阅读说明：本技术 一种桥面可开启折塔式斜拉桥 (Tower cable-stayed bridge with openable bridge deck ) 是由 宋杰 于 2019-12-12 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种桥面可开启折塔式斜拉桥,包括钢折塔、钢主梁、转动系统、锚碇滑动系统、混凝土主墩和混凝土边墩,所述转动系统包括斜拉索、折塔背索、塔索转动铰、背索张拉系统装置、梁墩转动铰和塔墩转动铰,所述锚碇滑动系统包括活动锚碇结构、水平活动箱室、水平钢滑道和四氟乙烯钢滑块,所述钢折塔正面通过所述斜拉索与所述钢主梁连接,所述钢折塔背面通过所述折塔背索绕过所述塔索转动铰与所述活动锚碇结构连接,本发明满足了通航净空界限要求的特有实现方案,通过索、塔的合理布置达到精妙的力学平衡,通过折塔背索张拉系统装置的竖直方向张拉和活动锚碇结构的水平滑动直接实现钢折塔的转动,间接实现钢主梁桥面的开启。(The invention discloses a bridge deck openable and foldable tower type cable-stayed bridge, which comprises a steel folding tower, a steel main beam, a rotating system, an anchorage sliding system, a concrete main pier and a concrete side pier, wherein the rotating system comprises a stay cable, a folding tower back cable, a tower cable rotating hinge, a back cable tensioning system device, a beam pier rotating hinge and a tower pier rotating hinge, the anchorage sliding system comprises a movable anchorage structure, a horizontal movable box chamber, a horizontal steel slideway and a tetrafluoroethylene steel sliding block, the front surface of the steel folding tower is connected with the steel main beam through the stay cable, the back surface of the steel folding tower is connected with the movable anchorage structure through the folding tower back cable bypassing the tower cable rotating hinge, the special implementation scheme of the navigation clearance limit requirement is met, the delicate mechanical balance is achieved through the reasonable arrangement of cables and the tower, the rotation of the steel folding tower back cable system device is directly realized through the vertical direction of the folding tower back cable system device and the horizontal sliding of the movable anchorage structure, the opening of the steel girder bridge deck is indirectly realized.)

一种桥面可开启折塔式斜拉桥

技术领域

本发明涉及交通基础设施产业桥梁工程技术领域，具体为一种桥面可开启折塔式斜拉桥。

背景技术

随着中国经济的持续快速发展，城市化和工业化进程不断加快，交通基础设施产业发展迅速，大量市政道路、公路、铁路与江河形成了空间交叉。鉴于江河通航条件需要预留未来几十年的发展，往往通航限界要求较高，结合密集的城市环境，既有的繁杂现场条件，若提升全线高架或路基高程以满足特定位置处江河通航限界要求，往往会造成几千万甚至几亿工程造价的提高、工程材料的浪费及不必要的拆迁。

为避免因全线高架或路基提升导致的工程造价提高，材料浪费及不必要的拆迁，当前国内外仅有少数城市采用可开启式桥梁来实现通航。此外，折塔式斜拉桥近年来在国内外也有个别项目建成，此类桥梁索塔采用弯折形式背索均为斜向直线布置，如果采用自锚体系，则需在塔后配置一段边跨；如果采用外锚体系，由于背索是斜向的，则锚碇和固定墩基础将作用一对方向相反、量级很大的纵向分力，对锚碇及固定墩基础极为不利。鉴于此，一种桥面可开启、结构新颖受力明确、材料利用合理高效、动静相宜景观性好的满足通航界限要求的新解决方案亟待提出。

发明内容

本发明的目的在于提供一种桥面可开启折塔式斜拉桥，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种桥面可开启折塔式斜拉桥，包括钢折塔、钢主梁、转动系统、锚碇滑动系统、混凝土主墩和混凝土边墩，所述转动系统包括斜拉索、折塔背索、塔索转动铰、背索张拉系统装置、梁墩转动铰和塔墩转动铰，所述锚碇滑动系统包括活动锚碇结构、水平活动箱室、水平钢滑道和四氟乙烯钢滑块，所述钢折塔正面通过所述斜拉索与所述钢主梁连接，所述钢折塔背面通过所述折塔背索绕过所述塔索转动铰与所述活动锚碇结构连接，所述钢折塔底部通过所述塔墩转动铰与所述混凝土主墩连接，所述钢主梁上表面通过所述斜拉索与所述钢折塔连接，所述钢主梁下表面通过所述梁墩转动铰与所述混凝土主墩相接，所述钢主梁下表面的另一端搭接在所述混凝土边墩的顶部。

其中，所述钢折塔立面呈线形，所述钢折塔横向呈人字形，所述钢折塔采用Q345qd钢材料制成，所述钢折塔的塔柱截面呈薄壁箱形结构。

其中，所述钢折塔外侧焊接有水平钢撑杆，所述水平钢撑杆截面呈H形结构，所述塔索转动铰焊接在所述水平钢撑杆的端部，所述塔索转动铰采用Q345qd材料制成。

其中，所述钢主梁桥面的开启角度为α，所述活动锚碇结构的水平活动行程为L，所述钢主梁转动的过程中整体桥梁体系的重心水平投影不超过所述混凝土主墩竖直中心线至边跨侧，所述钢主梁为钢箱梁型式，所述钢主梁采用Q345qd材料制成。

其中，所述斜拉索采用双索面半扇形布置，所述斜拉索均为平行钢丝索，所述斜拉索采用叉耳双向螺杆式端头。

其中，所述折塔背索的上端斜向连接所述钢折塔的塔顶，所述折塔背索的中部绕过所述塔索转动铰，所述折塔背索的下端竖向与所述活动锚碇结构顶部的所述背索张拉系统装置固定连接。

其中，所述梁墩转动铰包括法兰盘和转动轴，所述法兰盘设置有两个，所述法兰盘中的一个焊接在所述钢主梁的下表面，所述法兰盘中的另一个镶嵌在所述混凝土主墩的顶部，所述塔墩转动铰包括法兰盘和转动轴所述法兰盘设置有两个，所述法兰盘中的一个焊接在所述钢折塔的底部，所述法兰盘中的另一个镶嵌在所述混凝土主墩的顶部，所述梁墩转动铰与塔墩转动铰均采用Q345qd材料制成。

其中，所述活动锚碇结构的底部为圆盘状，所述活动锚碇结构的中部为圆柱状，所述活动锚碇结构的底部和中部之间焊接有三角加劲肋，所述活动锚碇结构的底部位于所述水平活动箱室内，所述活动锚碇结构的底部上表面安装有四氟乙烯钢滑块，所述水平活动箱室内壁的顶部镶嵌有水平钢滑道，所述四氟乙烯钢滑块与所述水平钢滑道相接触，所述活动锚碇结构通过所述四氟乙烯钢滑块与所述水平钢滑道配合实现水平运动。

其中，所述水平活动箱室的底部通过螺栓固定安装在地面基础上。

其中，所述背索张拉系统装置预埋在所述活动锚碇结构顶部。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明满足了通航净空界限要求的特有实现方案，通过索、塔的合理布置达到精妙的力学平衡，通过折塔背索张拉系统装置的竖直方向张拉和活动锚碇结构的水平滑动直接实现钢折塔的转动，间接实现钢主梁桥面的开启；在船舶通过本桥前，暂停本桥两岸交通，张拉背索，钢折塔及钢主梁转动，桥面开启，满足通航净空界限要求，船舶顺利通过后，缓慢释放背索，钢折塔及钢主梁转动回正，恢复两岸交通。

2、本发明避免了抬升两岸交通接线高程，减少拆迁，降低造价，造福社会，主桥和两岸交通接线桥是同步建设，要从项目全局出发考虑，避免抬升两岸交通接线高程，就可以降低接线高架或路基的工程体量，而此往往会节省千万甚至几亿的工程造价，减少了拆迁，社会效益好，也利于社会稳定。

3、本发明结构受力明确，材料利用合理高效，为了解决斜向背索将引起纵向分力的问题，通过在索塔背侧设置一根水平撑杆，将下段背索改变为竖直方向，从而使锚碇和固定墩基础的受力均为竖向，巧妙消除了纵向力；同时，桥梁体系转动过程中，活动锚碇结构在水平活动箱室的滑动，可确保折塔背索张拉力始终为竖直力，消除了纵向力的负面影响。

4、本发明桥梁体系采用塔墩转动铰，梁墩转动铰和索塔转动铰，释放了连接处的弯矩，消除了由弯矩引起的次应力与疲劳应力，降低了结构体系超静定次数。

附图说明

图1是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥转动前主视图；

图2是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥转动后主视图；

图3是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥塔墩梁相接处侧视图；

图4是图3中A部放大结构示意图；

图5是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥锚碇滑动系统主视结构示意图；

图6是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥锚碇滑动系统俯视结构示意图；

图7是本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥锚碇滑动系统侧视结构示意图。

图1-7中：1-钢折塔；2-钢主梁；3-水平钢撑杆；4-斜拉索；5-折塔背索；6-塔索转动铰；7-背索张拉系统装置；8-活动锚碇结构；9-混凝土主墩；10-混凝土边墩；11-梁墩转动铰；12-塔墩转动铰；13-水平钢滑道；14-四氟乙烯钢滑块；15-水平活动箱室。

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做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。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种桥面可开启折塔式斜拉桥，包括钢折塔1、钢主梁2、转动系统、锚碇滑动系统、混凝土主墩9和混凝土边墩10，所述转动系统包括斜拉索4、折塔背索5、塔索转动铰6、背索张拉系统装置7、梁墩转动铰11和塔墩转动铰12，所述锚碇滑动系统包括活动锚碇结构8、水平活动箱室15、水平钢滑道13和四氟乙烯钢滑块14，所述钢折塔1正面通过所述斜拉索4与所述钢主梁2连接，所述钢折塔1背面通过所述折塔背索5绕过所述塔索转动铰6与所述活动锚碇结构8连接，所述钢折塔1底部通过所述塔墩转动铰12与所述混凝土主墩9连接，所述钢主梁2上表面通过所述斜拉索4与所述钢折塔1连接，所述钢主梁2下表面通过所述梁墩转动铰11与所述混凝土主墩9相接，所述钢主梁2下表面的另一端搭接在所述混凝土边墩10的顶部，通过索、塔的合理布置达到精妙的力学平衡，通过折塔背索张拉系统装置7的竖直方向张拉和活动锚碇结构8的水平滑动直接实现钢折塔1的转动，间接实现钢主梁2桥面的开启。

其中，所述钢折塔1立面呈线形，所述钢折塔1横向呈人字形，所述钢折塔1采用Q345qd钢材料制成，所述钢折塔1的塔柱截面呈薄壁箱形结构。

其中，所述钢折塔1外侧焊接有水平钢撑杆3，所述水平钢撑杆3截面呈H形结构，所述塔索转动铰6焊接在所述水平钢撑杆3的端部，所述塔索转动铰6采用Q345qd材料制成。

其中，本实施例所述一种桥面可开启折塔式斜拉桥，桥跨布置为63+10m。钢主梁2长73.0m，高2.0m，宽8.0m，钢折塔1总高度38.0m，水平钢撑杆3长度14.5m，混凝土主墩9和混凝土边墩10均高7.5m，活动锚碇结构8高度7.0m，中部圆柱直径2.0m，底部圆盘直径6.0m，水平活动箱室15尺寸长度×宽度×高度分别为13.0×9.0×4.5m，全桥斜拉索4共计20根，折塔背索5共计1根，均采用平行钢丝索，抗拉强度1670Mpa。

其中，所述钢主梁2桥面的开启角度为α，所述活动锚碇结构8的水平活动行程为L，所述钢主梁2转动的过程中整体桥梁体系的重心水平投影不超过所述混凝土主墩9竖直中心线至边跨侧，所述钢主梁2为钢箱梁型式，所述钢主梁2采用Q345qd材料制成。

其中，所述斜拉索4采用双索面半扇形布置，所述斜拉索4均为平行钢丝索，所述斜拉索4采用叉耳双向螺杆式端头。

其中，所述折塔背索5的上端斜向连接所述钢折塔1的塔顶，所述折塔背索5的中部绕过所述塔索转动铰6，所述折塔背索5的下端竖向与所述活动锚碇结构8顶部的所述背索张拉系统装置7固定连接。

其中，所述梁墩转动铰11包括法兰盘和转动轴，所述法兰盘设置有两个，所述法兰盘中的一个焊接在所述钢主梁2的下表面，所述法兰盘中的另一个镶嵌在所述混凝土主墩9的顶部，所述塔墩转动铰12包括法兰盘和转动轴所述法兰盘设置有两个，所述法兰盘中的一个焊接在所述钢折塔1的底部，所述法兰盘中的另一个镶嵌在所述混凝土主墩9的顶部，所述梁墩转动铰11与塔墩转动铰12均采用Q345qd材料制成。

其中，所述活动锚碇结构8的底部为圆盘状，所述活动锚碇结构8的中部为圆柱状，所述活动锚碇结构8的底部和中部之间焊接有三角加劲肋，所述活动锚碇结构8的底部位于所述水平活动箱室15内，所述活动锚碇结构8的底部上表面安装有四氟乙烯钢滑块14，所述水平活动箱室15内壁的顶部镶嵌有水平钢滑道13，所述四氟乙烯钢滑块14与所述水平钢滑道13相接触，所述活动锚碇结构8通过所述四氟乙烯钢滑块14与所述水平钢滑道13配合实现水平运动。

其中，所述水平活动箱室15的底部通过螺栓固定安装在地面基础上。

其中，所述背索张拉系统装置7预埋在所述活动锚碇结构8顶部。

本发明实施例桥面可开启折塔式斜拉桥的具体施工方法为：基础施工→水平活动箱室15及锚碇施工→钢主梁2施工→钢折塔1及斜拉索4施工→桥梁往返转体角度α→成桥施工。

(1)基础施工

首先，清理场地、备料，其次，在可靠的防护措施前提下，施工混凝土主墩9、混凝土边墩10、承台及桩基，混凝土主墩9上面预埋塔墩转动铰12与梁墩转动铰11。

(2)水平活动箱室15及活动锚碇结构8施工

首先，水平活动箱室15施工前所处位置应进行地基加固处理，放置造成不均匀沉降，其次，浇筑水平活动箱室15和活动锚碇结构8，安装水平钢滑道13和四氟乙烯钢滑块14，活动锚碇结构8中设置背索张拉系统装置7。

(3)钢主梁2施工

通过施工栈桥及浮运措施对钢主梁2节段进行运输、吊装、架设与焊接，钢主梁2底部与混凝土主墩9之间安装梁墩转动铰11。

(4)钢折塔1及斜拉索4施工

通过吊机设备对钢折塔1和水平钢撑杆3进行吊装架设，现场焊接索塔转动铰6，安装斜拉索4和折塔背索钢主梁2底部与混凝土主墩9之间安装梁墩转动铰6。

(5)桥梁往返转体角度α

通过折塔背索张拉系统装置7的竖直方向张拉和活动锚碇结构8的水平滑动直接实现钢折塔1的转动，间接实现钢主梁2桥面的开启。

(6)成桥施工

待桥梁往返转体角度α顺利完成后，施工钢主梁2桥面铺装及栏杆等附属结构，桥梁施工完成。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。