一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構制造技術

一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構，依據蛋形曲線方程，火工煨彎加工變截面鋼管節段，頂部鋼管直徑細，底部鋼管直徑粗，施工現場焊接拼裝成型，形成變截面蛋曲線形鋼管拱肋，吊裝蛋曲線形鋼管拱肋就位，在鋼管內灌注高強混凝土，形成鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔。將左右兩個向外傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔就位于斜拉橋基礎之上，在橋塔塔頂安裝空間斜拉纜索網和斜拉扭背索網，采用懸臂施工方法安裝橋面加勁梁，直到橋面合攏，形成一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋。相比于尖尖塔頂的鋼管混凝土拋物線拱形橋塔，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔造型獨特優美，拱腳收攏，減少了基礎尺寸，頂部寬闊，空間斜拉索發散布置，景觀效果更佳，布置空間纜索更加方便。

【技術實現步驟摘要】
一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構
本專利技術屬于橋梁工程領域，涉及一種斜拉橋結構的建造技術，尤其涉及一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構。
技術介紹
隨著斜拉橋設計施工技術的進步，隨著斜拉橋景觀性要求的提高，斜拉橋橋塔的結構形式呈現多樣化。拋物線拱形橋塔是斜拉橋橋塔結構的重大改進，拋物線拱形橋塔造型漂亮，深受工程師喜愛，其運用越來越廣泛，但是，拋物線拱形橋塔也存在著一些不足之處。其一，拋物線拱形橋塔拱腳底部兩腿之間距離分開過大，兩腿不收攏，導致支撐橋面的連系梁跨徑過大，導致橋塔基礎面積增加。其二，拋物線拱形橋塔頂部是高高尖尖形狀，拋物線拱形橋塔結構的空間斜拉纜索不能有效地散開布置，空間斜拉纜索景觀效果不明顯，影響了拋物線拱形橋塔斜拉橋結構的景觀效果。針對斜拉橋的拋物線拱形橋塔的改進需求，依據蛋形曲線方程，采用火工煨彎制作工藝，彎曲變截面鋼管節段，拼裝焊接成型，鋼管內灌注高強混凝土，形成鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔，其造型漂亮美觀，蛋曲線拱形橋塔拱腳腿部收攏，減少了拱腳處連系梁跨度，減少了橋塔基礎的面積，蛋曲線拱形橋塔頂部寬闊，三維空間纜索的景觀效果更佳，散開的空間斜拉纜索結構體系大幅度提高了超大跨徑斜拉橋的空間剛度，增強了空間纜索斜拉橋的顫振抗風穩定性。由于城市建設用地緊張，城市斜拉橋通常采用短邊跨斜拉橋結構方案，短邊跨斜拉橋中間跨徑大，兩邊跨徑小，短邊跨斜拉橋的邊跨通常需要施加配重處理，短邊跨斜拉橋的橋塔通常采用傾斜式斜拉橋橋塔形式，依靠傾斜塔身的自重力矩來平衡非對稱短邊跨斜拉橋的傾覆力矩，從而可以減少邊跨配重材料的數量。鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔尤其適合城市短邊跨斜拉橋的傾斜橋塔結構需求，蛋曲線拱形鋼管混凝土傾斜橋塔吊裝施工快捷，結構抗震性能好，蛋曲線拱形橋塔頂部寬闊，三維空間纜索的景觀效果更佳，可在短邊跨斜拉橋的邊跨和傾斜橋塔之間可以形成漂亮的空間扭背索造型，其景觀效果明顯突出。
技術實現思路
技術問題：依據蛋形曲線方程，采用火工煨彎工藝彎曲變截面鋼管，鋼管內灌注混凝土，形成鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔，其拱腳腿部收攏，橋塔頂部寬闊，造型漂亮美觀，塔頂頂部散開布置的三維空間纜索的景觀效果更佳，在兩岸邊跨和傾斜橋塔之間可形成漂亮的空間扭背索造型，新型橋塔尤其適合傾斜橋塔的短邊跨斜拉橋。技術方案：本專利技術的一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構，包括橋塔基礎、鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔、空間斜拉纜索網、斜拉扭背索網、橋面加勁梁、橋塔拱腳連系梁和斜拉橋邊墩，其特征在于：左右兩個向外傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔設置在短邊跨斜拉橋的基礎之上，空間斜拉纜索網的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔拱頂的內側，斜拉扭背索網的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔拱頂的外側，橋面加勁梁穿過左右兩個傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的洞口，中間橋面加勁梁的梁段支承在左右兩個橋塔拱腳連系梁之上，橋面加勁梁的兩端支承在左右兩個斜拉橋邊墩之上，空間斜拉纜索網的下端斜拉拽住橋面加勁梁的中間跨梁段，斜拉扭背索網的下端斜拉拽住橋面加勁梁的邊跨梁段。其中，所述的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的幾何形心曲線為蛋形曲線，拱腳收攏，頂部寬闊，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔由光滑連接的多節段變截面曲線形鋼管焊接而成，其頂部鋼管直徑細，底部鋼管直徑粗，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔外部為變截面蛋曲線形鋼管，其內部密實填充高強度混凝土材料。其中，所述的斜拉扭背索網分散布置在短邊跨斜拉橋的兩岸邊跨和傾斜狀鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔之間，在斜拉扭背索網之中，下端錨固在邊跨最外側的斜拉索上端錨固連接到鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔最低處，下端錨固在邊跨最內側的斜拉索上端錨固連接到鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔最高處，其余斜拉扭背索網的斜拉索內插布置，斜拉扭背索網呈現扭曲狀。本專利技術的一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構的施工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：第一步：依據地質地形、地貌條件要求，進行短邊跨斜拉橋的橋位選址，施工橋塔基礎和斜拉橋邊墩；第二步：依據蛋形曲線方程，采用火工煨彎制作工藝，彎曲變截面鋼管節段，運輸到施工現場，焊接拼裝成型，吊裝蛋曲線鋼管拱肋就位，采用臨時支撐架固定蛋曲線鋼管拱肋；第三步：蛋曲線鋼管拱肋的鋼管內灌注高強混凝土，形成鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔，在拱腳處，安裝橋塔拱腳連系梁；第四步：在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的頂部懸掛空間斜拉纜索網和斜拉扭背索網，采用懸臂施工方法安裝橋面加勁梁，直到合攏第五步：拆除臨時支撐架，安裝欄桿和路燈，進行橋面鋪裝，形成鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋，運營使用。蛋形曲線是數學上的一個重要的幾何曲線，蛋曲線是運用在數學、繪圖、美術的勻稱光滑的曲線，鴨蛋勻稱光滑的曲線是它的魅力所在。直到現代，數學家才找到蛋曲線的數學方程，終于解開了蛋曲線作圖這個困惑幾代人的難題。如今，造型為蛋形的汽車、飛艇、橋梁、隧道、體育館、音樂廳和其他建筑物，在世界各地都可以看到，它們完美地實現了科學與文化、科學與藝術、科學與美學的結合。相比于塔頂尖尖的鋼管混凝土拋物線拱形橋塔，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔承壓受力的結構性能更合理，橋塔造型獨特優美，其拱腳收攏，減少了基礎尺寸，其頂部寬闊，空間斜拉索發散布置，景觀效果更佳。蛋形曲線的數學方程如下：式中：x、y為坐標軸尺寸a為蛋寬度參數；b為蛋高度參數k為蛋形狀參數變截面鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔受力性能優良，工業化生產制作方便，現場拼裝施工快捷，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的空間纜索斜拉橋結構將成為一道亮麗的風景線，具有造型漂亮、結構簡潔、施工方便、跨越能力大和抗風穩定性好等優點，尤其用于適合城市景觀斜拉橋結構。有益效果：本專利技術與現有技術相比，具有以下優點：傳統的門式橋塔斜拉橋結構的構造簡單、施工方便，但是，其造型不漂亮，影響了斜拉橋的景觀效果。現有的拋物線拱形橋塔斜拉橋結構造型比較漂亮，但是，由于拋物線拱曲線的幾何特點是拱腳趴開距離太大和拱頂部位高高尖尖形狀，拋物線拱形結構或多或少存在一些不足之處。拋物線拱形橋塔結構兩個拱腿之間距離趴開過大，兩腿不收攏，增加了拱腳支座處支撐橋面加勁梁的連系梁跨度，同時增加了基礎面積。拋物線拱形橋塔結構的塔頂高高尖尖形狀，在塔頂處空間斜拉索網過于集中布置，不能有效散開分散布置，導致空間斜拉纜索網的景觀效果不突出，影響了拋物線拱形橋塔斜拉橋景觀效果。針對拋物線拱形橋塔斜拉橋結構的不足之處，依據蛋形曲線方程，改進為鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔結構，蛋曲線拱形橋塔造型非常漂亮，蛋曲線拱形橋塔的頂部寬闊，寬闊頂部布置的空間斜拉纜索可以完美地散開，景觀效果非常明顯，相比于拋物線拱形橋塔斜拉橋，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的空間纜索網的景觀性更佳。蛋曲線拱形橋塔的兩條拱腿收攏，相比于拋物線拱形橋塔斜拉橋，鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔減少了拱腳支座處的支撐連系梁本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構，包括鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)、空間斜拉纜索網(3)和斜拉扭背索網(4)，其特征在于：左右兩個向外傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)設置在短邊跨斜拉橋的基礎(1)之上，空間斜拉纜索網(3)的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)拱頂的內側，斜拉扭背索網(4)的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)拱頂的外側，橋面加勁梁(5)穿過左右兩個傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)的洞口，中間橋面加勁梁(5)的梁段支承在左右兩個橋塔拱腳連系梁(6)之上，橋面加勁梁(5)的兩端支承在左右兩個斜拉橋邊墩(7)之上，空間斜拉纜索網(3)的下端斜拉拽住橋面加勁梁(5)的中間跨梁段，斜拉扭背索網(4)的下端斜拉拽住橋面加勁梁(5)的邊跨梁段。/n

【技術特征摘要】
1.一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔的短邊跨斜拉橋結構，包括鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)、空間斜拉纜索網(3)和斜拉扭背索網(4)，其特征在于：左右兩個向外傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)設置在短邊跨斜拉橋的基礎(1)之上，空間斜拉纜索網(3)的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)拱頂的內側，斜拉扭背索網(4)的上端分散錨固在鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)拱頂的外側，橋面加勁梁(5)穿過左右兩個傾斜的鋼管混凝土蛋曲線拱形橋塔(2)的洞口，中間橋面加勁梁(5)的梁段支承在左右兩個橋塔拱腳連系梁(6)之上，橋面加勁梁(5)的兩端支承在左右兩個斜拉橋邊墩(7)之上，空間斜拉纜索網(3)的下端斜拉拽住橋面加勁梁(5)的中間跨梁段，斜拉扭背索網(4)的下端斜拉拽住橋面加勁梁(5)的邊跨梁段。


2.根據權利要求1所述的一種鋼管混凝土蛋曲線拱形橋...

【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