【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及海上交通，尤其涉及一种海上远距离悬浮式桥梁及其施工方法。
技术介绍
1、
2、浮桥是目前可行的水面架桥方式，但浮桥仅适用于相对平静的水面，如河面、湖面等，且对行驶在其上的车辆的重量和速度有严格要求。因此，传统的桩基式栈桥、舟桥等主要局限于陆地上湖泊、江河，适应距离较短、环境条件较好的水况，但对于海洋上的较长距离、深水海域、恶劣海况条件，目前各种型式的浮桥并不适用。研发针对海洋深水、长距离、恶劣海况等恶劣条件的经济可行的海上架桥方式，能将高速公路、高速铁路直接跨海长距离修建，将对社会、经济等方面产生重大影响。
3、目前具有代表性的浮桥是2016年修建通车的美国西雅图华盛顿湖的sr-520公路大桥，浮桥全长2300米。水最深处可达67米左右，由于湖底是沉积较厚的松软淤泥，使得建固定式桥梁非常困难。因此采用大型的混泥土浮箱支撑桥面，并采用巨型锚链固定，总耗资达45亿美元。但该设计方案，依然仅适用于相对平静的湖面，且耗资达、维护成本高。
4、专利文件cn 201420597115.9公开了一种深海半潜式轻型模块化浮桥，包括至少两个的单元模块、伸缩跳板结构和系泊缆绳，所述单元模块包括依次连接的下浮体、圆管钢架支撑结构、桁架式桥梁和夹层板路面，所述下浮体的形状为筒形，所述筒形的下浮体的长度方向与所述若干单元模块的长度方向垂直，所述单元模块之间通过伸缩跳板结构连接，所述系泊缆绳与所述若干单元模块宽度方向上的两端相连。该设计方案采用模块化结构设计，适用于近距离岛礁之间的运输，依然无法适应深海长距
5、因此，需要针对上述缺陷开发一种海上远距离悬浮式桥梁及其施工方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种海上远距离悬浮式桥梁及其施工方法，克服长距离、海水深、海况恶劣、海底地质条件苛刻等问题，以解决跨海快速、高效的交通运输。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术一种海上远距离悬浮式桥梁，由下到上依次包括锚碇、主缆、浮箱和桥面，若干个沿桥所述梁长度方向间隔布置的所述锚碇固定在海底，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述主缆设置在海水中，所述主缆沿所述桥梁宽度方向间隔布置有若干个，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述浮箱设置在海水中，所述桥面设置在海面上方，所述锚碇与所述主缆之间通过锚缆连接，所述主缆与所述浮箱之间通过多个间隔布置的浮缆连接，所述浮缆垂直设置在所述主缆的中部，所述锚碇位于在所述主缆的两端，所述浮箱为所述桥梁提供浮力，所述浮箱上设置有桁梁，所述桥面铺设在所述桁梁上。
4、进一步的，所述浮箱的上表面设置有多道与所述桥梁长度方向同向的凹槽，所述凹槽内铺设有与所述凹槽相适配的浮箱梁，所述桁梁的底部固定连接在所述浮箱梁上。
5、进一步的，所述锚碇成对且对称的设置在所述桥面的两侧，所述主缆成对且对称的设置在所述桥面的两侧，所述主缆为向上凸起的拱形，沿所述桥梁长度方向布置的所述主缆之间通过向下凹陷的弧形连接件连接，对称设置的所述主缆通过所述弧形连接件之间的横肋连接在一起，所述锚碇通过所述锚缆连接在所述弧形连接件的下方，每一个所述锚碇均设置有两个锚缆，其中一个所述锚缆一端与所述锚碇连接、另一端与其同侧的所述弧形连接件连接，另一个所述锚缆一端与所述锚碇连接、另一端与其对立侧的所述弧形连接件连接。
6、进一步的，所述浮箱设置为长方体结构，所述浮箱的长度方向与所述桥面的长度方向垂直，所述浮箱的长度方向的中线与所述桥面中线位于同一竖直面内，若干个所述浮箱沿所述桥面的长度方向水平排列，所述浮箱的侧面为榫卯结构，相邻两个所述浮箱之间通过所述榫卯结构拼装在一起。
7、进一步的，所述浮箱还可以设置为立体的梯形结构，所述浮箱的斜面位于所述浮箱沿长度方向的两端且斜面朝上以减小水下暗流对浮箱的冲击。
8、进一步的，所述浮箱的顶部长度大于所述桥面的宽度，两个所述主缆之间的距离略小于所述浮箱底部的宽度，对称设置的两个所述锚碇之间的距离大于所述浮箱底部的宽度。
9、进一步的，所述桥面为桁架结构，所述桁架结构为大梁之间布设小梁、逐级减小且最上面为小孔的网状结构。
10、进一步的，所述主缆、所述浮箱、所述桥面、所述锚缆、所述浮缆、所述桁梁、所述横肋和所述浮箱梁均采用耐腐蚀性好的碳纤维材料制作。
11、进一步的，所述浮箱设置有对所述浮箱的浮力情况和泄漏情况检测的浮箱检测系统以及对所述浮箱浮力进行调节的浮箱浮力调节系统，所述桥面上设置有检测所述桥面车流分布和重量分布的桥梁承载检测系统，所述锚缆上设置有锚缆拉力检测系统。
12、本专利技术一种海上远距离悬浮式桥梁的施工方法，包括：
13、s1、所述锚碇施工，确定好路线后，根据海底地质条件，确定所述锚碇的施工方案，进行施工；
14、s2、布设和安装所述锚缆，将所述锚缆连接在所述锚碇上，另一端通过连接所述浮箱上升到浅层水面；
15、s3、布设所述主缆，利用所述浮箱将所述主缆漂浮在水面，并沿着设计路线布设和下放所述主缆，下放所述主缆后分别与所述锚缆和所述浮缆连接在一起；
16、s4、布设所述浮箱，将预制好的所述浮箱沿设计好的路线逐次布设，通过所述浮缆不断下拉将所述浮箱下沉至设定好的水下深度后再将相邻的所述浮箱固定连接在一起，然后再将所述浮箱梁安装在所述浮箱上；
17、s5、布设所述桁梁，将预制好的所述桁梁逐段运输到指定的所述浮箱之上，并将其下沉至悬浮的所述浮箱上在所述浮箱梁上安装固定；
18、s6、铺设所述桥面，所述桁梁之上铺设框架式的所述桥面，并在所述桥面的最上层铺设网面。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
20、1、通过将浮箱悬浮于海水中，使得浮箱能够不受海面风浪的影响，确保浮箱可以持续稳定提供恒定的浮力。
21、2、支撑桥梁的桁梁和桥面采用桁架和网面结构，可有效减小风浪对水面之上部分桥梁的拍打，提高桥梁的稳定性，可有效适应复杂的海况。
22、3、桥梁各部分的结构均采用耐腐蚀性好的碳纤维材料制作，使得桥梁能够可适应海上腐蚀性强的特点，并且用碳纤维制作的缆绳相比钢缆具有更高的抗拉性能，采用碳纤维制作的桁架结构也具有更好的强度，另外由于桥梁各部分的结构位于水中或水面，具有更好的防火条件，不必担心碳纤维材料易燃的缺点。
23、4、采用锚缆、主缆、横肋、浮缆的水下浮箱固定方式，浮箱在水下，浮力是稳定的，在桥面空载的情况下，缆绳的拉力也是稳定的，当桥面有车辆通过时，并不改变浮箱的浮力大小，而是减小了缆绳上的拉力大小，保证了桥面的稳定性。
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1.一种海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：由下到上依次包括锚碇(1)、主缆(2)、浮箱(3)和桥面(4)，若干个沿桥所述梁长度方向间隔布置的所述锚碇(1)固定在海底，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述主缆(2)设置在海水中，所述主缆(2)沿所述桥梁宽度方向间隔布置有若干个，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述浮箱(3)设置在海水中，所述桥面(4)设置在海面上方，所述锚碇(1)与所述主缆(2)之间通过锚缆(5)连接，所述主缆(2)与所述浮箱(3)之间通过多个间隔布置的浮缆(6)连接，所述浮缆(6)垂直设置在所述主缆(2)的中部，所述锚碇(1)位于在所述主缆(2)的两端，所述浮箱(3)为所述桥梁提供浮力，所述浮箱(3)上设置有桁梁(7)，所述桥面(4)铺设在所述桁梁(7)上。
2.根据权利要求1所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)的上表面设置有多道与所述桥梁长度方向同向的凹槽，所述凹槽内铺设有与所述凹槽相适配的浮箱梁(9)，所述桁梁(7)的底部固定连接在所述浮箱梁(9)上。
3.根据权利要求2所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述
4.根据权利要求3所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)设置为长方体结构，所述浮箱(3)的长度方向与所述桥面(4)的长度方向垂直，所述浮箱(3)的长度方向的中线与所述桥面(4)中线位于同一竖直面内，若干个所述浮箱(3)沿所述桥面(4)的长度方向水平排列，所述浮箱(3)的侧面为榫卯结构，相邻两个所述浮箱(3)之间通过所述榫卯结构拼装在一起。
5.根据权利要求4所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)还可以设置为立体的梯形结构，所述浮箱(3)的斜面位于所述浮箱(3)沿长度方向的两端且斜面朝上以减小水下暗流对所述浮箱3的冲击。
6.根据权利要求4或5所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)的顶部长度大于所述桥面(4)的宽度，两个所述主缆(2)之间的距离略小于所述浮箱(3)底部的宽度，对称设置的两个所述锚碇(1)之间的距离大于所述浮箱(3)底部的宽度。
7.根据权利要求6所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述桥面(4)为桁架结构，所述桁架结构为大梁之间布设小梁、逐级减小且最上面为小孔的网状结构。
8.根据权利要求7所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述主缆(2)、所述浮箱(3)、所述桥面(4)、所述锚缆(5)、所述浮缆(6)、所述桁梁(7)、所述横肋(8)和所述浮箱梁(9)均采用耐腐蚀性好的碳纤维材料制作。
9.根据权利要求8所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)上设置有对所述浮箱(3)的浮力情况和泄漏情况检测的浮箱检测系统以及对所述浮箱(3)浮力进行调节的浮箱浮力调节系统，所述桥面(4)上设置有检测所述桥面(4)车流分布和重量分布的桥梁承载检测系统，所述锚缆(5)上设置有锚缆拉力检测系统。
10.一种基于权利要求1-9任一项所述海上远距离悬浮式桥梁的施工方法，其特征在于，包括如下内容：
...【技术特征摘要】
1.一种海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：由下到上依次包括锚碇(1)、主缆(2)、浮箱(3)和桥面(4)，若干个沿桥所述梁长度方向间隔布置的所述锚碇(1)固定在海底，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述主缆(2)设置在海水中，所述主缆(2)沿所述桥梁宽度方向间隔布置有若干个，若干个沿所述桥梁长度方向连续布置的所述浮箱(3)设置在海水中，所述桥面(4)设置在海面上方，所述锚碇(1)与所述主缆(2)之间通过锚缆(5)连接，所述主缆(2)与所述浮箱(3)之间通过多个间隔布置的浮缆(6)连接，所述浮缆(6)垂直设置在所述主缆(2)的中部，所述锚碇(1)位于在所述主缆(2)的两端，所述浮箱(3)为所述桥梁提供浮力，所述浮箱(3)上设置有桁梁(7)，所述桥面(4)铺设在所述桁梁(7)上。
2.根据权利要求1所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述浮箱(3)的上表面设置有多道与所述桥梁长度方向同向的凹槽，所述凹槽内铺设有与所述凹槽相适配的浮箱梁(9)，所述桁梁(7)的底部固定连接在所述浮箱梁(9)上。
3.根据权利要求2所述的海上远距离悬浮式桥梁，其特征在于：所述锚碇(1)成对且对称的设置在所述桥面(4)的两侧，所述主缆(2)成对且对称的设置在所述桥面(4)的两侧，所述主缆(2)为向上凸起的拱形，沿所述桥梁长度方向布置的所述主缆(2)之间通过向下凹陷的弧形连接件(10)连接，对称设置的所述主缆(2)通过所述弧形连接件(10)之间的横肋(8)连接在一起，所述锚碇(1)通过所述锚缆(5)连接在所述弧形连接件(10)的下方，每一个所述锚碇(1)均设置有两个锚缆(5)，其中一个所述锚缆(5)一端与所述锚碇(1)连接、另一端与其同侧的所述弧形连接件(10)连接，另一个所述锚缆(5)一端与所述锚碇(1)连接、另一端与其对立侧的所述弧形连接件(10)连接。
4.根据权利要求3所述的海...
【专利技术属性】
技术研发人员：田祥瑞，管之乐，鲜于晓涵，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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