阅读说明：本技术 一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构及施工方法 (Superstructure for wide box girder and short tower cable-stayed bridge and construction method ) 是由 王宏博 李怀峰 徐召 王志英 陈国红 白光耀 张常勇 贺攀 王洺鑫 马雪媛 王溧 于 2019-10-31 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构及施工方法,包括主梁体,所述主梁体为箱梁结构,所述主梁体上表面的两侧分别对称搭接有桥面组件；所述主梁体与桥面组件之间设有斜撑组合件,所述斜撑组合件倾斜布置,所述斜撑组合件的下端与主梁体的下部固定,所述斜撑组合件的上端与斜面组件的下端面接触并实现桥面组合件的支撑；所述桥面组件能够实现主梁体在宽度方向的延伸,所述主梁体与桥面组件形成桥面梁体结构。本发明能够减小宽幅箱梁矮塔斜拉桥主梁体的剪力滞效应,提高主梁体横向受力性能以及解决常规挂篮不能满足矮塔斜拉桥宽幅箱梁悬臂浇筑的问题。(The invention relates to an upper structure and a construction method for a wide box girder and short tower cable-stayed bridge, which comprises a main girder body, wherein the main girder body is of a box girder structure, and bridge deck components are symmetrically lapped on two sides of the upper surface of the main girder body respectively; an inclined strut assembly is arranged between the main beam body and the bridge deck assembly, the inclined strut assembly is obliquely arranged, the lower end of the inclined strut assembly is fixed with the lower part of the main beam body, and the upper end of the inclined strut assembly is in contact with the lower end face of the inclined plane assembly to support the bridge deck assembly; the bridge deck assembly can realize the extension of the main beam body in the width direction, and the main beam body and the bridge deck assembly form a bridge deck beam body structure. The invention can reduce the shear hysteresis effect of the main beam body of the wide-width box girder and the short-tower cable-stayed bridge, improve the transverse stress performance of the main beam body and solve the problem that the conventional hanging basket cannot meet the requirement of cantilever casting of the wide-width box girder of the short-tower cable-stayed bridge.)

一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构及施工方法

技术领域

本发明属于桥梁技术领域，具体涉及一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构及施工方法。

背景技术

矮塔斜拉桥，也称部分斜拉桥，是介于连续梁与斜拉桥之间的一种梁、索组合体系桥。矮塔斜拉桥因其塔矮梁刚，降低了拉索疲劳，提高了拉索利用率，具有良好的经济性能；布跨灵活，单跨合理跨径在100～300m，应用范围广泛；主梁体高度为同跨径连续梁的1/2左右，外观轻巧；因此具有广泛的应用前景。

由于主梁体的截面受力特点，矮塔斜拉桥的索塔大多布置在中央分隔带内，采用中央索面。近年来，随着国内交通量的不断增加，我国高等级公路特别是跨大江大河的大跨径桥梁，开始建设六车道、八车道宽度工程，由于横向宽度加大，使得矮塔斜拉桥的主梁体横向受力愈加复杂，剪力滞后效应更加明显，降低了主梁体的受力性能，影响了矮塔斜拉桥在宽幅箱梁的应用和推广。

发明人了解到：在矮塔斜拉桥的建设中，普遍采用挂篮悬臂浇筑法进行施工，相比满堂支架施工，此方法更能够克服不利地形，使得桥梁上部结构分节段施工，具有施工简便、耗资较少、结构整体性良好、维修相对简单、养护工作量较小的优点。

但是发明人认为：对于双向六车道及双向八车道的中央索面矮塔斜拉桥，由于其箱梁较宽，挂篮横向宽度增大，常规挂篮不能满足受力要求，必须重新加强设计，不仅增加了费用，也为宽幅挂篮的设计、制造以及其在悬臂施工过程中的安全性带来全新的挑战。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构及施工方法，能够减小宽幅箱梁矮塔斜拉桥主梁体的剪力滞效应，提高主梁体横向受力性能以及解决常规挂篮不能满足矮塔斜拉桥宽幅箱梁悬臂浇筑的问题。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构，包括主梁体，所述主梁体为箱梁结构，所述主梁体上表面的两侧分别对称搭接有桥面组件；

所述主梁体与桥面组件之间设有斜撑组合件，所述斜撑组合件倾斜布置，所述斜撑组合件的下端与主梁体的下部固定，所述斜撑组合件的上端与斜面组件的下端面接触并实现桥面组合件的支撑；

所述桥面组件为支撑与斜撑组合件上的纵向受力件，能够实现主梁体在宽度方向的延伸，所述主梁体与桥面组件形成桥面梁体结构。

进一步，所述斜撑组合件包括钢管，所述钢管的下端固定安装有底座，所述主梁体两侧面的下部分别设有预埋钢板，所述底座与预埋钢板通过预埋螺栓固定连接。

进一步，所述斜撑组合件包括U型槽钢，所述U型槽钢水平布置，U型槽钢位于桥面组件的正下方，所述U型槽钢与钢管固定连接，所述U型槽钢中浇筑有混凝土，所述U型槽钢的上表面与桥面组件的下表面接触以实现支撑。

进一步，所述主梁体的两侧设有支腿，所述支腿用于搭接桥面组件，所述桥面组件与主梁体上表面之间通过湿接缝连接，所述湿接缝为混凝土现浇结构。

进一步，桥面组件包括预制板，所述预制板为方形板件。

进一步，所述U型槽钢靠近主梁体的一端固定设有端板，所述主梁体靠近U型槽钢的一侧设有预埋螺栓，所述预埋螺栓与端板固定连接。

进一步，主梁体每一侧的桥面组件均由多个预制板依次拼接形成，同一侧的多个预制板之间通过湿接缝连接。

本发明还提供一种适用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的施工方法，所施工的适用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥利用了所述的用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构，包括以下步骤：

步骤1，底部结构施工：包括桩基础、承台及桥墩墩身施工；

步骤2，采用支架法进行中间梁体、连接节段及塔柱施工，并安装挂篮；

步骤3，主梁体的无索区梁段采用悬臂施工，张拉纵向预应力；滞后一个或多个梁段，将钢斜撑组合件与主梁体的预埋件牢固连接，吊装预制板，浇筑横向湿接缝；

步骤4，主梁体的有索区梁段采用悬臂施工，挂篮由桥塔处向两侧移动，主梁体对称施工，张拉纵向预应力；并依次安装斜拉索，张拉到位；

横向斜撑结合段滞后一个或多个梁段同步进行施工；安装边跨现浇支架，浇筑边跨现浇段；

步骤5，完成主梁体跨中及边跨合龙段的施工，并张拉合龙段纵向预应力钢束，钢斜撑组合件同步施工，并浇筑桥面板纵向湿接缝；

进一步，所述步骤3中，钢管中灌注混凝土；待钢管中混凝土达到设计强度时，将预制板吊装到钢斜撑组合件的上方。

本发明的有益效果：

1)将矮塔斜拉桥宽幅箱梁化整为零，宽度箱梁由较窄的主梁体和桥面组件拼接形成，便于利用吊篮实现梁体施工，各部件受力更加明确清晰；

2)采用常规宽度挂篮即可悬臂浇筑施工，避免了宽幅挂篮的重新设计，降低了施工难度，节约施工费用；减小了传统矮塔斜拉桥整幅宽箱梁剪力滞效应的影响。

3)主梁宽度可适应42米以下范围，能满足现有绝大多数高速公路、市政道路、普通公路桥梁宽度的要求；钢结构可工厂制造，现场吊装安装，施工速度快，质量可靠。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本发明实施例中主梁体断面示意图；

图2为图1中A部分的详细结构示意图；

图3为本发明实施例中端封板的结构示意图；

图4为图1中B部分的详细结构示意图；

图5为本发明实施例中预制板平面布置示意图；

图6为本发明实施例中预制板横向接缝示意图；

图7为本发明实施例中宽幅箱梁截面区域划分图；

图8为本发明实施例中下部结构施工的主视方向示意图；

图9为本发明实施例中下部结构施工的俯视方向示意图；

图10为本发明实施例中主视方向塔柱施工的示意图；

图11本发明实施例中俯视方向塔柱施工的示意图；

图12为本发明实施例中主视方向主梁体无索区梁段悬臂浇筑的示意图；

图13为本发明实施例中俯视方向主梁体无索区梁段悬臂浇筑的示意图；

图14为本发明实施例中主视方向主梁体有索区梁段悬臂浇筑及斜拉索安装的示意图；

图15为本发明实施例中俯视方向主梁体有索区梁段悬臂浇筑及斜拉索安装的示意图；

图16为本发明实施例中主视方向主梁体合龙段施工；

图17为本发明实施例中俯视方向主梁体合龙段施工；

图18为本发明实施例中主视方向附属构造施工；

图19为本发明实施例中俯视方向附属构造施工；

图中：1、主梁体；2、斜撑组合件；3、桥面板件；4、端板；5、湿接缝；6、预制板；7、U型槽钢；8、预埋螺栓；9、预埋法兰钢板；10、法兰钢板底座；11、方钢管；12、铆钉；13、桥墩；13A、承台；13B、桩基；14、现浇支架；15、挂篮；16、塔柱；17、连接节段；18、无拉索节段；19、护栏；20、边跨现浇段；20A、边跨现浇支架；21、斜拉索。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本发明的一种典型实施方式中，如1-3所示，一种用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构，包括主梁体1，所述主梁体1为箱梁结构，所述主梁体1上表面的两侧分别对称搭接有桥面组件3；

所述主梁体1与桥面组件3之间设有斜撑组合件2，所述斜撑组合件2倾斜布置，所述斜撑组合件2的下端与主梁体1的下部固定，所述斜撑组合件2的上端与斜面组件的下端面接触并实现桥面组合件的支撑；

所述桥面组件3能够实现主梁体1在宽度方向的延伸，所述主梁体1与桥面组件3形成桥面梁体结构。

具体的，主梁体1为混凝土主梁体1，混凝土主梁体1及桥面组件3(预制板6)可采用C50以上混凝土，钢斜撑组合件2的材质可采用国家标准中的Q355、Q370、Q420级钢材。钢主梁体1与混凝土桥面板间采用圆柱头焊钉连接，剪力钉型号一般采用M19、M22，长度为U型槽钢7高度的2/3，且不小于15厘米。

宽幅箱梁结构施工时，首先采用挂篮15悬臂浇筑中间主箱梁，后安装钢斜撑组合件2，并与中间主箱梁预埋钢筋或预埋螺栓8牢固连接，再吊装预制板6，最后浇筑湿接缝5形成整体，共同受力。

所述斜撑组合件2包括钢管，所述钢管的下端固定安装有底座，所述主梁体1两侧面的下部分别设有预埋钢板，所述底座与预埋钢板通过预埋螺栓8固定连接。

具体的，所述钢管可以采用方钢管11。所述底座为法兰钢板底座10，所述预埋钢板为预埋法兰钢板9。

在一些实施方式中，主梁体1顶宽B1可在34～42米；底宽B2＝0.5～0.6B1；中间箱梁悬臂长度B3＝0.8～1.0米；横向斜撑结合段B4＝0.13～0.15B1，B5＝0.08～0.1B1，钢斜撑标准间距d＝4.0或4.5m；主梁体1高度H1根据实际桥梁跨径确定；桥面板厚度H2＝0.25～0.3米。

所述斜撑组合件2包括U型槽钢7，所述U型槽钢7水平布置，U型槽钢7位于桥面组件3的正下方，所述U型槽钢7与钢管固定连接，所述U型槽钢7中浇筑有混凝土，所述U型槽钢7的上表面与桥面组件3的下表面接触以实现支撑。

具体的，U型槽钢中应设有铆钉，以便于混凝土固定。

所述主梁体1的两侧设有支腿，所述支腿用于搭接桥面组件3，所述桥面组件3与主梁体1上表面之间通过湿接缝5连接，所述湿接缝5为混凝土现浇结构。

桥面组件3包括预制板6，所述预制板6为方形板件。

所述U型槽钢7靠近主梁体1的一端固定设有端板4，所述主梁体1靠近U型槽钢7的一侧设有预埋螺栓8，所述预埋螺栓8与端板4固定连接。

主梁体1每一侧的桥面组件3均由多个预制板6依次拼接形成，同一侧的多个预制板6之间通过湿接缝5连接。

具体的，矮塔斜拉桥具有梁刚、塔矮及拉索集中的特点，其整体刚度主要由主梁提供，斜拉索21主要起对梁体加劲、调整受力的作用。本实施例提出的适用于矮塔斜拉桥宽幅箱梁断面将整幅截面划分为中间相对较窄的箱梁以及横向钢斜撑相结合的形式，中间主箱梁提供桥梁整体刚度，满足纵向预应力布设所需的空间，并承担主梁纵向受力；横向斜撑结合段提供足够的截面宽度，并承担横向局部受力；预制板6横向长度与纵向长度之比接近2，属于短边承受荷载的单向板，长边方向仅需配置分布钢筋。

本实施例还提供一种适用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的施工方法，所施工的适用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥利用了所述的用于宽幅箱梁矮塔斜拉桥的上部结构，包括以下步骤：

步骤1，底部结构施工：包括桩基础13B、承台13A及桥墩13的墩身施工；

步骤2，采用支架法进行主梁体1、连接节段17及节段及塔柱16施工，并安装挂篮15；

步骤3，主梁体1的无拉索节段18采用悬臂施工，张拉纵向预应力；滞后一个或多个梁段，将钢斜撑组合件2与主梁体1的预埋件牢固连接，吊装预制板6，浇筑横向湿接缝5；

步骤4，主梁体1的有拉索节段采用悬臂施工，挂篮15由桥塔处向两侧移动，主梁体1对称施工，张拉纵向预应力；并依次安装斜拉索21，张拉到位；

横向斜撑结合段滞后一个或多个梁段同步进行施工；安装边跨现浇支架20A，浇筑边跨现浇段20；

步骤5，完成主梁体1跨中及边跨合龙段的施工，并张拉合龙段纵向预应力钢束，钢斜撑组合件2同步施工，并浇筑桥面板纵向湿接缝5；

桥面板养生完毕后，进行桥面铺装、护栏19、伸缩缝、灯柱等附属构造的施工。

所述步骤3中，钢管中灌注混凝土；待钢管中混凝土达到设计强度时，将预制板6吊装到钢斜撑组合件2的上方。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。