一種新型匝道橋結構及其施工方法
【專利摘要】本發明一種新型匝道橋結構及其施工方法，屬于土木建筑工程結構,它主要由曲線形截面不對稱鋼箱梁、索塔、斜拉索、獨柱橋墩、整體式橋臺、圓盤式錨固裝置、銷栓、雙耳板、螺紋套筒、單耳板組成。優點：一是曲線梁采用鋼箱梁結構，具有良好的抗扭性能，并減輕結構自重。二是梁體截面采用不對稱的截面形式，上部結構荷載由橋墩和拉索共同承擔，在不增加獨柱橋墩數量的同時，避免了上部結構的傾覆破壞。三是利用無背索斜塔來平衡斜拉索的水平分力，減少索塔內彎矩。四是采用整體式橋臺，這為曲線梁提供了可靠的抗扭支撐，提高了匝道橋的耐久性和行車舒適度。本結構適用于多數高速公路匝道橋的設計，結構受力可靠，造型優美，具有一定的獨創性和優勢。
【專利說明】一種新型匝道橋結構及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明是一種新穎的公路匝道橋形式，屬于土木工程橋梁領域。
【背景技術】
[0002]匝道橋是指一小段提供車輛進出主干線(高速公路、高架道路、干線公路等)的附屬橋梁。在高速公路中，為避免直行車輛受從匝道轉入的車輛干擾，通常采用環道銜接其他公路。因此就需要在高速公路和其他道路之間設置一曲線梁橋。
[0003]傳統的曲線匝道橋上部結構一般采用混凝土連續箱梁，橋梁呈現明顯的彎橋特點，荷載作用下的彎扭耦合效應明顯，梁體的彎曲會增加扭轉效應，扭轉又會增大彎曲效應。這些混凝土箱梁常會出現跨中橫向裂縫、腹板豎向裂縫、腹板斜裂縫、支座脫空及橋面鋪裝大面積開裂等病害，發生病害的橋梁不勝枚舉，如京滬高速C匝道橋、石安高速公路邯鄲北互通K0+469.302匝道橋。由于混凝土維修困難，這些病害的產生降低了橋梁結構的耐久性和安全性。
[0004]另外，很多的曲線匝道橋下部結構采用獨柱墩，由于受到主梁曲線特性的影響，梁體在汽車荷載嚴重偏載作用下，將會產生梁體的傾覆。2011年2月21日，浙江省上虞市縣道南春線7K + 966春暉互通紹興至寧波、臺州方向，4輛重載貨車駛上匝道引起匝道發生傾覆；2012年8月24日，黑龍江省哈爾濱市陽明灘大橋引橋的一上行匝道橋，在4輛重載車作用下，導致匝道傾覆。可見，傾覆破壞是獨柱墩橋梁的安全隱患。
[0005]綜上所述，現有曲線獨柱墩匝道橋病害眾多，原因復雜,易產生傾覆，存在耐久性和安全性方面的問題。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是設計一種新穎的高速公路匝道橋形式，來改善現有曲線獨柱墩匝道橋存在的問題，為實現上述目的，采用如下的結構設計:
一種新型匝道橋結構，包括曲線形鋼箱梁、索塔、斜拉索、橋墩、整體式橋臺、圓盤式錨固裝置、銷栓、雙耳板、螺紋套筒、單耳板，其中，所述曲線形鋼箱梁的外側由所述橋墩支撐，內側通過若干根斜拉索與索塔連接；索塔頂部固定連接有所述圓盤式錨固裝置，圓盤式錨固裝置上固定連接有若干用于連接斜拉索的單耳板，所述曲線形鋼箱梁的內側同樣固定有若干用于連接斜拉索的單耳板，所述斜拉索的兩端分別螺紋連接有螺紋套筒，所述螺紋套筒的另一端螺紋連接有所述雙耳板，所述雙耳板再分別通過銷栓與所述圓盤式錨固裝置上的單耳板及曲線形鋼箱梁內側的單耳板連接；曲線形鋼箱梁的一端與整體式橋臺連接，另一端與既有線路相連。
[0007]所述曲線形鋼箱梁的截面為不對稱的形式，箱梁外側靠近獨柱橋墩位置梁截面高度最大，靠近內側斜拉索作用位置梁截面高度逐漸減少。
[0008]所述橋墩采用獨柱墩，偏心布置在鋼箱梁的外側。
[0009]所述斜拉索索端錨固點同一高度，采用密索體系，空間輻射式索面。
[0010]所述索塔采用無背索斜塔的結構形式。
[0011]所述曲線形鋼箱梁與既有線路的連接采用整體式橋臺。
[0012]一種所述新型匝道橋結構的施工方法，包括以下幾個步驟:
第一步、澆筑獨柱橋墩和索塔的基礎、承臺及墩身、塔身，并預制好圓盤式錨固裝置且安裝在塔頂，同時在工廠中預制鋼箱梁；
第二步、搭設滿堂支架，現場裝配鋼箱梁，并在相應位置焊好單耳板；
第三步、澆注整體式橋臺與高速公路濕接段、澆注鋼箱梁與高速公路濕接段；
第四步、在斜拉索兩端用螺紋套筒與雙耳板連接，將斜拉索一端的雙耳板與圓盤式錨固裝置上的單耳板連接，斜拉索另一端的雙耳板與曲線形鋼箱梁上單耳板連接，張拉斜拉索；
第五步、拆除滿堂支架，完成體系轉換；
第六步、攤鋪橋面鋪裝層，安裝橋面其他附屬設施。
[0013]本發明的匝道橋形式具有以下優點:
一、曲線梁采用鋼箱梁結構的，具有良好的抗扭性能，并減輕結構自重，有效降低了結構在恒載作用下的扭轉效應；鋼箱梁采用工廠預制，現場裝配的施工方式，大大節約工期。
[0014]二、梁體截面采用不對稱的結構形式，梁體外側由獨柱墩支撐，內側由密索體系的斜拉索支撐，上部結構荷載由橋墩和拉索共同承擔，在不增加獨柱橋墩數量的同時，避免了獨柱墩橋梁上部結構的傾覆破壞，提高了結構的安全性。。
[0015]三、利用無背索斜塔來平衡斜拉索的水平分力，減少索塔內彎矩，塔主要承受軸力作用。
[0016]四、整體式橋臺為曲線梁提供了可靠的抗扭支撐，取消了梁端的伸縮裝置，提高了匝道橋的耐久性和行車舒適度。
[0017]五、采用圓盤輻射式錨固裝置，使空間索面斜拉索具有較大的仰角，保證了斜拉索能夠提供足夠大向上的索力分量，支撐匝道的箱梁。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]圖1是無背索獨塔斜拉曲線匝道橋的平面圖；
圖2是圖1的A-A剖視圖；
圖3是索塔頂部細部圖；
圖4是曲線形鋼箱梁內側細部圖；
圖5是圓盤式錨固裝置的俯視圖；
圖6是圓盤式錨固裝置上一個耳板的立面圖；
圖7是雙耳板的主視圖；
圖8是雙耳板的俯視圖；
圖9是雙耳板的側視圖；
圖10是螺紋套筒的剖面圖；
圖11是螺紋套筒的左視圖其中:1、曲線形鋼箱梁；2、索塔；3、斜拉索；4、獨柱墩；5、整體式橋臺；6、高速公路；7、匝道；8、圓盤式錨固裝置；9、銷栓；10、雙耳板；11、螺紋套筒；12、單耳板。
【具體實施方式】
[0019]在本發明的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發明的描述中，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上。
[0020]在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
[0021]參見圖廣圖11，本發明的一種新型匝道橋結構，它主要由曲線形鋼箱梁1、索塔2、斜拉索3、獨柱橋墩4、整體式橋臺5、圓盤式錨固裝置8、銷栓9、雙耳板10、螺紋套筒11、單耳板12組成。
[0022]具體連接方式為:索塔2頂端安裝好圓盤式錨固裝置8 ;曲線形鋼箱梁內側與單耳板12焊接，曲線形鋼箱梁I外側由獨柱橋墩4支撐；斜拉索3的兩端通過螺紋套筒11與雙耳板連接，其中一端的雙耳板與圓盤式錨固裝置8上的單耳板用銷栓連接，另一端雙耳板與曲線形鋼箱梁I內側單耳板用銷栓連接；曲線形鋼箱梁I的一端與整體式橋臺5連接，另一端與高速公路6相連。
[0023]索塔2采用無背索的結構形式，上端受到斜拉索的水平力，并將該力傳遞給斜塔的基礎。
[0024]本發明一種新型匝道橋結構的具體施工步驟:
第一步、燒筑獨柱橋墩4和索塔2的基礎、承臺及墩身、塔身，并預制好圓盤式錨固裝置且安裝在塔頂，同時在工廠中預制鋼箱梁I ;
第二步、搭設滿堂支架，現場裝配鋼箱梁1，并在相應位置焊好單耳板；
第三步、澆注整體式橋臺5及鋼箱梁與高速公路濕接段；
第四步、在斜拉索3兩端用螺紋套筒11與雙耳板連接，將斜拉索3 —端的雙耳板與圓盤式錨固裝置8上的單耳板連接，斜拉索3另一端的雙耳板與曲線形鋼箱梁I上單耳板連接，張拉斜拉索3 ；
第五步、拆除滿堂支架，完成體系轉換；
第六步、攤鋪橋面鋪裝層，安裝橋面其他附屬設施。
[0025]上述的新型高速公路匝道橋適用于多數高速公路匝道橋的設計，結構受力可靠，造型優美，具有一定的獨創性和優勢。
【權利要求】
1.一種新型匝道橋結構，其特征在于，包括曲線形鋼箱梁(I)、索塔(2)、斜拉索(3)、橋墩(4)、整體式橋臺(5)、圓盤式錨固裝置(8)、銷栓(9)、雙耳板(10)、螺紋套筒(11)、單耳板(12)，其中，所述曲線形鋼箱梁(I)的外側由所述橋墩(4)支撐，內側通過若干根斜拉索(3)與索塔(2)連接；索塔(2)頂部固定連接有所述圓盤式錨固裝置(8)，圓盤式錨固裝置(8)上固定連接有若干用于連接斜拉索(3)的單耳板，所述曲線形鋼箱梁(I)的內側同樣固定有若干用于連接斜拉索(3)的單耳板，所述斜拉索(3)的兩端分別螺紋連接有螺紋套筒(11)，所述螺紋套筒(11)的另一端螺紋連接有所述雙耳板，所述雙耳板再分別通過銷栓與所述圓盤式錨固裝置(8)上的單耳板及曲線形鋼箱梁(I)內側的單耳板連接；曲線形鋼箱梁(I)的一端與整體式橋臺(5)連接，另一端與既有線路(6)相連。
2.根據權利要求1所述的一種新型匝道橋結構，其特征在于，所述曲線形鋼箱梁(I)的截面為不對稱的形式，箱梁外側靠近獨柱橋墩位置梁截面高度最大，靠近內側斜拉索作用位置梁截面高度逐漸減少。
3.根據權利要求1或2所述的一種新型匝道橋結構，其特征在于，所述橋墩采用獨柱墩，偏心布置在鋼箱梁的外側。
4.根據權利要求3所述的一種新型匝道橋結構，其特征在于，所述斜拉索(3)索端錨固點同一高度，采用密索體系，空間輻射式索面。
5.根據權利要求4所述的一種新型匝道橋結構，其特征在于，所述索塔(2)采用無背索斜塔的結構形式。
6.根據權利要求5所述的一種新型匝道橋結構，其特征在于，所述曲線形鋼箱梁(I)與既有線路(6)的連接采用整體式橋臺。
7.一種基于權利要求1、2、4、5或6所述新型匝道橋結構的施工方法，包括以下幾個步驟: 第一步、澆筑獨柱橋墩(4)和索塔(2)的基礎、承臺及墩身、塔身，并預制好圓盤式錨固裝置且安裝在塔頂，同時在工廠中預制鋼箱梁(I)； 第二步、搭設滿堂支架，現場裝配鋼箱梁(I )，并在相應位置焊好單耳板； 第三步、澆注整體式橋臺(5)與高速公路濕接段、澆注鋼箱梁(I)與高速公路濕接段； 第四步、在斜拉索(3)兩端用螺紋套筒(11)與雙耳板連接，將斜拉索(3)—端的雙耳板與圓盤式錨固裝置(8)上的單耳板連接，斜拉索(3)另一端的雙耳板與曲線形鋼箱梁(I)上單耳板連接，張拉斜拉索(3); 第五步、拆除滿堂支架，完成體系轉換； 第六步、攤鋪橋面鋪裝層，安裝橋面其他附屬設施。
【文檔編號】E01D12/00GK104452574SQ201410634853
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月12日 優先權日:2014年11月12日
【發明者】袁愛民, 程宏斌, 錢守龍, 吳聞秀, 何雨, 沙揚峰 申請人:河海大學