本發明專利技術提供一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋，采用四根單葉雙曲面狀變截面鋼管拱形拱肢構成提籃拱狀四肢空間桁架拱肋，減少拱頂處截面尺寸，增加拱腳處截面尺寸，減輕了跨中節段的吊裝施工重量，增加了超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋的穩定性。借鑒體外預應力加固理念，以飛燕式鋼管混凝土拱橋為主體，自錨懸索橋為輔助，兩套吊索體系協同工作，優勢互補，懸索橋橋塔上的斜向背索錨固于飛燕式鋼管混凝土拱橋的尾部橫梁之中，自錨懸索體系對樁基礎的拉力與飛燕式鋼管混凝土鋼管混凝土拱橋對樁基礎的推力兩者平衡。新型組合橋梁具有施工方便、跨越能力大、經濟性好、剛度大、承載力高、外觀漂亮和耐久性好等優點。
【技術實現步驟摘要】
一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋
本專利技術屬于橋梁工程領域，涉及一種鋼管混凝土拱橋的建造技術，尤其涉及一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋。
技術介紹
飛燕式鋼管混凝土拱橋的造型美觀，深受人們的喜愛，飛燕式拱橋是兩邊帶懸臂半跨的中承式鋼管混凝土系桿拱橋，通過錨固于兩邊跨端部的拉索來平衡主跨大部分推力，也稱自平衡式或自錨式拱橋。隨著飛燕式鋼管混凝土拱橋跨度的增加，拱橋自重不斷增加，導致結構內力大幅度增加，導致節段吊裝施工困難，導致拱橋結構穩定性顯著下降，建造更大跨徑的飛燕式鋼管混凝土拱橋將具有較大的風險。自錨懸索橋的上部結構包括：主梁、主纜、吊桿、主塔四部分，傳力路徑為：橋面重量、車輛重量等豎向荷載通過吊桿傳至主纜承受，主纜承受拉力，而主纜錨固在梁端，將水平力傳遞給主梁，主梁受壓。自錨懸索橋不需要修建大體積的錨碇，可以利用主纜水平分力為加勁梁提供壓應力，因而加勁梁可采用普通鋼筋混凝土結構，節省預應力費用，自錨懸索橋造型美觀，深受人們的喜愛。鋼管混凝土拱橋對拱橋基礎產生巨大的推力，自錨懸索橋對錨碇基礎產生巨大的拉力，可以思考兩種橋型混合，飛燕式鋼管混凝土拱橋的推力和自錨懸索橋的拉力互相平衡，改善橋梁基礎工作性能。借鑒體外預應力加固理念，以飛燕式鋼管混凝土拱橋為主體，自錨懸索橋為輔，在基礎位置增設懸索橋橋塔，安裝自錨懸索體系，協助承擔橋面荷載，巧妙運用飛燕式鋼管混凝土拱橋和自錨懸索橋各自優點，使得自錨懸索體系對基礎的拉力與飛燕式鋼管混凝土鋼管混凝土拱橋對基礎的推力兩者平衡，兩者協同工作，優勢互補，形成一種施工方便、跨越能力大、經濟性好、剛度大、承載力高、外觀漂亮、抗震性能強和耐久性好的超大跨徑自平衡組合橋梁。
技術實現思路
技術問題：借鑒體外預應力加固理念，以飛燕式鋼管混凝土拱橋為主體，以自錨懸索橋為輔助，自錨懸索體系斜向背索錨固于飛燕拱橋的尾部橫梁之中，自錨懸索體系對基礎的拉力與飛燕式鋼管混凝土鋼管混凝土拱橋對基礎的推力兩者平衡，形成一種超大跨徑自平衡組合橋梁。技術方案：本專利技術的一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋，包括樁基礎、飛燕式鋼管混凝土拱橋體系和自錨懸索橋體系三部分，其特征在于：飛燕式鋼管混凝土拱橋體系和自錨懸索橋體系放置在左右兩個樁基礎之上，自錨懸索橋體系位于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系的上方，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系和自錨懸索橋體系懸吊相同的橋面系，自錨懸索橋體系的斜向背索錨固于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系的尾部橫梁之中，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系對樁基礎的推力和自錨懸索橋體系對樁基礎的拉力兩者相互抵消，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系的端部設置門形支撐柱。優選地，所述的飛燕式鋼管混凝土拱橋體系由提籃狀四肢空間桁架拱肋、半跨副拱肋、K形風撐、預應力水平系桿、中承式橋面系、拱橋吊桿和立柱組成，提籃狀四肢空間桁架拱肋的內部包括四根呈提籃拱形狀的單葉雙曲面狀變截面鋼管拱肢，從拱腳到橋面系的節段，提籃狀四肢空間桁架拱肋的外部四周包覆鋼腹板，從橋面系到拱頂的節段，提籃狀四肢空間桁架拱肋的四周設置鋼管腹桿，提籃狀四肢空間桁架拱肋擱置在左右兩個樁基礎之間，左右兩個樁基礎的外側分別設置一個半跨副拱肋，在兩榀提籃狀四肢空間桁架拱肋之間設置若干K形風撐，預應力水平系桿錨固于左右兩個半跨副拱肋的端部橫梁之中，在提籃狀四肢空間桁架拱肋跨中區段設置拱橋吊桿，拱橋吊桿吊緊拱橋跨中區域的中承式橋面系，在提籃狀四肢空間桁架拱肋兩端支座區域和半跨副拱肋之上設置立柱，立柱支撐拱橋支座區域的中承式橋面系的節段。優選地，所述的自錨懸索橋體系由懸索橋橋塔、鋼絲纜索、豎向鋼絲吊索和鋼絲斜拉背索組成，懸索橋橋塔設置在左右兩個樁基礎之上，鋼絲纜索懸掛于兩個懸索橋橋塔之間，豎向鋼絲吊索的兩端分別連接鋼絲纜索和中承式橋面系，鋼絲斜拉背索一端錨固于懸索橋橋塔，鋼絲斜拉背索另外一端飛燕式鋼管混凝土拱橋體系尾部橫梁之中。所述的種帶有自錨空間懸索的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋的施工方法，該方法包括以下步驟：第一步：根據地質地形、地貌條件及通航要求，進行大橋的橋址選擇，開挖基坑，施工樁基礎和懸索橋橋塔，澆筑門形支撐柱；第二步：在預制工廠，利用卷筒機器將扇形鋼板卷成為錐形鋼管節段，采用火工煨彎工藝彎成錐形鋼管彎曲節段，多個錐形鋼管彎曲節段拼裝成為單葉雙曲面狀變截面鋼管拱肢，將四根單葉雙曲面狀變截面鋼管拱肢呈提籃拱布置，在四根拱肢之間焊接鋼管腹桿，并在拱腳到橋面系的節段外部四周焊接鋼腹板，形成提籃狀四肢空間桁架拱肋；第三步：利用腳手架胎模，澆筑鋼筋混凝土矩形截面的半跨副拱肋，利用懸索橋橋塔，纜索吊裝提籃狀四肢空間桁架拱肋節段，安裝K形風撐，吊裝合攏后，灌注管內混凝土；第四步：安裝預應力水平系桿，預應力水平系桿錨固于左右兩個半跨副拱肋的端部橫梁之中；第五步：安裝拱橋吊桿，施工立柱，吊裝中承式橋面系，形成飛燕式鋼管混凝土拱橋體系；第六步：安裝鋼絲纜索于兩個懸索橋橋塔之間，安裝鋼絲斜拉背索，鋼絲斜拉背索一端錨固于懸索橋橋塔，鋼絲斜拉背索另外一端錨固于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系尾部橫梁之中，安裝豎向鋼絲吊索，豎向鋼絲吊索兩端分別連接鋼絲纜索和中承式橋面系，形成鋼絲自錨懸索橋體系；第七步：調節拱橋吊桿和豎向鋼絲吊索的拉力，調整飛燕式鋼管混凝土拱橋體系和自錨懸索橋體系的內力；第八步：安裝欄桿，制作橋面觀光平臺，攤鋪瀝青混凝土路面，通車運營。飛燕式鋼管混凝土拱橋是依靠預應力纜索水平系桿的張拉力平衡主拱推力，由于水平系桿鋼絞線的預應力損失，水平系桿的張拉力下降導致拱橋橋墩有一定的不平衡水平推力，引起地基土的變形，橋墩水平變位在主拱內產生的附加彎矩。成橋后，由于預應力纜索水平系桿的張拉力維持不變，在二期恒載和活荷載作用下，飛燕式鋼管混凝土拱橋橋墩產生的不平衡水平推力，引起地基土的變形，橋墩水平變位在拱橋樁基礎內產生的附加彎矩，導致拱橋樁基礎承載力下降。隨著飛燕式鋼管混凝土拱橋跨度的增加，拱橋自重不斷增加，導致結構內力大幅度增加，導致節段吊裝施工困難，導致拱橋結構穩定性顯著下降。以上原因，導致飛燕式鋼管混凝土拱橋跨度停止在500米左右，建造更大跨徑的飛燕式鋼管混凝土拱橋將具有較大的風險，鋼管混凝土拱橋的進一步發展出現瓶頸現象。自錨懸索橋的主纜直接錨固在加勁梁上，主梁承受了巨大的軸向力，導致橋面系加勁梁截面尺寸增加，增加造價；自錨懸索橋是一般采用“先梁后纜”的支架施工，影響通航，施工周期長，并且纜索支承系統的體系轉換的施工工藝復雜。以上原因，導致自錨懸索橋跨度停止在500米左右，建造更大跨徑的自錨懸索橋性價比較低，自錨懸索橋的進一步發展出現瓶頸現象。在超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋基礎上，以飛燕式鋼管混凝土拱橋為主體，增設懸索橋橋塔，自錨空間纜索協助承擔橋面荷載，自錨空間懸索的拉力與飛燕式鋼管混凝土鋼管混凝土拱橋的推力兩者平衡，二者混合橋型，協同工作，優勢互補。飛燕式鋼管混凝土拱橋和自錨懸本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋，包括樁基礎(1)、飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)三部分，其特征在于：飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)放置在左右兩個樁基礎(1)之上，自錨懸索橋體系(3)位于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的上方，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)懸吊相同的橋面系，自錨懸索橋體系(3)的斜向背索錨固于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的尾部橫梁之中，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)對樁基礎(1)的推力和自錨懸索橋體系(3)對樁基礎(1)的拉力兩者相互抵消，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的端部設置門形支撐柱(4)。/n
【技術特征摘要】
1.一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋，包括樁基礎(1)、飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)三部分，其特征在于：飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)放置在左右兩個樁基礎(1)之上，自錨懸索橋體系(3)位于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的上方，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)和自錨懸索橋體系(3)懸吊相同的橋面系，自錨懸索橋體系(3)的斜向背索錨固于飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的尾部橫梁之中，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)對樁基礎(1)的推力和自錨懸索橋體系(3)對樁基礎(1)的拉力兩者相互抵消，飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)的端部設置門形支撐柱(4)。
2.根據權利要求1所述的一種帶有自錨懸索體系的超大跨徑飛燕式鋼管混凝土拱橋，其特征在于：所述的飛燕式鋼管混凝土拱橋體系(2)由提籃狀四肢空間桁架拱肋(21)、半跨副拱肋(22)、K形風撐(23)、預應力水平系桿(24)、中承式橋面系(25)、拱橋吊桿(26)和立柱(27)組成，提籃狀四肢空間桁架拱肋(21)的內部包括四根呈提籃拱形狀的單葉雙曲面狀變截面鋼管拱肢(211)，從拱腳到橋面系的節段，提籃狀四肢空間桁架拱肋(21)的外部四周包覆鋼腹板(212)，從橋面系到拱頂的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐文平，
申請(專利權)人：徐文平，
類型：新型
國別省市：江蘇;32
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