專利名稱：一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及索橋的架設(shè)領(lǐng)域，具體為一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋邊塔與主梁之間臨時固結(jié)設(shè)置、合理合攏、體系轉(zhuǎn)換并安全成橋的總體施工方法。
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的進步和國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，各種功能齊全、造型美觀的橋梁大量建成。邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋[1]結(jié)構(gòu)新穎、造型獨特、線形流暢優(yōu)美， 既相對自錨式懸索橋有較高的抗風穩(wěn)定性[2_3]，又相對斜拉橋降低了中塔高度，兼?zhèn)渥藻^式懸索橋和斜拉橋的許多優(yōu)點[1][4]，是一種全新的結(jié)構(gòu)體系。邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的邊塔與主梁之間往往采用豎向支承， 而非固定連接，而中塔與主梁之間往往采用為固定連接，這樣既可減少收縮、徐變和溫度引起的橋梁結(jié)構(gòu)體系的次內(nèi)力，又可適當減少了支座數(shù)量和支座維護工作量。邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋，也可稱“邊塔吊拉-中塔斜拉三塔自錨式組合索橋”，其邊塔吊拉部分橋梁施工同普通自錨式懸索橋一樣，一般按“先梁后纜”的工序施工。根據(jù)該橋型的特點，邊塔吊拉的主梁需采用支架現(xiàn)澆、支架拼裝或者頂推就位的方式施工。由于邊塔吊拉主梁的支架或者臨時墩必須在主纜架設(shè)完成，并張拉斜拉背索和吊索實現(xiàn)體系轉(zhuǎn)換后才能拆除，因而，該支架或者臨時墩施工存續(xù)時間較長，往往需要經(jīng)歷汛期，為此，必須采取有效措施確保支架或者臨時墩在洪水季節(jié)的安全。中塔斜拉橋的主梁則可采用常規(guī)的斜拉橋的施工方法，如支架現(xiàn)澆、掛籃懸澆或者懸拼的施工方法施工，為了減少洪水季節(jié)阻水面積，應(yīng)在洪水季節(jié)來臨之前拆除斜拉橋部分的主梁支架或者采用無支架施工方法進行施工。除上述橋梁局部施工方法，指主梁本身的施工方法之外，如圖1和2所示，該種橋梁常規(guī)的總體施工方法為首先使邊塔吊拉段和中塔斜拉段各自獨立成橋，包括纜吊系統(tǒng)施工，其中邊塔與主梁之間必須設(shè)置臨時固結(jié)，設(shè)置后才可進行邊塔纜吊系統(tǒng)施工；再施工合攏段使主梁合攏；合攏后拆除邊塔與主梁間臨時固結(jié)，完成體系轉(zhuǎn)換；最后進行橋面及附屬結(jié)構(gòu)施工等。上述的現(xiàn)有總體施工方法中，在邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)、斜拉背索與吊索張拉之前，邊塔與主梁之間之所以設(shè)置臨時固結(jié)，這是因為同一邊塔兩側(cè)主梁截面在中跨合攏之前需要承受主纜6、吊索7、斜拉背索8傳遞給主梁12的水平分力，其水平分力的差值，或稱不平衡水平力(可能較大)不能指望由臨時支架來承受，而需要通過臨時固結(jié)措施傳遞至邊塔4。 圖2所示的中跨合攏之前的邊塔4施工、邊塔吊拉梁段澆筑、塔梁臨時固結(jié)施工、主纜架設(shè)、 斜拉背索與吊索張拉等過程，如圖2(d)所示，以下簡稱為“邊塔吊拉梁段獨立成橋”過程。 在“邊塔吊拉梁段獨立成橋”過程中，隨著纜吊系統(tǒng)，包括主纜、斜拉背索和吊索的架設(shè)，同一邊塔兩側(cè)主梁截面承受水平力分力的差值，即不平衡水平分力將逐漸累積，并通過塔梁間的臨時固結(jié)傳遞到邊塔上。由漢中西二環(huán)大橋的計算表明，跨徑為IOOm左右的邊跨懸吊段，單個塔柱承受的不平衡水平力可以累積到2000多噸。
由此可見，臨時固結(jié)及臨時固結(jié)以上的邊塔截面在“邊塔吊拉梁段獨立成橋”后、 體系轉(zhuǎn)換前將承受巨大的水平力，臨時固結(jié)以下的邊塔截面則不承受纜吊系統(tǒng)引起的水平力，因為形成的橋梁臨時體系中，相對于該截面，纜吊系統(tǒng)的張拉和調(diào)索是內(nèi)力。上述的現(xiàn)有總體施工方法中，主梁合攏，橋梁縱向連成整體后，需拆除塔梁間的臨時固結(jié)措施。拆除塔梁間承受巨大水平力的臨時固結(jié)措施，必須考慮到臨時固結(jié)措施突然失效的強大動力沖擊作用和拆除過程的結(jié)構(gòu)安全，因此解除臨時固結(jié)前，需將臨時固結(jié)承受的水平力轉(zhuǎn)移到千斤頂上，臨時固結(jié)拆除后再通過千斤頂逐級釋放水平力，以便將該水平力轉(zhuǎn)移到中跨的主梁上，并與另一側(cè)傳來的水平力相平衡。顯然，這個臨時固結(jié)拆除與水平力轉(zhuǎn)換過程不僅需要眾多數(shù)量的千斤頂，而且操作過程時間長、要求高、程序復(fù)雜，還存在一定的安全風險。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋架設(shè)過程中臨時固結(jié)拆除與水平力轉(zhuǎn)換過程不僅需要眾多數(shù)量的千斤頂，而且操作過程時間長、要求高、程序復(fù)雜，還存在一定的安全風險的不足，本發(fā)明旨在提供一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，該架設(shè)方法取消了邊塔與主梁間臨時固結(jié)施工和解除的施工工序， 并將“邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)”的施工工序移至主梁全部合攏口合攏之后進行，因此縮短了工期，節(jié)約了材料耗費和機械臺班耗費，避免了解除承受強大水平力的臨時固結(jié)所帶來的安全風險，又能確保中塔斜拉橋主梁支架施工存續(xù)時間和邊塔吊拉主梁的支架或臨時墩存續(xù)時間理論上不長于現(xiàn)有的總體施工方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是所述邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，其包括如下步驟為，①形成中塔的斜拉橋，形成邊塔吊拉的主梁；②合攏主梁；③架設(shè)邊塔纜吊系統(tǒng)；④拆除邊塔兩側(cè)主梁的懸吊段支架或臨時墩；⑤調(diào)整斜拉背索、吊索、斜拉橋；⑥成橋。進一步地，所述中塔斜拉橋形成步驟中，主梁的形成方式優(yōu)選為在斜拉段支架上現(xiàn)澆或懸臂施工。所述邊塔吊拉的主梁的形成方式優(yōu)選為在懸吊段支架或臨時墩上澆筑或頂推就位。所述邊塔纜吊系統(tǒng)包括主纜、斜拉背索和吊索。進一步地，當主梁采用斜拉段支架施工時，在形成中塔斜拉橋后，拆除中塔斜拉主梁的斜拉段支架，再合攏主梁。在懸吊段支架或臨時墩和斜拉段支架之間安裝有支撐主梁的合攏段支架，可以提高主梁施工的穩(wěn)定性，當架設(shè)邊塔纜吊系統(tǒng)后，即可拆除該合攏段支架。藉由上述結(jié)構(gòu)，本發(fā)明取消邊塔與主梁臨時固結(jié)的關(guān)鍵工序是將“邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)”的施工工序移至主梁合攏之后，使施工中主梁可能承受的不平衡水平力通過中塔與主梁之間的永久性剛接措施傳至中塔承受。與現(xiàn)有架設(shè)方法相比，對施工過程的數(shù)值仿真分析計算與試驗表明，按照本發(fā)明提供的方案進行施工，則成橋狀態(tài)時全橋線形及各構(gòu)件的內(nèi)力狀態(tài)以及與在運營階段活載作用下該橋的力學(xué)特性與按照常規(guī)施工所得的相關(guān)結(jié)果基本一致。本發(fā)明精簡了施工工序，不需在邊塔塔梁交界處采取臨時固結(jié)措施，因而省去了臨時固結(jié)的設(shè)計、施工及卸載等工作，大大節(jié)約了工期和造價，并避免臨時固結(jié)措施不平衡水平力卸載可能出現(xiàn)的安全問題。全面、經(jīng)濟、高效地解決了邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋施工支架安全度汛、主梁合理合攏、完成體系轉(zhuǎn)換并安全成橋的難題。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明既取消了塔梁間臨時固結(jié)施工與解除的工序，縮短了工期，節(jié)約了材料耗費和機械臺班耗費，避免了解除承受強大水平力的臨時固結(jié)所帶來的安全風險，又能確保中塔斜拉橋主梁支架施工存續(xù)時間(如采用有支架施工時)和邊塔吊拉主梁的支架或臨時墩存續(xù)時間理論上不長于現(xiàn)有的總體施工方法。因而，本發(fā)明提供的施工方法精簡了施工工序，縮短了施工工期、節(jié)約了材料耗費和用于釋放巨大不平衡水平力的千斤頂?shù)葯C械臺班耗費，降低了解除承受巨大水平力的臨時固結(jié)措施帶來的安全風險。據(jù)估算，對于橋梁長度1000米左右的懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋，采用本發(fā)明提供的施工方法，將縮短工期2個月，節(jié)約千斤頂1200個臺班，取得顯著的社會經(jīng)濟效益。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步闡述。


圖1是現(xiàn)有邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋施工方法的流程圖；圖2是現(xiàn)有邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋施工方法的示意圖，其中 (a)是中塔斜拉橋形成、邊塔懸吊和背索斜拉的主梁支架上澆筑或頂推就位，(b)是中塔斜拉橋支架拆除獨立成橋，(c)是邊塔處塔梁臨時固結(jié)，(d)是邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)，邊跨懸吊段獨立成橋，(e)是拆除邊塔兩側(cè)主梁臨時支架，(f)是安裝合攏段支架，主梁合攏并張拉合攏段預(yù)應(yīng)力，(g)是拆除邊塔處塔梁臨時固結(jié)完成體系轉(zhuǎn)換；圖3是本發(fā)明所述邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋施工法的流程圖；圖4是本發(fā)明提供的一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋新型施工方法的示意圖，其中(a)是中塔斜拉橋形成、邊塔懸吊和背索斜拉的主梁支架上澆筑或頂推就位，(b)是中塔斜拉橋支架拆除獨立成橋，(c)是安裝合攏段支架，主梁合攏并張拉合攏段預(yù)應(yīng)力，(d)是架設(shè)邊塔部分纜吊系統(tǒng)，(e)是拆除懸吊段主梁臨時支架，(f)是邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)完成、安全成橋；圖5是本發(fā)明這一種實施例的橋型布置圖。在圖中1-合攏段支架；2-勁性骨架及合攏段；3-中塔；4-邊塔；5-斜拉索；6-主纜；7-吊索；8-斜拉背索；9-懸吊段臨時支架或臨時墩；10-斜拉段支架；11-塔梁臨時固結(jié)；12-主梁。
具體實施例方式下面使用常規(guī)施工方法以及本發(fā)明提供的技術(shù)方案分別實施某邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋，關(guān)鍵施工過程示意圖分別如圖4所示。上述兩種方案施工過程的數(shù)值仿真分析計算與試驗表明，按照本發(fā)明提供的方案進行施工，則成橋狀態(tài)時全橋線形及各構(gòu)件的內(nèi)力狀態(tài)以及與在運營階段活載作用下該橋的力學(xué)特性與按照常規(guī)施工所得的相關(guān)結(jié)果基本一致。本發(fā)明精簡了施工工序，不需在邊塔塔梁交界處采取臨時固結(jié)措施，因而省去了臨時固結(jié)的設(shè)計、施工及卸載等工作，大大節(jié)約了工期和造價，并避免臨時固結(jié)措施不平衡水平力卸載可能出現(xiàn)的安全問題。全面、經(jīng)濟、高效地解決了邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋施工支架安全度汛、主梁合理合攏、完成體系轉(zhuǎn)換并安全成橋的難題。如圖4(a)所示，首先形成中塔3斜拉橋5，在斜拉段支架10上現(xiàn)澆或懸臂施工形成主梁12，在懸吊段支架或臨時墩上澆筑或頂推就位形成邊塔吊拉的主梁12，并在主梁12 的支架上澆筑邊塔4懸吊和斜拉背索8或?qū)⒅斖凭臀?；然后如圖4(b)所示，在形成中塔斜拉橋5后，拆除中塔斜拉主梁12的斜拉段支架10，再合攏主梁12，獨立成橋；再之后如圖 4(c)所示，安裝合攏段支架1，合攏主梁12并張拉合攏段預(yù)應(yīng)力；之后如圖4(d)所示，架設(shè)邊塔4部分纜吊系統(tǒng)，安裝主纜6，斜拉背索8，以及部分吊索7，架設(shè)繩索系統(tǒng)后，如圖4 (e) 所示，便可以拆除懸吊段主梁的合攏段支架1等臨時支架，最后，如圖4(f)所示，完成邊塔纜吊系統(tǒng)的架設(shè)、安全成橋。所述勁性骨架是合攏段內(nèi)的勁性結(jié)構(gòu)。將“邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)”的施工工序移至主梁12合攏之后，使施工中主梁12可能承受的不平衡水平力通過中塔3與主梁12之間的永久性剛接措施傳至中塔3承受。上述實施例闡明的內(nèi)容應(yīng)當理解為這些實施例僅用于更清楚地說明本發(fā)明，而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。參考文獻[1]肖汝誠，項海帆.斜拉-懸吊協(xié)作體系橋力學(xué)特性及其經(jīng)濟性能研究[J].中國公路學(xué)報.1999,012(003) :43-48,116.[2]黃海新.自錨式斜拉-懸吊協(xié)作體系橋動力響應(yīng)研究(D).大連大連理工大學(xué) 2007.[3]張新軍，孫炳楠，陳艾榮等.懸索-斜拉組合體系橋的顫振穩(wěn)定性研究[J]. 土木工程學(xué)報，2004，37 (7) =106-110[4]常付平，梅秀道.混凝土自錨式吊拉組合索橋的靜力性能研究[J].世界橋梁， 2008,01 :38-41.[5]長安大學(xué).漢中市西二環(huán)大橋全橋模型試驗研究報告[R].西安長安大學(xué)公路學(xué)院，2010.
權(quán)利要求
1.一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，其包括如下步驟，①形成中塔(3)的斜拉橋(5)，形成邊塔吊拉的主梁(12)；②合攏主梁(12)；③架設(shè)邊塔(4)纜吊系統(tǒng)；④拆除邊塔⑷兩側(cè)主梁(12)的懸吊段支架或臨時墩(9)；⑤調(diào)整斜拉背索(8)、吊索(7)、斜拉橋(5)；⑥成橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，其特征在于，所述中塔斜拉橋( 形成步驟中，主梁(1 的形成方式為在斜拉段支架(10)上現(xiàn)澆或懸臂施工。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，其特征在于，所述邊塔吊拉的主梁(1 的形成方式為在懸吊段支架或臨時墩上澆筑或頂推就位。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，其特征在于，當主梁(1 采用斜拉段支架(10)施工時，在形成中塔斜拉橋( 后，拆除中塔斜拉主梁(1 的斜拉段支架(10)，再合攏主梁(12)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋的架設(shè)方法，屬于索橋的架設(shè)領(lǐng)域。為了解決現(xiàn)有邊跨懸吊-中跨斜拉三塔自錨式組合索橋架設(shè)過程中臨時固結(jié)拆除與水平力轉(zhuǎn)換過程存在一定的安全風險的問題，該架設(shè)方法的步驟為①形成中塔的斜拉橋和邊塔吊拉的主梁；②合攏主梁；③架設(shè)邊塔纜吊系統(tǒng)；④拆除懸吊段支架；⑤調(diào)整斜拉背索、吊索、斜拉橋；⑥成橋。本發(fā)明取消了邊塔與主梁間臨時固結(jié)施工和解除的施工工序，并將“邊塔纜吊系統(tǒng)架設(shè)”的施工工序移至主梁全部合攏口合攏之后進行，因此縮短了工期，節(jié)約了材料耗費和機械臺班耗費，避免了解除承受強大水平力的臨時固結(jié)所帶來的安全風險。
文檔編號E01D21/10GK102154990SQ20111012369
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月13日
發(fā)明者李傳習(xí), 李斌, 柯紅軍 申請人:長沙理工大學(xué)