[发明专利]一种无上横梁双柱式斜拉桥索塔及含其的斜拉桥

说明书

本发明公开了一种无上横梁双柱式斜拉桥索塔，包括直柱塔、下横梁和下部支撑结构，所述直柱塔横向设置有两根，两根直柱塔下端均固定在下部支撑结构上，并在桥面以下通过下横梁连接在一起，直柱塔以下横梁顶端为界分为塔柱和塔腿，所述塔腿位于塔柱下方，并直接与下部支撑结构连接，所述塔柱和塔腿之间的连接部通过圆顺过渡形成直柱塔；本发明还包括含有上述无上横梁双柱式斜拉桥索塔的斜拉桥。本发明减少了上横梁，从而节约了工程量，简化了施工步骤，避免了高空支架现浇作业，节省了工程造价，还可减少索塔的自重，利于提高索塔的安全性与稳定性。

技术领域

本发明涉及桥梁领域，具体涉及一种无上横梁双柱式斜拉桥索塔及含其的斜拉桥。

背景技术

斜拉桥的索塔是整个斜拉桥结构主要的承重构件，通过斜拉索连接主梁，形成整体共同受力。索塔是主要承受弯矩和轴力的压弯构件，轴向一部分是索塔自重产生，更主要的部分是通过斜拉索传递来的上部结构的荷载；弯矩一部分由竖向的压力偏心产生，另一部分是由水平作用力，如拉索水平分力、风荷载、地震作用等产生。在大跨径斜拉桥中，索塔塔柱承受着巨大的轴力和弯矩，应该对塔进行各项验算复核。然而，索塔结构的应力分布状态与索塔形式和构造密切相关。

斜拉桥索塔主要型式可分为A形、钻石形、倒Y形、门形塔，前三种塔型因其造型需要，塔高一般均在120m以上，因此均适用于跨度较大的斜拉桥，门形塔则适用范围较大，中小跨径斜拉桥多采用该种塔型。但在以往的斜拉桥门形塔设计时，为了加强塔身稳定性，都要在塔顶设置上横梁。当塔柱之间的间距较大时，这样的设计方法会使斜拉桥的视野通透性受到严重影响；门式塔上横梁增加了桥塔结构的超静定次数，在温度场和不均匀沉降的作用下产生较大的次内力，不利于结构受力。常规门式塔造型单调，线条呆板，其景观效果极其一般，加以上横梁的视觉干扰，门式塔在结构选型中常常处于劣势，极大地限制了中小跨径斜拉桥的发展。

斜拉桥通过斜拉索给加劲梁提供了多点弹性支撑，增加了桥梁的跨度，同时斜拉索的水平分力作用于加劲梁，使加劲梁承受巨大的轴力。同时，随着梁段的加长，索塔附近区域的加劲梁轴力越大。混凝土斜拉桥加劲梁断面常采用PK梁断面，加劲梁在索塔支点附近受纵向轴力及支点负弯矩作用，常采用增加底板形成箱形断面，但在增设底板与无底板的分界面附近，加劲梁传力路径存在突变，受力极为复杂。另外，在索塔位置为避开加劲梁，塔柱横向间距通常较宽，影响景观效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种无上横梁双柱式斜拉桥索塔及含其的斜拉桥，它减少了上横梁，从而节约了工程量，简化了施工步骤，避免了高空支架现浇作业，节省了工程造价，还可减少索塔的自重，利于提高索塔的安全性与稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种无上横梁双柱式斜拉桥索塔，包括直柱塔、下横梁和下部支撑结构，所述直柱塔横向设置有两根，两根直柱塔下端均固定在下部支撑结构上，并在桥面以下通过下横梁连接在一起，直柱塔以下横梁顶端为界分为塔柱和塔腿，所述塔腿位于塔柱下方，并直接与下部支撑结构连接，所述塔柱和塔腿之间的连接部通过圆顺过渡形成直柱塔。

作为上述技术方案的进一步改进：所述直柱塔的横桥向外侧为圆弧结构，内侧为直线结构，横桥向宽度自下而上呈弧线减小；塔腿的顺桥向两侧均呈若干级阶梯状结构，各级阶梯自下而上随塔腿截面宽度变小而逐层消失，所述塔柱的顺桥向两侧均呈一级阶梯状结构。

进一步，所述直柱塔断面顺桥向两侧的阶梯根据曲线变化，外侧的阶梯逐渐减少至一个较小高度，再通过顺桥向的截面宽度渐变段将该级阶梯湮没，实现塔柱截面顺桥向尺寸的减小。

进一步，所述塔腿的顺桥向两侧均呈两级阶梯状结构，第一级阶梯沿竖向连续延伸至塔顶，第二级阶梯沿竖向连续延伸至桥面以上一定高度。

进一步，所述塔腿的断面顺桥向两侧的阶梯宽度变化范围为0.2≤b≤5m，厚度变化范围为0.1≤h≤1m。