[实用新型]一种轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系

说明书

技术领域：

本实用新型涉及桥梁设计施工技术领域，尤其涉及一种轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系。

背景技术：

矮塔斜拉桥又称部分斜拉桥，它兼有斜拉桥和悬浇变截面预应力混凝土连续梁桥二种桥型的结构优点，具有较大的刚度和较低的桥塔高度，桥型美观，跨越能力大，在100-300米跨径范围内具有很强的竞争力，是一种很有发展潜力的桥型结构。近十年来，其发展速度尤为迅猛，在全世界范围内已有近百座矮塔斜拉桥建成，其中有50余座在我国境内。

目前的刚构桥桥梁结构形式不合理，容易发生跨中下挠与腹板开裂问题，矮塔斜拉桥作为介于斜拉桥与刚构桥之间的结构形式，由于其同时采用体内预应力与体外预应力，桥梁的经济跨越能力更大，达到200-300m，但目前的矮塔斜拉桥主要采用混凝土主梁，其梁体自重大，在一段时间的运营后，仍可能出现跨中下挠与腹板开裂问题，因此提出一种主梁为组合结构的轻质混合梁矮塔斜拉桥体系以大幅降低主梁自重，避免桥梁在营运使用出现跨中下挠与腹板开裂问题，具有显著的工程意义。

发明内容：

本实用新型的目的在于提供一种轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系，以降低矮塔斜拉桥结构体系跨中梁段主梁结构自重，提高跨中梁段主梁的抗弯刚度，使结构受力性能优化，形成一种结构更加简单，自重更轻，具有更广阔工程运用前景的轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系。

为实现上述目的，本实用新型提出的轻质混合梁单索面矮塔斜拉桥体系，包括：矮塔、斜拉索、连接梁段、钢桁架-混凝土桥面板组合梁段、工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段、支座梁段和桥墩，所述矮塔垂直固接在所述支座梁段的上方，所述桥墩垂直固接在所述支座梁段的下方作为桥梁的支撑，所述斜拉索一端固接在所述矮塔的顶端，所述斜拉索的另一端固接在所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段上，所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段一端通过所述连接梁段与所述钢桁架-混凝土桥面板组合梁段固接，所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段的另一端与所述支座梁段固接，所述支座梁段采用混凝土截面。

上述技术方案中，所述矮塔的高度为中跨跨径L的1/20～1/8，所述钢桁架-混凝土桥面板组合梁段的长度为中跨跨径L的 1/4～1/3，所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段的长度为中跨跨径L的3/14～3/7，所述支座梁段的单侧长度为中跨跨径L的 1/15～1/20。通过大量的计算及优化，规定了各个梁段的比例长度，以达到结构形式最优化的效果。

上述技术方案中，所述连接梁段包括：连接梁段下翼缘钢纵梁、腹杆、上翼缘钢纵梁、连接梁段腹板钢壳、连接梁段钢壳内栓钉、安装台座、上翼缘钢桥面板、上翼缘钢横梁、连接段钢壳端板和下翼缘钢盖板，连接梁段的抗弯刚度大于两个相邻梁段，其抗弯刚度大于相邻梁段保证了在发生结构极限荷载破坏时，不会发生在连接节点位置的破坏。

上述技术方案中，所述钢桁架-混凝土桥面板组合梁段由跨中混凝土桥面板、跨中钢桁架腹杆、跨中钢桁架下弦杆和跨中钢桁架下弦横杆构成，所述跨中钢桁架腹杆固定设置在所述跨中混凝土桥面板与跨中钢桁架下弦杆及跨中钢桁架下弦横杆之间，所述跨中钢桁架下弦杆与跨中钢桁架下弦横杆垂直相接，所述跨中混凝土桥面板采用强度大于C60的高性能纤维混凝土，采用高强度高性能纤维混凝土可以大幅的降低板的厚度，减轻跨中钢桁架-混凝土桥面板组合梁段的重量。

上述技术方案中，所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段是由工字型混凝土截面与钢桁架腹杆构成的空间结构。

上述技术方案中，所述工字型混凝土-钢桁架腹杆组合梁段由顶部的混凝土顶板、底部的混凝土底板以及固定设置在所述混凝土顶板和混凝土底板之间的钢桁架腹杆和混凝土腹板组成，所述混凝土顶板、混凝土底板和混凝土腹板内设置有张拉预应力。

上述技术方案中，所述支座梁段采用单箱多室混凝土截面形式，所述支座梁段由支座梁段上翼缘板、支座梁段外腹板、支座梁段内底板和支座梁段内腹板组成，所述支座梁段外腹板和所述支座梁段内腹板固定设置在所述支座梁段上翼缘板和支座梁段内底板之间。

本实用新型中三个梁段的连接方法如下：