大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥及其施工方法，包括主梁、下弦梁、主墩以及位于边跨和中跨的边墩，所述下弦梁、主墩与主梁形成主跨倒三角框架支承结构，所述边墩与主梁形成边跨倒三角框架支承结构，在边跨倒三角框架支承结构对应的主梁上设置反向的拱形张弦梁；将传统的预应力混凝土连续刚构桥、树状支承结构和张弦梁结构在受力体系上进行组合，形成“无推力

【技术实现步骤摘要】
大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥及其施工方法


[0001]本专利技术涉及桥梁领域，具体涉及一种大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥其施工方法。

技术介绍

[0002]传统的预应力混凝土连续刚构桥具有主墩无需设置支座、结构受力明确、抗震性能较好、行车平顺舒适、施工方便快捷、管护工作量小、经济性能好等特点，是一种适用于山区建设环境的主要桥型。然而，传统的预应力混凝土连续刚构桥基本上都是采用的竖直墩柱支承主梁，随着跨径加大，主梁因承受巨大的弯矩和剪力而需采用变梁高的结构形式。据统计，预应力混凝土连续刚构桥的经济适用范围为主孔跨度不超过200m。当进一步增大跨径时，该桥型因主梁自重过大，混凝土强度将基本被其自重消耗殆尽，在服役中普遍容易出现跨中过度下挠及主梁开裂等缺陷。
[0003]因此，需要一种基于预应力混凝土为主的新型的刚构桥，能够可克服大跨径预应力混凝土连续刚构桥通常出现的梁体开裂、跨中下挠等问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，并提供其施工方法，具有自重轻、跨越能力强、结构刚度大的特点，能够可克服常规大跨径预应力混凝土连续刚构桥通常出现的梁体开裂、跨中下挠等问题。
[0005]本专利技术的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，包括主梁、下弦梁、主墩以及位于边跨和/或中跨的边墩，所述下弦梁、主墩与主梁形成主跨倒三角框架支承结构，所述边墩与主梁形成边跨倒三角框架支承结构，所述主墩上设置有支承主梁的V形分肢墩，在下弦梁上设置支承主梁的立柱，在主梁上对应V形分肢墩和立柱设置倒V形钢撑杆并通过主拉索张拉形成反向张弦梁结构；
[0006]进一步，所述倒V形钢撑杆呈扇形分布并与对应的V形分肢墩和立柱同方向设置。
[0007]进一步，所述倒V形钢撑杆通过销铰连接主梁，所述主梁上设置有与销铰连接的铰座。
[0008]进一步，所述立柱与主梁和下弦梁的连接节点采用UHPC铰，所述UHPC铰包括由UHPC和构造钢筋浇筑成型的连接主体，所述连接主体中部横向内缩形成铰颈；
[0009]进一步，所述连接主体内设置有交叉钢筋，所述交叉钢筋的交叉点位于铰颈部，所述交叉钢筋上缠绕有螺旋钢筋；
[0010]进一步，所述铰颈与连接主体呈曲面过渡连接；
[0011]进一步，所述倒V形钢撑杆顶端部设置用于固定夹紧主拉索的转向鞍座和索夹，，以保证主拉索和倒V形钢撑杆顶端部不发生相对滑移；
[0012]进一步，所述主拉索分为若干股，主拉索穿过主梁并利用主拉索锚块和索套管分散锚固，在主拉索锚块临近的区域内设置加劲横隔板以保证主拉索竖向分力匀顺传递至整
个主梁截面；
[0013]进一步，所述边墩为相对斜向支承主梁的Y形结构，所述边墩墩柱上设置V形支墩支承于主梁，所述主墩为空心墩。
[0014]本专利技术还公开一种大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥的施工方法，包括以下步骤：
[0015]步骤a、施工群桩基础和承台；
[0016]步骤b、爬模施工主墩、边墩的竖直段部分，主墩
‑
下弦梁结合段、边墩分叉部分通过现浇托架和弧形段模板支撑系统施工；
[0017]步骤c、位于主墩
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下弦梁结合段以上的V形分肢墩采用支架施工，利用倒三角挂篮对称、同步悬臂现场浇筑施工下弦梁节段混凝土，待下弦梁首个悬浇节段混凝土达到强度后，前移倒三角挂篮至下一个悬浇节段,同时，边墩分叉段以上部分的主梁通过托架现浇施工，边跨部分主梁采用支架现浇施工；
[0018]步骤d、在V形分肢墩墩顶安装V形分肢墩
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主梁结合段现浇托架和模板系统，现场浇筑V形分肢墩
‑
主梁结合段；待下弦梁的第3个悬浇节段混凝土达到强度后，安装并张拉首对下弦梁临时斜拉索；
[0019]步骤e、待V形分肢墩4墩顶上方的V形分肢墩
‑
主梁结合段施工完成后，安装斜拉挂篮，对称并同步逐节段悬臂施工主梁节段；
[0020]步骤f、继续对称并同步施工主梁和下弦梁悬浇节段，下弦梁临时斜拉索滞后下弦梁悬浇节段1个节段进行挂索和张拉；
[0021]步骤g、当下弦梁悬浇节段和主梁标准节段施工至立柱5处时，先安装立柱，再浇筑梁柱结合段和UHPC铰；
[0022]步骤h、当邻近V形分肢墩的第1对立柱安装完成后，在V形分肢墩和立柱顶部桥面以上位置安装临时立柱、安装并张拉临时斜拉索；
[0023]步骤i、重复步骤f～步骤g逐节段施工主梁、下弦梁和立柱直至主梁与下弦梁汇合，安装临时锁定楔形块，将主梁与下弦梁和锁定楔形块紧密结合，提前形成稳定的空腹倒三角区受力结构；
[0024]步骤j、完成下弦梁
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主梁汇合段的施工，拆除倒三角挂篮，接着安装桥面以上的倒V形钢撑杆，对称张拉主拉索；
[0025]步骤k、对称并同步向两侧挂篮悬浇施工主梁，同时对称安装临时立柱，然后安装并张拉挂篮梁临时斜拉索；
[0026]步骤l、利用倒三角挂篮合拢主梁。
[0027]本专利技术的有益效果：本专利技术的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥其施工方法，将传统的预应力混凝土连续刚构桥、树状支承结构和张弦梁结构在受力体系上进行组合，形成“无推力
‑
自平衡”的受力体系的伞状结构桥梁，采用多点支承代替传统竖直墩柱的单点支承，因此主梁的计算跨度被大幅减小，从而使主梁弯矩、剪力得以显著降低。此外，该桥型其余各构件均与承受轴向力为主，各构件截面受力均匀，这样就可以使结构效率和经济性能得以明显提升。该桥型充分利用各自力学特点并发挥组合结构体系的优点，显著降低结构自重，显著提高结构承载效率和结构刚度，将其最大跨越能力在常规预应力混凝土连续刚构桥的基础上提高至少1.8～2.5倍以上。该桥型的基础以承受竖向力为主，因此基
础规模小，尤其适用于山岭重丘桥梁建设环境，特别适用于地质情况较差，无法采用大跨度有推力拱桥，梁拱组合刚构桥、连续刚构的跨度又不能满足的桥位。
附图说明
[0028]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步描述：
[0029]图1为桥梁的立面布置图；
[0030]图2为桥梁的横断面布置图；
[0031]图3为桥梁的结构体系示意图；
[0032]图4为桥梁的结构体系受力机理示意图；
[0033]图5为桥梁的空腹段三维结构示意图；
[0034]图6为图5中C处的局部放大图；
[0035]图7为图5中D处的局部放大图；
[0036]图8为上弦梁典型横断面图；
[0037]图9为主拉索交叉锚固结构三维结构示意图；
[0038]图10为图9中A处的局部放大剖视图；
[0039]图11为桥梁的立柱UHPC铰横断面图；
[0040]图12为桥梁空腹段的施工方法示意图；
[0041]图13为桥梁的施工步骤示意图。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：包括主梁、下弦梁、主墩以及位于边跨和/或中跨的边墩，所述下弦梁、主墩与主梁形成主跨倒三角框架支承结构，所述边墩与主梁形成边跨倒三角框架支承结构，所述主墩上设置有支承主梁的V形分肢墩，在下弦梁上设置支承主梁的立柱，在主梁上对应V形分肢墩和立柱设置倒V形钢撑杆并通过主拉索张拉形成反向的拱形张弦梁。2.根据权利要求1所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述倒V形钢撑杆呈扇形分布并与对应的V形分肢墩和立柱同方向设置。3.根据权利要求2所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述倒V形钢撑杆通过销铰连接主梁，所述主梁上设置有与销铰连接的铰座。4.根据权利要求3所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述立柱与主梁和下弦梁的连接节点采用UHPC铰，所述UHPC铰包括由UHPC和构造钢筋浇筑成型的连接主体，所述连接主体中部横向内缩形成铰颈。5.根据权利要求4所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述连接主体内设置有交叉钢筋，所述交叉钢筋的交叉点位于铰颈部，所述交叉钢筋上缠绕有螺旋钢筋。6.根据权利要求5所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述铰颈与连接主体呈曲面过渡连接。7.根据权利要求2所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述倒V形钢撑杆顶端部设置用于固定夹紧主拉索的转向鞍座和索夹。8.根据权利要求7所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述主拉索分为若干束，所述主拉索穿过主梁并利用主拉索锚块和索套管分散锚固，在主拉索锚块临近的区域内设置加劲横隔板使主拉索竖向分力匀顺传递至整个主梁截面。9.根据权利要求1所述的大跨度无推力自平衡伞状结构支承刚构桥，其特征在于：所述边墩为相对斜向支承主梁的Y形结构，所述边墩墩柱上设置V形支墩支承于主梁，所述主墩为空心墩。10.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖亚平，谢亿民，李瑜，卢干，魏鹏，陈若男，闫福成，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：