一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构及施工方法技术

本发明专利技术涉及一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，包括地锚箱、背索、斜塔、桥台、桩基、主索、主梁及辅助墩，所述主梁架设于桥台与辅助墩之间，所述斜塔设于桥台上，斜塔正面经主索与主梁悬拉连接，斜塔背面经背索与地锚箱悬拉连接，所述桩基由设于桥台底部的斜桩与直桩组成。该有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构的构造简单，斜桩与直桩不仅起到竖向支承上部结构的作用，同时能有效抵消主跨的不平衡水平力，提高了独斜塔斜拉桥的整体稳定性，同时也可以提高其纵、横向的抗震性能，设计合理，施工方便。

Structure and construction method of a single pylon cable stayed bridge with an effective balance of horizontal force of main span

The present invention relates to a cable-stayed bridge structure with single cable tower, which effectively balances horizontal force of main span, including ground anchor box, back cable, inclined tower, abutment, pile foundation, main cable, main beam and auxiliary pier. The main beam is erected between abutment and auxiliary pier, the inclined tower is located on abutment, the front of the inclined tower is suspended by main cable and main beam, and the back of the inclined tower is suspended by main cable. The back cable is connected with the anchor box, and the pile foundation is composed of a diagonal pile and a vertical pile arranged at the bottom of the abutment. The structure of the single-pylon cable-stayed bridge which effectively balances the horizontal force of the main span is simple. The diagonal pile and the vertical pile not only play the role of supporting the superstructure vertically, but also can effectively counteract the unbalanced horizontal force of the main span, improve the overall stability of the single-pylon cable-stayed bridge, and also improve its longitudinal and transverse seismic performance. Reasonable and convenient for construction.

【技术实现步骤摘要】
一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构及施工方法
本专利技术涉及一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构及施工方法，属于桥梁领域。
技术介绍
斜拉桥是由斜拉索、主梁和索塔三部分组成的一种高次超静定缆索承重体系桥梁，主梁以受压或受弯为主，斜拉索以受拉为主，索塔以受压为主。斜拉桥以其跨越能力大、外观优美及结构新颖等优点已成为最受工程界和研究者关注的桥型之一，斜拉桥可分为独塔斜拉桥与多塔斜拉桥，而独塔斜拉桥则桥塔只有一个，由于其经济性和技术性比较好，在中小跨径桥梁中具有较强的竞争力。此外，独斜塔斜拉桥作为一种新颖的结构体系桥梁，其受力比独直塔斜拉桥更加复杂，从而也决定了它们在结构设计上的差异，合理的结构体系不仅能使得斜拉桥更好的承载，其外形也更加美观。常规的直塔斜拉桥（独塔或多塔）往往存在着边跨梁和主跨梁，此时背索力和主索力在主梁内的水平向分力和主梁轴力在塔墩梁交界处平衡，背索力和主索力沿主塔竖直方向的分力与主塔自重三者合力沿着塔轴线方向传递至桥墩和桩基础，此斜拉桥一般桥墩较高，基础为竖直桩基础且仅为竖向承载，受力较为简单，外形不如斜塔斜拉桥美观。而斜塔斜拉桥一般只有单个桥塔，且只设置主跨索，主跨索力与斜塔自重二者合力沿着斜塔轴线方向传递，主跨索力在主梁内的水平分力和主梁轴力将沿着主梁轴线方向传递，并在塔墩梁固结处进行平衡，然而斜塔斜拉桥主跨内的水平力往往较大，无法完全平衡，主跨内将存在不平衡水平力，此时桥台需做得很大，以抵抗不平衡水平力的剪切作用，避免桥梁的倾覆，并在桥台下部设置竖直桩基础，或边跨侧设置一小段主梁，通过边跨侧主梁轴力以抵消主跨的不平衡水平力，此时桥墩较矮，墩底设置竖直桩基础仅为竖向承载，这两种斜塔斜拉桥结构不仅大大地增加了工程量，且并未发挥出该体系外观优美的特点。随着设计理论的成熟和施工技术水平的提高，工程师不断突破传统，大胆尝试，开拓创新，越来越追求结构体系的合理及外观的优美，对于全地锚式单跨独斜塔斜拉桥体系就是其中一种，该体系外观优美，结构新颖，目前国内修建极少，为了更好地解决主跨不平衡水平力的问题，推进该结构体系的大量应用，寻求更加合理的受力体系是至关重要的。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构及施工方法，不仅结构简单，而且便捷高效。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，包括地锚箱、背索、斜塔、桥台、桩基、主索、主梁及辅助墩，所述主梁架设于桥台与辅助墩之间，所述斜塔设于桥台上，斜塔正面经主索与主梁悬拉连接，斜塔背面经背索与地锚箱悬拉连接，所述桩基由设于桥台底部的斜桩与直桩组成。优选的，所述地锚箱埋置于土体内，土体与地锚箱顶面平齐。优选的，所述背索两端分别锚固于地锚箱和斜塔内，所述主索的两端分别与斜塔和主梁固连。优选的，所述斜塔向边跨倾斜18°-24°。优选的，所述桩基和桥台均埋置于土体内，所述桩基中的斜桩轴线与竖直线夹角为20°。优选的，所述桥台与斜塔、桩基及主梁固结，所述主梁端部与所述的辅助墩简支。优选的，所述斜桩靠近地锚箱侧，直桩靠近主梁侧。优选的，所述斜桩与直桩均沿着主梁的宽度方向均布有五个。一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构的施工方法，按以下步骤进行：（1）土体内设有斜桩和直桩各五个，采用钻孔灌注的方式施工，桩基与桥台固结浇筑，同时进行地锚箱和辅助墩施工；（2）采用满堂支架进行无索区内的斜塔节段施工；（3）进行主梁施工及有索区内的斜塔节段施工，边施工边张拉背索及主索，直至施工完毕。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：（1）桥台下采用直桩与斜桩结构，不仅起到竖向支承作用，还可有效抵消主跨不平衡水平力，受力合理，施工方便，避免采用笨重的大面积桥台结构或建造边跨主梁段，减少工程量及施工成本，使斜塔斜拉桥结构体系更加美观；（2）采用斜桩与直桩结构可提高斜塔斜拉桥的整体稳定性，能有效抵抗纵向地震力，同时直桩与斜桩布置数量可根据平衡主跨水平力而定，可显著提高独塔斜拉桥的横向抗震性能。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。附图说明图1为本专利技术实施例的主视图。图2为本专利技术实施例的俯视图。图3为斜塔及桥台、桩基的侧视图。图4为桥台、桩基的俯视图。具体实施方式为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。如图1~4所示，一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，包括地锚箱1、背索2、斜塔3、桥台4（或承台）、桩基5、主索6、主梁7及辅助墩8，所述主梁架设于桥台与辅助墩之间，所述斜塔设于桥台上，斜塔正面经主索与主梁悬拉连接，斜塔背面经背索与地锚箱悬拉连接，所述桩基由设于桥台底部的斜桩9与直桩10组成，可有效支承上部结构及抵消主跨的不平衡水平力，提高桥梁整体稳定性。在本专利技术实施例中，所述地锚箱埋置于土体内，土体与地锚箱顶面平齐。在本专利技术实施例中，所述背索两端分别锚固于地锚箱和斜塔内，所述主索的两端分别与斜塔和主梁固连。在本专利技术实施例中，所述斜塔向边跨倾斜18°-24°。在本专利技术实施例中，所述桩基和桥台均埋置于土体内，所述桩基中的斜桩轴线与竖直线夹角为20°左右，具体可根据有效平衡主梁水平力而定。在本专利技术实施例中，所述桥台与斜塔、桩基及主梁固结，所述主梁端部与所述的辅助墩简支。在本专利技术实施例中，所述斜桩靠近地锚箱侧，直桩靠近主梁侧。在本专利技术实施例中，所述斜桩与直桩均沿着主梁的宽度方向均布有五个。一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构的施工方法，按以下步骤进行：（1）土体内设有斜桩和直桩各五个，采用钻孔灌注的方式施工，桩基与桥台固结浇筑，同时进行地锚箱和辅助墩施工；（2）采用满堂支架进行无索区内的斜塔节段施工；（3）进行主梁施工及有索区内的斜塔节段施工，边施工边张拉背索及主索，直至施工完毕。本专利技术不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利技术的启示下都可以得出其他各种形式的有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构及施工方法。凡依本专利技术申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利技术的涵盖范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，包括地锚箱、背索、斜塔、桥台、桩基、主索、主梁及辅助墩，所述主梁架设于桥台与辅助墩之间，所述斜塔设于桥台上，斜塔正面经主索与主梁悬拉连接，斜塔背面经背索与地锚箱悬拉连接，其特征在于：所述桩基由设于桥台底部的斜桩与直桩组成。

【技术特征摘要】
1.一种有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，包括地锚箱、背索、斜塔、桥台、桩基、主索、主梁及辅助墩，所述主梁架设于桥台与辅助墩之间，所述斜塔设于桥台上，斜塔正面经主索与主梁悬拉连接，斜塔背面经背索与地锚箱悬拉连接，其特征在于：所述桩基由设于桥台底部的斜桩与直桩组成。2.根据权利要求1所述的有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，其特征在于：所述地锚箱埋置于土体内，土体与地锚箱顶面平齐。3.根据权利要求1所述的有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，其特征在于：所述背索两端分别锚固于地锚箱和斜塔内，所述主索的两端分别与斜塔和主梁固连。4.根据权利要求1所述的有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，其特征在于：所述斜塔向边跨倾斜18°-24°。5.根据权利要求1所述的有效平衡主跨水平力的独斜塔斜拉桥结构，其特征在于：所述桩基和桥台均埋置于土体内，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄福云，罗小烨，林友炜，王静杰，陈伟，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：福建,35