本發(fā)明屬于橋梁領(lǐng)域，涉及一種部分地錨式懸索橋及其施工方法。

背景技術(shù)：

懸索橋一般可分為地錨式懸索橋和自錨式懸索橋。地錨式懸索橋與自錨式懸索橋相比明顯的外形特征就是前者的主纜是錨固在地錨(如錨碇)上的，而后者沒有地錨、主纜直接錨固在主梁端部。結(jié)構(gòu)受力方面，地錨式懸索橋的加勁梁不承受主纜的水平力，是受彎構(gòu)件，而自錨式懸索橋的主梁為壓彎構(gòu)件。兩者的施工建造方法也大相徑庭，前者的加勁梁一般是通過安裝在主纜上的吊機(jī)進(jìn)行架設(shè)，而后者的主梁一般是通過增設(shè)臨時(shí)支架或支墩進(jìn)行架設(shè)。由于結(jié)構(gòu)受力和施工建造方法方面的差異，因此地錨式懸索橋的跨度比自錨式懸索橋大許多。地錨式懸索橋適合于千米級(jí)的大跨度或超大跨度橋梁的建造，而自錨式懸索橋適合300m的中小跨度橋梁。雖然自錨式懸索橋在一些特定橋位處相比同等跨度的斜拉橋、拱橋等具有一定的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，但是因自錨式懸索橋必須先行架設(shè)主梁而限制了更優(yōu)越的施工建造方法的應(yīng)用，尤其是對(duì)于跨越重要航道或水域的橋梁，因此也降低了自錨式懸索橋與300～600m跨度的斜拉橋或拱橋的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種部分地錨式懸索橋及其施工方法。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種部分地錨式懸索橋，包括兩個(gè)邊墩、架設(shè)在兩個(gè)邊墩上的主梁、位于兩個(gè)邊墩之間的主塔、架設(shè)在主塔上并錨固于主梁兩端的主纜、用于提拉主梁的吊桿、設(shè)置在主梁兩端之外的地錨以及用于連接地錨和主梁端部的錨索。

從結(jié)構(gòu)受力和功能上來講，本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的地錨既可以分擔(dān)主纜部分拉力、又同時(shí)減小了主梁軸向壓力。這是本發(fā)明既有別于傳統(tǒng)地錨式懸索橋的主纜拉力完全由地錨承擔(dān)，又有別于傳統(tǒng)自錨式懸索橋的主纜拉力完全由主梁承擔(dān)的明顯特征。地錨的體量規(guī)?；蛩枰惺艿睦ο啾韧葪l件下地錨式懸索橋的要小，故而本發(fā)明稱為部分地錨式懸索橋。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的主梁的兩端均設(shè)有主纜錨固位和錨索錨固位，所述的主纜架設(shè)在主塔上并錨固于主梁兩端的主纜錨固位，所述的地錨通過錨索與主梁兩端的錨索錨固位連接。

主纜錨固位與錨索錨固位可以通過具體的構(gòu)造設(shè)計(jì)確保其錨固系統(tǒng)的可行和可靠。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的錨索的一端作為可調(diào)張拉端錨固在地錨上，另一端作為固定端錨固在主梁端部。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的錨索的索力采用千斤頂張拉、設(shè)置錨下壓力傳感器或拉索加速度傳感器進(jìn)行觀測(cè)和記錄，并通過千斤頂張拉進(jìn)行調(diào)整。從而滿足建造施工需要或設(shè)計(jì)要求，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)安全。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的地錨具體結(jié)構(gòu)形式可以根據(jù)地質(zhì)等場(chǎng)地情況采用重力式錨碇或巖錨，所述的錨索可根據(jù)功能和性能要求采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、平行鋼絞線拉索或平行鋼絲拉索等。

部分地錨式懸索橋的施工方法，既有別于傳統(tǒng)自錨式懸索橋，又有別于傳統(tǒng)地錨式懸索橋：

分地錨式懸索橋的主纜在主梁架設(shè)完成前進(jìn)行施工，主纜和主梁施工過程中主纜的拉力由地錨及其錨索承擔(dān)，并根據(jù)施工進(jìn)程適時(shí)進(jìn)行錨索索力監(jiān)測(cè)與調(diào)整，待主梁形成整體結(jié)構(gòu)后，對(duì)錨索進(jìn)行放張，減小錨索索力，同時(shí)主梁由受彎狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭潬顟B(tài)；

或，所述的主纜在主梁架設(shè)完成后進(jìn)行施工，再通過調(diào)整錨索拉力來分擔(dān)主纜部分拉力，減小主梁軸向壓力。

其中，主梁架設(shè)可以采用類似傳統(tǒng)地錨懸索橋主梁的架設(shè)方法，如采用纜索吊機(jī)進(jìn)行主梁節(jié)段的吊裝。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，當(dāng)所述的主纜在主梁架設(shè)完成前進(jìn)行施工時(shí)，施工方法包括以下步驟：

(1)施工主塔、邊墩和地錨，搭設(shè)邊跨施工臨時(shí)支架或支墩，在邊跨臨時(shí)支架或支墩上施工梁端部分主梁；

(2)安裝錨索，架設(shè)主纜，同時(shí)對(duì)錨索的索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整；

(3)安裝吊桿；

(4)架設(shè)主梁，在主梁的架設(shè)過程中，進(jìn)行索力、地錨變位及主梁端部水平變位的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)施工進(jìn)程張拉調(diào)整錨索的索力；

(5)主梁形成整體后，拆除邊跨施工臨時(shí)支架或支墩，放張錨索，將錨索的部分拉力轉(zhuǎn)移成主梁的壓力；

(6)完成后續(xù)橋面系、附屬設(shè)施的施工，直至完成所述的部分地錨式懸索橋的施工。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，所述的地錨采用重力錨。這種情況下，可以充分發(fā)揮錨碇基礎(chǔ)-巖土間的被動(dòng)土壓力，通過地錨變位監(jiān)測(cè)和索力監(jiān)測(cè)確保施工過程的安全，這樣可以減小重力式錨碇的設(shè)計(jì)體量和規(guī)模，從而節(jié)約工程造價(jià)。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，為了減小錨索的最大索力和地錨的體量規(guī)模，所述的主梁采用適合兩階段施工的組合結(jié)構(gòu)，包括鋼-混組合梁。施工過程中，鋼主梁形成整體，錨索放張后，再進(jìn)行混凝土橋面板的施工，從而形成鋼-混組合結(jié)構(gòu)主梁。

作為優(yōu)先的實(shí)施方式，當(dāng)所述的主纜在主梁架設(shè)完成后進(jìn)行施工時(shí)，包括以下步驟：

(1)施工主塔、邊墩和地錨，搭設(shè)施工臨時(shí)支架或支墩，在臨時(shí)支架或支墩上施工全橋主梁；

(2)安裝錨索，架設(shè)主纜，同時(shí)對(duì)錨索的索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整；

(3)安裝吊桿，并對(duì)其進(jìn)行張拉，同時(shí)張拉地錨錨索分擔(dān)主梁部分軸向壓力；

(4)吊桿張拉完畢后，調(diào)整錨索索力，拆除施工臨時(shí)支架或支墩；

(5)完成后續(xù)橋面系及附屬設(shè)施的施工，直至完成所述的部分地錨式懸索橋的施工。

地錨及其錨索可以根據(jù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)受力需要，承受主纜的部分恒載拉力和運(yùn)營期的部分活載拉力。

本發(fā)明的主塔不限于雙塔結(jié)構(gòu)形式，也適用于獨(dú)塔、三塔或更多塔的結(jié)構(gòu)形式。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明擴(kuò)展了懸索橋的經(jīng)濟(jì)跨徑：該橋型有利于同時(shí)發(fā)揮地錨式懸索橋和自錨式懸索橋的優(yōu)勢(shì)、進(jìn)一步提升懸索橋的競(jìng)爭(zhēng)力，特別地，可在千米級(jí)以下橋型或特殊橋位橋梁中提高懸索橋的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。與傳統(tǒng)地錨式懸索橋相比，主梁可分擔(dān)主纜部分拉力，減少地錨的體量規(guī)模，節(jié)省造價(jià)；與傳統(tǒng)自錨式懸索橋相比，地錨的錨索可以減少主梁軸向壓力，改善梁體受力情況，提高跨徑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的施工工序之一；

圖3為本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的施工工序之二；

圖4為本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的施工工序之三；

圖5為本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的施工工序之四。

圖中，1為河床線或地面線，2為水面線，3為橋下通航凈空界限，4為引橋，101為主塔，102為邊墩，103為主梁，104為主纜，105為吊桿，106為主纜錨固位，201為地錨，202為錨索，203為錨索錨固位，301為施工臨時(shí)支架或支墩。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

本實(shí)施例的部分地錨式懸索橋?yàn)殡p塔結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括兩個(gè)邊墩102、架設(shè)在兩個(gè)邊墩102上的主梁103、位于兩個(gè)邊墩102之間的兩個(gè)主塔101、架設(shè)在主塔101上并錨固于主梁103兩端的主纜104、用于提拉主梁103的吊桿105、設(shè)置在主梁103兩端之外的地錨201以及用于連接地錨201和主梁103端部的錨索202。

主梁103的兩端均設(shè)有主纜錨固位106和錨索錨固位203，主纜104架設(shè)在主塔101上并錨固于主梁103兩端的主纜錨固位106，地錨201通過錨索202與主梁103兩端的錨索錨固位203連接。進(jìn)一步地，錨索錨固位203與主纜錨固位106可以通過具體的構(gòu)造設(shè)計(jì)確保其錨固系統(tǒng)的可行和可靠。錨索202的一端作為可調(diào)張拉端錨固在地錨201上，另一端作為固定端錨固在主梁103端部。錨索202的索力采用千斤頂張拉、設(shè)置錨下壓力傳感器或拉索加速度傳感器等進(jìn)行觀測(cè)和記錄，并通過千斤頂張拉進(jìn)行調(diào)整，從而滿足建造施工需要或設(shè)計(jì)要求，以確保橋梁的結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)安全。地錨201可以根據(jù)地質(zhì)等場(chǎng)地情況采用重力式錨碇或巖錨，錨索202可根據(jù)功能和性能要求采用預(yù)應(yīng)力鋼絞線、平行鋼絞線拉索或平行鋼絲拉索等。

從外觀上來講：與傳統(tǒng)自錨式懸索橋相比，部分地錨式懸索橋增加了地錨201、錨索202和錨索錨固位203；與傳統(tǒng)地錨式懸索橋相比，“主纜”分為兩部分，即主纜104和錨索202，并從功能構(gòu)造上增加了主纜錨固位106和錨索錨固位203。

本發(fā)明的部分地錨式懸索橋的建造過程即有別于傳統(tǒng)自錨式懸索橋，又有別于傳統(tǒng)地錨式懸索橋。與傳統(tǒng)自錨式懸索橋的建造過程相比：

主纜104在主梁103架設(shè)完成前進(jìn)行施工，主梁103架設(shè)可以采用類似傳統(tǒng)地錨懸索橋主梁的架設(shè)方法，如采用纜索吊機(jī)進(jìn)行主梁節(jié)段的吊裝，主纜104和主梁103施工過程中主纜104的拉力由地錨201及錨索202承擔(dān)，并根據(jù)施工進(jìn)程適時(shí)進(jìn)行錨索202索力監(jiān)測(cè)與調(diào)整，待主梁103形成整體結(jié)構(gòu)后，對(duì)錨索202進(jìn)行放張，減小錨索202索力，同時(shí)主梁103由受彎狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閴簭潬顟B(tài)；

或者主纜104在主梁103架設(shè)完成后進(jìn)行施工，再通過調(diào)整錨索202拉力來分擔(dān)主纜104部分拉力，減小主梁103軸向壓力。

一、當(dāng)主纜104在主梁103架設(shè)完成前進(jìn)行施工時(shí)，包括以下步驟：

(1)施工主塔101、邊墩102和地錨201，搭設(shè)邊跨施工臨時(shí)支架或支墩301，在邊跨臨時(shí)支架或支墩301上施工梁端部分主梁103，尤其是主梁上的主纜錨固位106和主梁上的錨索錨固位203，如圖2所示；

(2)安裝錨索202，架設(shè)主纜104，同時(shí)對(duì)錨索202的索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整，本實(shí)施例的錨索張拉端設(shè)置在連接地錨201的一端，如圖3所示；

(3)安裝吊桿105，如圖4所示；

(4)架設(shè)主梁103，采用纜索吊機(jī)或其他吊裝方式進(jìn)行主梁103的架設(shè)，主梁103可以逐節(jié)段進(jìn)行吊裝，直至主梁103形成整體，在主梁103的架設(shè)過程中，進(jìn)行索力、地錨變位及主梁端部水平變位的監(jiān)測(cè)，并根據(jù)施工進(jìn)程張拉調(diào)整錨索202的索力，如圖5所示；

(5)主梁103形成整體后，拆除邊跨施工臨時(shí)支架或支墩301，放張錨索202，將錨索202的部分拉力轉(zhuǎn)移成主梁103的壓力，即主纜水平分力-錨索水平分力＝主梁軸向壓力；

(6)完成后續(xù)橋面系及附屬設(shè)施的施工，直至完成部分地錨式懸索橋的施工，連接引橋4，如圖1所示。

在主梁的端部，主纜的拉力、錨索的拉力及主梁的壓力三者平衡。

其中，施工前，根據(jù)地質(zhì)情況、河床線或地面線1、水面線2及橋下通航凈空界限3等確定主塔101、邊墩102和主梁103的設(shè)計(jì)參數(shù)。

地錨201采用重力錨，可以充分發(fā)揮錨碇基礎(chǔ)-巖土間的被動(dòng)土壓力，通過錨碇位移監(jiān)測(cè)和索力監(jiān)測(cè)確保施工過程的安全，這樣可以減小地錨的設(shè)計(jì)體量和規(guī)模，從而節(jié)約工程造價(jià)。

為了減小錨索的最大索力和地錨的體量規(guī)模，主梁103采用適合兩階段施工的組合結(jié)構(gòu)，包括鋼-混組合梁。施工過程中，鋼主梁形成整體，錨索放張后，再進(jìn)行混凝土橋面板的施工，從而形成鋼-混組合結(jié)構(gòu)主梁。

二、當(dāng)主纜104在主梁103架設(shè)完成后進(jìn)行施工時(shí)，包括以下步驟：

(1)施工主塔101、邊墩102和地錨201，搭設(shè)施工臨時(shí)支架或支墩，在臨時(shí)支架或支墩上施工全橋主梁103；

(2)安裝錨索202，架設(shè)主纜104，同時(shí)對(duì)錨索202的索力進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)整；

(3)安裝吊桿105，并對(duì)其進(jìn)行張拉，同時(shí)張拉錨索202分擔(dān)主梁103的部分軸向壓力；

(4)吊桿105張拉完畢后，調(diào)整錨索202索力，拆除施工臨時(shí)支架或支墩；

(5)完成后續(xù)橋面系及附屬設(shè)施的施工，直至完成所述的部分地錨式懸索橋的施工。

最后應(yīng)說明的是，以上具體實(shí)施方式用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行等同修改或替換，如獨(dú)塔部分地錨式懸索橋、三塔或更多塔部分地錨式懸索橋，而不脫離本發(fā)明的范圍和精神，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明要求的權(quán)利范圍內(nèi)。