近墩段，所述近墩段设置于所述塔座，所述近墩段向远离所述塔座的方向呈渐扩设置，且所述近墩段在顺桥向上的相对侧壁均设置有第一凹陷部；以及远墩段，所述远墩段设置于所述近墩段的远离所述塔座的一侧，所述远墩段在自所述塔座到所述近墩段的方向上呈渐缩设置，所述远墩段在所述顺桥向上的相对侧壁均设置有第二凹陷部。本发明通过将跨海大桥主塔结构设置为依次施工的塔座、近墩段和远墩段三个部分，以降低施工难度，更利于进行持续施工，保证施工质量的同时，提高了施工效率。

说明书

技术领域

本发明涉及跨海大桥工程技术领域，特别涉及一种跨海大桥主塔结构及其施工方法。

背景技术

相关技术中，跨海大桥的主塔也称为索塔，索塔指的是悬索桥或斜拉桥支承主索的塔形构造物。常用的索塔形式沿桥纵向布置有单柱形、A形和倒Y形，沿桥横向布置有单柱形、双柱形、门式、斜腿门式、倒V形、倒Y形、A形。

平面塔常用，空间索塔以及大倾角空间类宝石形复杂线形索塔不常用，大倾角空间类宝石形复杂线形索塔的施工难度极大，常规的施工方式不能满足大倾角空间类宝石形复杂线形索塔的施工需求。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种跨海大桥主塔结构及其施工方法，旨在解决现有技术中大倾角空间类宝石形复杂线形索塔的施工效率低，施工难度大的技术问题。

为实现上述目的，根据本公开实施例的第一方面，本发明提出一种跨海大桥主塔结构，包括：

塔座；

近墩段，所述近墩段设置于所述塔座，所述近墩段向远离所述塔座的方向呈渐扩设置，且所述近墩段在顺桥向上的相对侧壁均设置有第一凹陷部；以及

远墩段，所述远墩段设置于所述近墩段的远离所述塔座的一侧，所述远墩段在自所述塔座到所述近墩段的方向上呈渐缩设置，所述远墩段在所述顺桥向上的相对侧壁均设置有第二凹陷部。

可选地，所述近墩段与所述远墩段的连接处具有向外凸起的弧形部。

可选地，所述跨海大桥主塔结构包括：装饰件，所述装饰件设置于所述远墩段远离所述塔座的一端。

可选地，在所述近墩段和所述远墩段的连接处设置有抗风支座。

可选地，所述近墩段包括：

下塔柱，所述下塔柱的一端与所述塔座连接，在自所述塔座到所述近墩段的方向上，所述下塔柱的另一端朝远离所述塔座的中轴线的方向倾斜延伸。

可选地，所述近墩段包括：两个腹板，所述腹板设置于所述第二凹陷部的侧壁，所述腹板沿所述横桥向延伸，且两个所述腹板在所述顺桥向上彼此间隔开且相对设置。

可选地，所述远墩段包括：

中塔柱，所述中塔柱的一端与所述下塔柱远离所述塔座的一端连接，在自所述塔座到所述近墩段的方向上，所述中塔柱的另一端朝靠近所述塔座的中轴线的方向倾斜延伸，所述中塔柱上形成有多个通气孔，多个所述通气孔沿纵桥向依次间隔开；

上塔柱，所述上塔柱的一端设置于所述中塔柱，所述上塔柱与所述中塔柱适配，在自所述塔座到所述近墩段的方向上，所述上塔柱的另一端朝靠近所述塔座的中轴线的方向延伸，所述上塔柱与所述中塔柱的连接处设置有第一横梁，且所述上塔柱远离所述塔座的一端沿所述横桥向设置有第二横梁；

其中，在所述中塔柱与所述下塔柱的连接处设置有第三横梁。

可选地，所述上塔柱为单箱单室的空心箱形截面结构，且所述上塔柱内设置有钢锚箱；

所述中塔柱为单箱单室的空心箱形截面结构；和/或

所述下塔柱为单箱双室的空心箱形截面结构。

根据本公开实施例的第二方面，本发明还提出一种跨海大桥主塔结构的施工方法，包括：

形成塔座；

在所述塔座上施工近墩段，所述近墩段向远离所述塔座的方向呈渐扩设置；

在所述近墩段的相对两侧设置第一凹陷部；

在所述近墩段远离所述塔座的一侧施工远墩段，所述远墩段在所述塔座至所述近墩段的方向上呈渐缩设置；

在所述远墩段的相对侧壁设置第二凹陷部。

可选地，在对所述远墩段进行施工的同时，同步进行叠合梁的施工，所述方法包括：

在所述塔座上搭设墩旁支架；

在所述墩旁支架的外侧设置临时墩；

利用所述临时墩对所述叠合梁进行施工。

本发明技术方案通过将跨海大桥主塔结构设置为依次施工的塔座、近墩段和远墩段三个部分，以降低施工难度，将索塔的拆分为三段，分别形成向远离塔座的方向呈渐扩设置的近墩段，以及在自塔座到近墩段的方向上呈渐缩设置的远墩段，使近墩段与远墩段匹配索塔的大倾角，更利于进行持续施工，保证施工质量的同时，提高了施工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明跨海大桥主塔结构的横桥向结构示意图；

图2为本发明跨海大桥主塔结构的顺桥向结构示意图；

图3为本发明第一凹陷部和第二凹陷部的示意图；

图4为本发明跨海大桥主塔结构的施工方法的流程示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后…)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

相关技术中，跨海大桥的主塔也称为索塔，索塔指的是悬索桥或斜拉桥支承主索的塔形构造物。常用的索塔形式沿桥纵向布置有单柱形、A形和倒Y形，沿桥横向布置有单柱形、双柱形、门式、斜腿门式、倒V形、倒Y形、A形。

平面塔常用，空间索塔以及大倾角空间类宝石形复杂线形索塔不常用，大倾角空间类宝石形复杂线形索塔的施工难度极大，常规的施工方式不能满足大倾角空间类宝石形复杂线形索塔的施工需求。

为此，本发明提供了一种跨海大桥主塔结构及其施工方法，通过将跨海大桥主塔结构设置为依次施工的塔座100、近墩段和远墩段300三个部分，以降低施工难度，更利于进行持续施工，且在对近墩段进行施工完成时，即可同步开始采取中塔柱以及上塔柱和叠合梁的同步施工措施，以便于叠合梁(钢梁)的施工，保证施工质量的同时，提高了施工效率。

下面结合一些具体实施方式进一步阐述本发明的构思。

本发明提出一种跨海大桥主塔结构。

参照图1、图2和图3，图1为本发明跨海大桥主塔结构的横桥向结构示意图；图2为本发明跨海大桥主塔结构的顺桥向结构示意图；图3为本发明第一凹陷部201和第二凹陷部301的示意图。

在本发明一实施例中，如图1、图2和图3所示，跨海大桥主塔结构包括：

塔座100；

近墩段200，近墩段200设置于塔座100，近墩段200向远离塔座100的方向呈渐扩设置，且近墩段200在顺桥向上的相对侧壁均设置有第一凹陷部201；以及

远墩段300，远墩段300设置于近墩段200的远离塔座100的一侧，远墩段300在自塔座100到近墩段200的方向上呈渐缩设置，远墩段300在顺桥向上的相对侧壁均设置有第二凹陷部301。

为了简化跨海大桥主塔结构(大倾角空间类宝石形复杂线形索塔)的施工难度，提升施工效率，将跨海大桥主塔结构拆分为三个部分以便于连续施工，为了便于理解，此处示出一具体实施方式；

跨海大桥主塔结构采用混凝土桥塔，主梁为钢混叠合梁。

主桥采用半漂浮体系，主梁在桥塔两侧横梁、辅助墩、边跨交接墩位置均设置双向活动支座，并在边跨部分区域设置压重。

斜拉索为双索面，采用扇形索面布置，主跨20对索，边跨10对索，全桥共80根拉索。

本桥主塔结构在横桥向采用改进的宝石型桥塔，具体而言：

在横桥向，近墩段200设置于塔座100，近墩段200向远离塔座100的方向呈渐扩设置，且近墩段200在顺桥向上的相对侧壁均设置有第一凹陷部201。

第一凹陷部201所对应的结构为，在顺桥向，近墩段200也向远离塔座100的方向呈渐扩设置。

在主塔结构的整体外观上，近墩段200上形成有与第一凹陷部201相对应的第一容纳空间，第一容纳空间具有四个沿主塔的周缘彼此间隔开且均匀分布的开口，四个开口之间通过第一容纳空间相互连通，四个开口包括第一开口、第二开口、第三开口和第四开口，第一开口和第二开口在横桥向上相对设置，第三开口和第四开口在顺桥上相对设置。

在横桥向，远墩段300设置于近墩段200的远离塔座100的一侧，远墩段300在自塔座100到近墩段200的方向上呈渐缩设置，远墩段300在顺桥向上的相对侧壁均设置有第二凹陷部301。

其中，远墩段300在顺桥向由顶部单根塔柱过渡为两根，采用混凝土塔。斜拉索在主跨梁上标准索距为10m，锚跨梁上索距为7.5m，塔上竖向索距为2.3m～0.6m。

本桥采用类似于“宝石型”的桥塔，拉索区上塔柱320扩展开来，采用双索面布置，造型取自铜凤灯造型，索塔整体效果稳重大方。结构上采用塔、墩固结方式。

其中，主塔为钢筋混凝土结构，塔身为箱形空心截面。顺桥向在拉索区下由单肢变为两肢，桥面附近顺桥向设置两道横梁，桥面以上桥塔设置两道横梁。塔顶设置有造型需要的钢塔段，采用曲线形式。索塔锚固采用钢锚箱结构型式。

桥塔采用类似于“宝石型”的主塔结构，采用海工高性能C50混凝土。混凝土索塔总高84.5m，其中桥面以上塔高61.05m，桥面以下高23.95m。

本发明技术方案通过将跨海大桥主塔结构设置为依次施工的塔座100、近墩段200和远墩段300三个部分，以降低施工难度，将索塔的拆分为三段，分别形成向远离塔座100的方向呈渐扩设置的近墩段200，以及在自塔座100到近墩段的方向上呈渐缩设置的远墩段300，使近墩段200与远墩段300匹配索塔的大倾角，更利于进行持续施工，保证施工质量的同时，提高了施工效率。

本实施例中，近墩段200与远墩段300的连接处具有向外凸起的弧形部400。

为了匹配近墩段200与远墩段300各自的弧度，使得近墩段200与远墩段300之间的过渡更加顺滑，近墩段200与远墩段300的连接处具有向外凸起的弧形部400。

本实施例中，跨海大桥主塔结构包括：装饰件(图中未示出)，装饰件设置于远墩段300远离塔座100的一端。

为了使得主塔结构具有多功能，即兼具观赏性，主塔结构的标志性，在远墩段300远离塔座100的一端设置装饰件。

本实施例中，在近墩段200和远墩段300的连接处设置有抗风支座500。

为了提升主梁(叠合梁)与主塔结构整体的抗风能力，在近墩段200和远墩段300的连接处设置有抗风支座500。

在一实施例中，近墩段200包括：

下塔柱210，下塔柱210的一端与塔座100连接，在自塔座100到近墩段200的方向上，下塔柱210的另一端朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸。

为了便于理解，此处示出一具体实施例：

下塔柱210前后设置有两根塔肢，前后两根塔肢所对应的下塔柱210在塔座100的一侧呈矩形分布，即每根下塔柱210的靠近塔座100的一端彼此间隔开，在横桥向，每根下塔柱210的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸，同时，在顺桥向，每根下塔柱210的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸。

本实施例中，近墩段200包括：两个腹板220，腹板220设置于第二凹陷部301的侧壁，腹板220沿横桥向延伸，且两个腹板220在顺桥向上彼此间隔开且相对设置。

为了保证近墩段200的自身整体结构强度，在两侧均设置有腹板220，腹板220沿横桥向延伸。

本实施例中，远墩段300包括：

中塔柱310，中塔柱310的一端与下塔柱210远离塔座100的一端连接，在自塔座100到近墩段200的方向上，中塔柱310的另一端朝靠近塔座100的中轴线的方向倾斜延伸，中塔柱310上形成有多个通气孔900，多个通气孔900沿纵桥向依次间隔开；以及

上塔柱320，上塔柱320的一端设置于中塔柱310，上塔柱320与中塔柱310适配，在自塔座100到近墩段200的方向上，上塔柱320的另一端朝靠近塔座100的中轴线的方向延伸，上塔柱320与中塔柱310的连接处设置有第一横梁600，且上塔柱320远离塔座100的一端沿横桥向设置有第二横梁700；

其中，在中塔柱310与下塔柱210的连接处设置有第三横梁800。

为了便于理解，此处示出一具体实施例：

中塔柱310设置有四根塔肢，中塔柱310与下塔柱210一一对应设置，每根中塔柱310的靠近塔座100的一端彼此间隔开，在横桥向，每根中塔柱310的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸，同时，在顺桥向，每根中塔柱310的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸。

上塔柱320左右设置有两根塔肢，上塔柱320与中塔柱310一一对应设置，每根上塔柱320的靠近塔座100的一端彼此间隔开，在横桥向，每根上塔柱320的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸，同时，在顺桥向，每根上塔柱320的另一端(远离塔座100的一端)朝远离塔座100的中轴线的方向倾斜延伸。

为保证上塔柱320、中塔柱310和下塔柱210自身结构的稳定性，上塔柱320与中塔柱310的连接处设置有第一横梁600，且上塔柱320远离塔座100的一端沿横桥向设置有第二横梁700，其中，在中塔柱310与下塔柱210的连接处设置有第三横梁800。

本实施例中，上塔柱320为单箱单室的空心箱形截面结构，且上塔柱320内设置有钢锚箱；

中塔柱310为单箱单室的空心箱形截面结构；和/或

下塔柱210为单箱双室的空心箱形截面结构。

为了便于理解，此处示出一具体实施例：

为便于施工，上塔柱320采用空心箱形断面，单箱单室。横桥向有两根上塔柱320，顺桥向在拉索区域下桥塔由单肢变为两肢。拉索区段塔柱尺寸由8.774x4m变化到7.4x4m,其中顺桥向倾斜布置，横桥向采用半径102.1m的曲线进行过渡，塔柱内设置钢锚箱。

中塔柱310和下塔柱210在顺桥向分为两肢，单肢采用空心箱形断面，中塔柱310为单箱单室，下塔柱210为单箱双室，中间设置一道2.5m的腹板220，类似墙式墩形式，横桥向塔座100内收。

此外，本发明还提出一种跨海大桥主塔结构的施工方法。

参照图4，图4为本发明跨海大桥主塔结构的施工方法的流程示意图。

在本发明一实施例中，如图4所示，跨海大桥主塔结构的施工方法包括：

S100：形成塔座100；

S200：在塔座100上施工近墩段200，近墩段200向远离塔座100的方向呈渐扩设置；

S300：在近墩段200的相对两侧设置第一凹陷部201；

S400：在近墩段200远离塔座100的一侧施工远墩段300，远墩段300在塔座100至近墩段200的方向上呈渐缩设置；

S500：在远墩段300的相对侧壁设置第二凹陷部301。

在一实施例中，在对远墩段300进行施工的同时，同步进行叠合梁的施工，方法包括：

A100：在塔座100上搭设墩旁支架；

A200：在墩旁支架的两侧设置临时墩；

A300：利用临时墩对钢混叠合梁进行施工。

为便于理解，此处示出一具体实施方式：

边跨、中跨钢梁拼装阶段：中塔柱310第二节段之后节段与钢梁同步施工，为保证塔区梁段与之后梁段施工连续、工期可控，钢梁施工时按照主塔尚未完成、不具备挂索悬拼条件考虑，墩旁支架之外顺桥向对称搭设临时墩，并利用高大钢梁梁段自身强度刚度辅助全回转吊机进行钢梁架设，桥面板滞后钢梁施工，循环作业直至边跨施工完成或跨中合龙。此时，塔座100与中塔柱310节段已浇筑，主梁钢梁梁段已批量制造。具备主梁施工的塔座上100墩旁支架、顺桥向两侧加宽加强支栈桥、水中临时墩施工条件。

本发明通过将跨海大桥主塔结构设置为依次施工的塔座100、近墩段200和远墩段300三个部分，以降低施工难度，更利于进行持续施工，且在对近墩段200进行施工完成时，即可同步开始采取中塔柱310以及上塔柱320和叠合梁的同步施工措施，以便于叠合梁(钢梁)的施工，保证施工质量的同时，提高了施工效率。

此外，本实施例中，该跨海大桥主塔结构的具体结构参照上述实施例，由于本跨海大桥主塔结构的施工方法采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。