專利名稱：雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種橋梁的組成結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種特殊結(jié)構(gòu)的橋墩及橋梁墩塔。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的快速發(fā)展，大量跨越江河、峽谷的各種橋梁作為道 路交通的重要組成部分，正在被頻繁地修建。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)外纜索支撐橋梁塔結(jié)構(gòu)形式，縱橋 向有獨(dú)柱形、A型和倒Y型等幾種，橫橋向有單柱型、雙柱型、門型、H型、A型、寶石型或倒Y 型等。對(duì)于纜索支撐橋這種柔性體系的橋梁，提高結(jié)構(gòu)的整體剛度是影響橋梁設(shè)計(jì)和施工 建造的關(guān)鍵因素。而且，隨著人們對(duì)橋梁美學(xué)的重視，以前橋梁大部分是從功能、技術(shù)或經(jīng) 濟(jì)角度出發(fā)，沒(méi)有考慮到橋梁結(jié)構(gòu)與周圍環(huán)境的融合，顯得有些呆板、單調(diào)，與橋位環(huán)境也 不夠協(xié)調(diào)，影響了橋梁的美感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種整體剛度強(qiáng)、穩(wěn)定性
好、施工方便、適用范圍廣泛、造型美觀、經(jīng)濟(jì)性更好的雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種雙曲線橋墩，其特征在于所
述橋墩包括設(shè)于地基承臺(tái)上的橋墩下部結(jié)構(gòu)、橋墩分叉結(jié)構(gòu)和墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)，所述橋
墩分叉結(jié)構(gòu)包括兩肢分叉構(gòu)件(即所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)由兩片構(gòu)件組成)，所述橋墩分叉結(jié)
構(gòu)底部的分叉起點(diǎn)固接于所述橋墩下部結(jié)構(gòu)的頂部，所述兩肢分叉構(gòu)件在墩頂處通過(guò)墩頂
縱向連接結(jié)構(gòu)固接；所述橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙
曲線。所述在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線的通常理解是指從地基承臺(tái)開始，橋墩
的長(zhǎng)度、寬度均隨橋墩高度的增加先逐漸收窄，然后再隨橋墩高度的增加均逐漸拓寬，直至
墩頂；即不論是從橋梁縱向還是從橋梁橫向上看去，所述橋墩均表現(xiàn)為一花瓶狀。 上述的技術(shù)方案中，所述雙曲線的中點(diǎn)優(yōu)選位于橋墩高度的二分之一處，即橋墩
的外輪廓尺寸在橋墩高度的二分之一處最小，該二分之一處即為橋墩結(jié)構(gòu)所在的最小截
面，從而使得整個(gè)橋墩在沿橋梁縱向、橫向上均表現(xiàn)出"纖腰狀"。該情形下不僅受力最為均
勻，外形最為美觀，而且為所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)的分叉起點(diǎn)預(yù)留了足夠的空間。 上述的技術(shù)方案中，所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)的分叉起點(diǎn)的標(biāo)高一般應(yīng)大于橋墩最小截
面處的位置標(biāo)高，當(dāng)最小截面的位置處于橋墩高度的二分之一處時(shí)，該分叉起點(diǎn)距離墩頂
的分叉高度優(yōu)選為橋墩高度的1/4 1/3。 一般情況下，橋墩分叉結(jié)構(gòu)分叉起點(diǎn)到橋墩墩頂
之間的分叉高度以橋墩結(jié)構(gòu)整體美觀且能適應(yīng)橋梁主梁熱脹冷縮的影響為原則進(jìn)行選取。 作為一個(gè)總的技術(shù)構(gòu)思，本發(fā)明還提供一種雙曲線橋梁墩塔，所述橋梁墩塔包括
上述的雙曲線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，所述橋塔包括固接于所述橋墩頂部的橋塔分叉
結(jié)構(gòu)，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)包括四肢分叉構(gòu)件，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)中部透空形成一供橋梁主
梁穿過(guò)的橋洞，所述四肢分叉構(gòu)件分別與所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)的兩肢分叉構(gòu)件四角對(duì)接以形
成一個(gè)沿橋梁橫向上透空的四邊形，所述對(duì)接的方式為鉸接或固接。
上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋塔在沿橋梁縱向上優(yōu)選設(shè)置為一倒Y型結(jié)構(gòu)， 所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)為該倒Y型結(jié)構(gòu)下部的分叉段。 上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋塔在沿橋梁縱向上也可設(shè)置為一H型結(jié)構(gòu)，所 述橋塔分叉結(jié)構(gòu)則為該H型結(jié)構(gòu)下部的倒U段。 上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋墩和橋塔所采用的建筑材料并無(wú)嚴(yán)格限制，例 如，所述橋墩、橋塔可以均采用混凝土施工建造，也可均采用鋼結(jié)構(gòu)，還可采用混凝土與鋼 材混搭，形成混凝土橋墩_鋼結(jié)構(gòu)橋塔的鋼混結(jié)構(gòu)。 上述的橋墩墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)或者橋墩分叉結(jié)構(gòu)的頂部均可以作為安放橋梁主 梁支座的平臺(tái)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于首先，本發(fā)明的雙曲線橋墩由于采用了橋墩 分叉結(jié)構(gòu)，能很好地適應(yīng)橋梁主梁熱脹冷縮變化產(chǎn)生的消極影響，這為進(jìn)一步采用塔梁墩 固結(jié)形式及進(jìn)一步增大結(jié)構(gòu)的整體剛度提供了前提和保障；其次，本發(fā)明的雙曲線橋墩適 用范圍廣泛，可適用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)及鋼混結(jié)構(gòu)的橋梁；也可適用于塔梁墩固接或塔 墩固接-梁安放的結(jié)構(gòu)形式；再次，本發(fā)明的雙曲線橋墩不僅造型美觀，而且施工建造方 便，可現(xiàn)澆，可預(yù)制后現(xiàn)場(chǎng)拼裝。 本發(fā)明另提供的雙曲線橋梁墩塔結(jié)構(gòu)則結(jié)合了傳統(tǒng)的橋塔和雙薄壁墩結(jié)構(gòu)的雙 重優(yōu)勢(shì)，形成一種獨(dú)特的橋梁墩塔結(jié)構(gòu)形式，該結(jié)構(gòu)形式首先進(jìn)一步提高了橋梁墩塔結(jié)構(gòu) 的整體剛度，可更好地適應(yīng)橋梁主梁的熱脹冷縮影響；其次，該結(jié)構(gòu)形式使得橋梁的其他組 成部分得到進(jìn)一步的優(yōu)化(如斜拉橋中主梁結(jié)構(gòu)可以采用不同的形式，斜拉索的用量可以 相對(duì)減少等等)，可大幅度提高橋塔的結(jié)構(gòu)剛度，從而提高纜索支撐橋梁的整體剛度。本發(fā) 明的雙曲線橋梁墩塔也可以采用塔梁墩固結(jié)，或者將主梁穿過(guò)橋塔分支結(jié)構(gòu)上設(shè)的橋洞而 直接安放于橋墩上，這樣即可以提高整個(gè)纜索支撐橋梁結(jié)構(gòu)的整體剛度，又可避免傳統(tǒng)主 梁在橋墩位置處出現(xiàn)負(fù)彎矩峰值的情況，降低橋梁墩塔處主梁的負(fù)彎矩，起到"消峰"的作 用。 另外，本發(fā)明的雙曲線橋梁墩塔也可采用預(yù)制施工，與基礎(chǔ)施工同時(shí)進(jìn)行，這樣不 僅可以保證施工質(zhì)量，減少混凝土收縮徐變的影響，而且加快了橋梁的施工速度，可以使橋 梁在最短的時(shí)間內(nèi)投入運(yùn)營(yíng)；材料耗用也明顯減少，成本減小。與常規(guī)的橋梁墩塔相比，本 發(fā)明的雙曲線墩塔結(jié)構(gòu)形成一個(gè)透空的四邊形，外觀上更通透、更纖細(xì)、更挺拔，結(jié)構(gòu)輪廓 線條更優(yōu)美，更婀娜，整體造型更加美觀，更具實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性。


圖1為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中雙曲線橋墩的主視圖； 圖2為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中雙曲線橋墩的側(cè)視圖； 圖3為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中雙曲線橋梁墩塔的主視圖； 圖4為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中雙曲線橋梁墩塔的側(cè)視圖； 圖5為圖2、圖4中A-A處的剖面圖； 圖6為圖2、圖4中B-B處的剖面圖； 圖7為圖2、圖4中C-C處的剖面圖； 圖8為圖2、圖4中D-D處的剖面圖9為圖4中E-E處的剖面圖10為圖3中C處的局部放大圖11為圖4中d處的局部放大圖12為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中施工樁基礎(chǔ)時(shí)的施工狀態(tài)圖13為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中施工橋墩分叉結(jié)構(gòu)時(shí)的施工狀態(tài)圖14為本發(fā)明具體實(shí)施方式
中施工墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)及主梁時(shí)的施工狀態(tài)圖。
圖例說(shuō)明1、地基承臺(tái)11、樁基礎(chǔ)2、橋墩下部結(jié)構(gòu)3、橋墩分叉結(jié)構(gòu)31、兩肢分叉構(gòu)件32、剪刀撐4、墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)5、橋塔分叉結(jié)構(gòu)51、四肢分叉構(gòu)件6、主梁61、支座62、墊石63、托架7、橋塔上部結(jié)構(gòu)8、塔柱橫梁a-橋洞b-四邊形
具體實(shí)施例方式
—種如圖1、圖2、圖5 圖8所示的本發(fā)明的雙曲線橋墩，該橋墩包括設(shè)于地基承 臺(tái)1 (由樁基礎(chǔ)11固定)上的橋墩下部結(jié)構(gòu)2、橋墩分叉結(jié)構(gòu)3和墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)4，橋 墩分叉結(jié)構(gòu)3底部固接于橋墩下部結(jié)構(gòu)2的頂部，橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的兩肢分叉構(gòu)件31在墩 頂處通過(guò)墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)4固接。橋墩下部結(jié)構(gòu)2根據(jù)穩(wěn)定需要沿橋墩高度方向設(shè)置有 常規(guī)的橫隔板。 如圖1、圖2、圖5 圖8所示，從地基承臺(tái)l開始，沿橋梁縱向(即主視方向)看 去，橋墩的長(zhǎng)度L隨橋墩高度的增加先逐漸收窄，然后再隨橋墩高度的增加逐漸拓寬，直至 墩頂；從地基承臺(tái)1開始，沿橋梁橫向(即側(cè)視方向)看去，橋墩的寬度W隨橋墩高度的增 加先逐漸收窄，然后再隨橋墩高度的增加逐漸拓寬，直至墩頂。即不論是從橋梁縱向還是從 橋梁橫向上看去，所述橋墩均表現(xiàn)為如圖1和圖2所示的花瓶狀。橋墩沿豎直方向上的外 輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線。本具體實(shí)施方式
中將各雙曲線的頂點(diǎn)設(shè)在 橋墩高度h的二分之一處(見圖1、圖2中的11處)，即橋墩的外輪廓尺寸在橋墩高度h的 二分之一處最小，該二分之一處即為橋墩結(jié)構(gòu)所在的最小截面。該情形下各雙曲線在左右、 上下都能基本達(dá)到對(duì)稱，從而使得整個(gè)橋墩在沿橋梁縱向、橫向上均表現(xiàn)出"纖腰狀"。
本具體實(shí)施方式
中，橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的分叉起點(diǎn)的標(biāo)高(即圖2中的12處)大于 橋墩最小截面處(即11處)的位置標(biāo)高，該分叉起點(diǎn)距離墩頂?shù)姆植娓叨却蠹s為橋墩高度 h的1/3。 —種如圖1 圖11所示的本發(fā)明的雙曲線橋梁墩塔，該橋梁墩塔包括上述的雙曲 線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，橋塔在沿橋梁縱向上設(shè)置為一H型結(jié)構(gòu)，橋塔包括固接于 橋墩頂部的橋塔分叉結(jié)構(gòu)5，橋塔分叉結(jié)構(gòu)5即為該H型結(jié)構(gòu)下部的倒U段，橋塔分叉結(jié)構(gòu) 5以上的橋塔部分為橋塔上部結(jié)構(gòu)7。橋塔分叉結(jié)構(gòu)5中部透空形成一供橋梁主梁6穿過(guò)的橋洞a，上述的橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的頂部作為安放橋梁主梁6支座61的平臺(tái)，支座61下安 放有墊石62(見圖10和圖11)。橋塔分叉結(jié)構(gòu)5的四肢分叉構(gòu)件51分別與橋墩分叉結(jié)構(gòu) 3的兩肢分叉構(gòu)件31四角對(duì)接以形成一個(gè)沿橋梁橫向上透空的四邊形b，對(duì)接的方式為鉸 接或固接。 本具體實(shí)施方式
中的雙曲線橋墩及橋梁墩塔的施工步驟為 步驟1 :如圖12所示，首先進(jìn)行樁基礎(chǔ)11的施工，然后進(jìn)行地基承臺(tái)1的施工；
步驟2 :如圖13所示，在步驟1完成后開始施工橋墩下部結(jié)構(gòu)2，然后施工橋墩分 叉結(jié)構(gòu)3，進(jìn)行橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的施工時(shí)，需要增加一些臨時(shí)縱向連接構(gòu)件(如圖13中的剪 刀撐32)，以將橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的兩肢分叉構(gòu)件31連接，保證施工過(guò)程中橋墩的穩(wěn)定和安 全； 步驟3 :如圖2所示，最后施工墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)4，然后拆除臨時(shí)剪刀撐32等，完 成雙曲線橋墩的施工； 步驟4 :如圖14所示，完成橋墩的施工以后，在進(jìn)行橋塔的施工以前先施工主梁6， 由于本具體實(shí)施方式
是采用非塔梁墩固結(jié)體系的橋梁墩塔，因此在施工主梁6時(shí)先在橋墩 分叉結(jié)構(gòu)3的兩肢分叉構(gòu)件31頂面現(xiàn)澆墊石62，然后在墊石62上安放主梁6的支座61， 然后在橋墩頂部安裝的托架63上現(xiàn)澆0號(hào)段主梁6，主梁6與橋墩臨時(shí)固結(jié)；對(duì)于塔梁墩 固結(jié)體系的橋梁墩塔，可在托架63上現(xiàn)澆0號(hào)段主梁6塔梁固結(jié)段； 步驟5 :如圖3所示，完成步驟4后，然后在橋墩分叉結(jié)構(gòu)3的兩肢分叉構(gòu)件31頂 面施工橋塔分叉結(jié)構(gòu)5，再拆除托架63，施工塔柱橫梁8，最后施工橋塔上部結(jié)構(gòu)7，完成整 個(gè)雙曲線橋梁墩塔的施工。 上述的橋墩和橋塔均采用混凝土施工建造，通過(guò)將橋塔分叉結(jié)構(gòu)5與橋墩分叉結(jié) 構(gòu)3相結(jié)合，提高了橋梁墩塔結(jié)構(gòu)的整體剛度，可更好地適應(yīng)主梁6熱脹冷縮的影響，還使 得整個(gè)橋梁墩塔形成一個(gè)透空的四邊形b，橋梁墩塔外輪廓線在縱橋向和橫橋向沿橋墩高 度方向均為"纖腰"的曲線，整體造型十分美觀。
權(quán)利要求
一種雙曲線橋墩，其特征在于所述橋墩包括設(shè)于地基承臺(tái)(1)上的橋墩下部結(jié)構(gòu)(2)、橋墩分叉結(jié)構(gòu)(3)和墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)(4)，所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)(3)包括兩肢分叉構(gòu)件(31)，所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)(3)底部的分叉起點(diǎn)固接于所述橋墩下部結(jié)構(gòu)(2)的頂部，所述兩肢分叉構(gòu)件(31)在墩頂處通過(guò)墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)(4)固接；所述橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙曲線橋墩，其特征在于所述雙曲線的中點(diǎn)位于橋墩高度的二分之一處。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙曲線橋墩，其特征在于所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)(3)的分叉起點(diǎn)距離墩頂?shù)姆植娓叨葹闃蚨崭叨鹊?/4 1/3。
4. 一種雙曲線橋梁墩塔，其特征在于所述橋梁墩塔包括權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的雙曲線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，所述橋塔包括固接于所述橋墩頂部的橋塔分叉結(jié)構(gòu)(5)，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)(5)包括四肢分叉構(gòu)件(51)，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)(5)中部透空形成一供橋梁主梁(6)穿過(guò)的橋洞，所述四肢分叉構(gòu)件(51)分別與所述橋墩分叉結(jié)構(gòu)(3)的兩肢分叉構(gòu)件(31)四角對(duì)接以形成一個(gè)沿橋梁橫向上透空的四邊形，所述對(duì)接的方式為鉸接或固接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙曲線橋梁墩塔，其特征在于所述橋塔在沿橋梁縱向上設(shè)置為一倒Y型結(jié)構(gòu)，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)(5)為該倒Y型結(jié)構(gòu)下部的分叉段。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙曲線橋梁墩塔，其特征在于所述橋塔在沿橋梁縱向上設(shè)置為一H型結(jié)構(gòu)，所述橋塔分叉結(jié)構(gòu)(5)為該H型結(jié)構(gòu)下部的倒U段。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔，該橋墩包括橋墩下部結(jié)構(gòu)、橋墩分叉結(jié)構(gòu)和墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)，橋墩分叉結(jié)構(gòu)的分叉起點(diǎn)固接于橋墩下部結(jié)構(gòu)的頂部，橋墩分叉結(jié)構(gòu)的兩肢分叉構(gòu)件在墩頂處通過(guò)墩頂縱向連接結(jié)構(gòu)固接；橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線；本發(fā)明的橋梁墩塔包括前述橋墩和該橋墩上固接的橋塔，橋塔包括一橋塔分叉結(jié)構(gòu)，橋塔分叉結(jié)構(gòu)中部透空形成一供橋梁主梁穿過(guò)的橋洞，橋塔分叉結(jié)構(gòu)的四肢分叉構(gòu)件分別與前述兩肢分叉構(gòu)件四角鉸接或固接以形成一個(gè)沿橋梁橫向上透空的四邊形。本發(fā)明的橋墩及橋梁墩塔具有整體剛度強(qiáng)、穩(wěn)定性好、施工方便、適用范圍廣泛、造型美觀、經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)E01D19/02GK101761028SQ20101002206
公開日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2010年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月13日
發(fā)明者盧立志, 張陽(yáng), 易篤韜, 晏班夫, 李甲寶, 李立峰, 蔣望, 邵旭東 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)