一种桁架混合梁斜拉桥

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种桁架混合梁斜拉桥。

背景技术

钢桁梁是大跨度斜拉桥常用的加劲梁形式之一，钢桁梁斜拉桥具有较好的整体性和结构刚度，行车舒适性较高，不仅适用于大跨度公路、铁路桥梁，也是大跨度公铁合建桥梁的优选桥型。

但是，钢桁梁斜拉桥的用钢量较大，经济性较低。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例的主要目的在于提供一种在保证行车舒适性的同时，经济性相对较高的桁架混合梁斜拉桥。

为达到上述目的，本申请实施例的技术方案是这样实现的：

本申请实施例提供了一种桁架混合梁斜拉桥，包括：

索塔；

斜拉索；

中跨桁架梁，所述中跨桁架梁包括中跨钢桁架和与所述中跨钢桁架的底端连接的下层钢桥面结构；所述中跨桁架梁与所述索塔之间通过多根所述斜拉索连接；

边跨桁架梁，所述边跨桁架梁包括边跨钢桁架和与所述边跨钢桁架连接的下层混凝土结构；所述边跨钢桁架包括两片沿横桥向间隔设置的边跨主桁，所述边跨主桁包括边跨上弦杆和多根边跨腹杆，所述多根边跨腹杆的顶端与所述边跨上弦杆连接，所述多根边跨腹杆的底端与所述下层混凝土结构连接；所述中跨桁架梁沿纵桥向的相对两端的每一端分别设置有一个所述边跨桁架梁，每个所述中跨桁架梁与所述索塔之间分别通过多根所述斜拉索连接；

钢混结合段，所述下层钢桥面结构与每个所述边跨桁架梁的所述下层混凝土结构之间分别通过一个所述钢混结合段连接。

一种实施方式中，所述中跨桁架梁还包括第一桥面结构，所述边跨桁架梁还包括第二桥面结构，所述第一桥面结构与所述中跨钢桁架的顶端连接，所述第二桥面结构与所述边跨钢桁架的顶端连接。

一种实施方式中，所述第二桥面结构为钢混组合梁；或，所述第二桥面结构为正交异性桥面板。

一种实施方式中，所述中跨钢桁架包括多个中跨横联和两片中跨主桁；

所述两片中跨主桁沿横桥向间隔设置，所述下层钢桥面结构与所述两片中跨主桁连接，所述多个中跨横联沿纵桥向间隔设置且与所述两片中跨主桁连接。

一种实施方式中，所述中跨主桁包括中跨上弦杆、中跨下弦杆和多根中跨腹杆，所述多根中跨腹杆的顶端与所述中跨上弦杆连接，所述多根中跨腹杆的底端与所述中跨下弦杆连接；

所述下层钢桥面结构沿横桥向的相对两侧的每一侧分别与对应的所述中跨主桁的所述中跨下弦杆连接。

一种实施方式中，所述边跨钢桁架包括多个边跨横联；

两片边跨主桁所述多个边跨横联沿纵桥向间隔设置且与所述两片边跨主桁连接。

一种实施方式中，所述边跨主桁包括边跨上弦杆和多根边跨腹杆，所述多根边跨腹杆的顶端与所述边跨上弦杆连接，所述多根边跨腹杆的底端与所述下层混凝土结构连接。

一种实施方式中，每个所述钢混结合段远离所述中跨桁架梁的一端分别设置有一个所述索塔；或，

每个所述钢混结合段远离所述边跨桁架梁的一端分别设置有一个所述索塔。

一种实施方式中，所述边跨桁架梁与所述中跨桁架梁的跨径比值为0.35～0.4。

一种实施方式中，所述桁架混合梁斜拉桥还包括连接墩和辅助墩，每个所述边跨桁架梁的底部分别设置有一个所述连接墩和至少一个所述辅助墩。

一种实施方式中，所述桁架混合梁斜拉桥为上承式公路斜拉桥、上承式铁路斜拉桥、下承式公路斜拉桥和下承式铁路斜拉桥的其中之一。

本申请实施例提供了一种桁架混合梁斜拉桥，该桁架混合梁斜拉桥由中跨桁架梁和边跨桁架梁所构成，其中，中跨桁架梁由中跨钢桁架和与中跨钢桁架连接的下层钢桥面结构构成，边跨桁架梁由边跨钢桁架和与边跨钢桁架连接的下层混凝土结构构成，也就是说，中跨桁架梁为钢结构，边跨桁架梁的下层混凝土结构为混凝土结构。边跨钢桁架41包括两片沿横桥向间隔设置的边跨主桁412，边跨主桁412的边跨腹杆4122的底端与下层混凝土结构42连接，也就是说，本申请的边跨钢桁架41没有下弦杆。在结构性能上，由于下层混凝土结构的自重较大、刚度高，所以，边跨桁架梁不仅可以融边跨压重和结构受力于一体，还能够对中跨桁架梁起到有效的锚固作用，以提高中跨桁架梁的刚度，由此，可以增强桁架混合梁斜拉桥的整体性和刚度，提高中跨和边跨的跨越能力，保证行车舒适性，同时，下层混凝土结构的造价相对较低，因此，本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥可以节省建造成本，提高经济性。

附图说明

图1为本申请第一实施例的一种桁架混合梁斜拉桥的结构示意图；

图2为图1中所示的中跨桁架梁的横截面示意图；

图3为图1中所示的边跨桁架梁的横截面示意图。

附图标记说明

索塔10；斜拉索20；中跨桁架梁30；中跨钢桁架31；中跨横联311；中跨主桁312；中跨上弦杆3121；中跨下弦杆3122；中跨腹杆3123；下层钢桥面结构32；第一桥面结构33；边跨桁架梁40；边跨钢桁架41；边跨横联411；边跨主桁412；边跨上弦杆4121；边跨腹杆4122；下层混凝土结构42；第二桥面结构43；钢混结合段50；连接墩60；辅助墩70。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请中，“纵桥向”方位或位置关系为基于附图1所示，“横桥向”、“顶”、“底”方位或位置关系为基于附图2所示的方位或位置关系。需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

本申请实施例提供了一种桁架混合梁斜拉桥，请参阅图1至图3，该桁架混合梁斜拉桥包括索塔10、斜拉索20、中跨桁架梁30、边跨桁架梁40和钢混结合段50。中跨桁架梁30包括中跨钢桁架31和与中跨钢桁架31的底端连接的连接的下层钢桥面结构32；中跨桁架梁30与索塔10之间通过多根斜拉索20连接；边跨桁架梁40包括边跨钢桁架41和与边跨钢桁架41连接的下层混凝土结构42；边跨钢桁架41包括两片沿横桥向间隔设置的边跨主桁412，边跨主桁412包括边跨上弦杆4121和多根边跨腹杆4122，多根边跨腹杆4122的顶端与边跨上弦杆4121连接，多根边跨腹杆4122的底端与下层混凝土结构42连接；中跨桁架梁30沿纵桥向的相对两端的每一端分别设置有一个边跨桁架梁40，每个中跨桁架梁30与索塔10之间分别通过多根斜拉索20连接；下层钢桥面结构32与每个边跨桁架梁40的下层混凝土结构42之间分别通过一个钢混结合段50连接。

具体地，本申请实施例桁架混合梁斜拉桥的由中跨桁架梁30和边跨桁架梁40所构成，其中，中跨桁架梁30由中跨钢桁架31和与中跨钢桁架31连接的下层钢桥面结构32构成，边跨桁架梁40由边跨钢桁架41和与边跨钢桁架41连接的下层混凝土结构42构成，也就是说，中跨桁架梁30为钢结构，边跨桁架梁40的下层混凝土结构42为混凝土结构。边跨钢桁架41包括两片沿横桥向间隔设置的边跨主桁412，边跨主桁412的边跨腹杆4122的底端与下层混凝土结构42连接，也就是说，本申请的边跨钢桁架41没有下弦杆。在结构性能上，由于下层混凝土结构42的自重较大、刚度高，所以，边跨桁架梁40不仅可以融边跨压重和结构受力于一体，还能够对中跨桁架梁30起到有效的锚固作用，以提高中跨桁架梁30的刚度，由此，可以增强桁架混合梁斜拉桥的整体性和刚度，提高中跨和边跨的跨越能力，保证行车舒适性，同时，与钢结构相比，下层混凝土结构42的造价相对较低，因此，与钢桁梁斜拉桥相比，本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥可以节省建造成本，提高经济性。

另外，相关技术中，除了钢桁梁之外，还有一种混合梁也是大跨度斜拉桥常用的加劲梁形式之一。相关技术中的混合梁斜拉桥的中跨一般为钢箱梁，钢箱梁可以充分发挥钢结构轻、跨越能力大的优点，而边跨采用自重较大的混凝土梁作为压重跨，该混合梁斜拉桥可以节省材料用量，技术经济性优势较为突出，但是，由于混合梁斜拉桥中跨钢箱梁的刚度较小，所以，车桥动力性能较差，特别是用在高速铁路上，行车舒适性低。

而本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥采用的是中跨桁架梁30和边跨桁架梁40的组合结构，即桁架混合梁斜拉桥的中跨和边跨均为桁架结构，与相关技术中的混合梁斜拉桥所采用的钢箱梁和混凝土梁相比，本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥可以提高结构的整体性和刚度，在提高车桥动力性能的同时，也可以提高行车舒适性。

为了满足受力要求和结构设计规范，相关技术中的钢桁梁斜拉桥的边跨和中跨的跨径比一般在0.55左右，而采用本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥，可以将边跨桁架梁40的跨径缩短30％以上，由此，不仅可以降低工程造价，还可以优化孔跨布置，提高桁架混合梁斜拉桥的适用范围。

为达到缩短边跨桁架梁40的跨径的目的，可以根据中跨桁架梁30的节间距、斜拉索20的布置位置来进行适当调整边跨桁架梁40与中跨桁架梁30的跨径比值，从经济性方面考虑，一具体的实施例中，边跨桁架梁40与中跨桁架梁30的跨径比值可以为0.35～0.4。

本申请实施例的下层混凝土结构42可以是预应力混凝土桥面结构，预应力混凝土桥面结构可以增大自身的荷载能力，由此，不仅可以提高桁架混合梁斜拉桥的跨度，还可以提高边跨桁架梁40的刚度和抗变形能力。

每根边跨腹杆4122的底端与下层混凝土结构42之间可以通过剪力键连接。

一实施例中，请参阅图2和图3，中跨桁架梁30还包括第一桥面结构33，边跨桁架梁40还包括第二桥面结构43，第一桥面结构33与中跨钢桁架31的顶端连接，第二桥面结构43与边跨钢桁架41的顶端连接，也就是说，本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥可以是双层结构，该双层结构的每一层都可以用于车辆或列车行驶，比如，位于上层的第一桥面结构33和第二桥面结构43可以用于车辆行驶，位于下层的下层钢桥面结构32、下层混凝土结构42和钢混结合段50可以用于列车行驶，即桁架混合梁斜拉桥可以是公铁合建斜拉桥。

需要说明的是，相关技术中的混合梁斜拉桥的主跨的局部刚度相对较低，不适合公铁分层布置，而本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥的整体刚度较高，因此，本申请实施例的桁架混合梁斜拉桥可以适合公铁分层布置。

一实施例中，第二桥面结构43为钢混组合梁。采用钢混组合梁可以增加边跨桁架梁40的压重，以使边跨桁架梁40的受力能够稳定。在一些实施例中，第二桥面结构43也可以是正交异性桥面板。

可以理解的是，在一些实施例中，也可以不设置第一桥面结构33和第二桥面结构43，也就是说，桁架混合梁斜拉桥上可以只设置下层钢桥面结构32、下层混凝土结构42和钢混结合段50，桁架混合梁斜拉桥可以是仅供车辆行驶的公路斜拉桥，也可以是仅供列车行驶的铁路斜拉桥。

一实施例中，请参阅图2，中跨钢桁架31包括多个中跨横联311和两片中跨主桁312；两片中跨主桁312沿横桥向间隔设置，下层钢桥面结构32与两片中跨主桁312连接，多个中跨横联311沿纵桥向间隔设置且与两片中跨主桁312连接。通过设置多个中跨横联311和两片中跨主桁312，可以提高中跨钢桁架31的结构稳定性。

可以理解的是，在一些实施方式中，也可以不设置中跨横联311。

一实施例中，请参阅图2，中跨主桁312包括中跨上弦杆3121、中跨下弦杆3122和多根中跨腹杆3123，多根中跨腹杆3123的顶端与中跨上弦杆3121连接，多根中跨腹杆3123的底端与中跨下弦杆3122连接；下层钢桥面结构32沿横桥向的相对两侧的每一侧分别与对应的中跨主桁312的中跨下弦杆3122连接。

具体地，中跨腹杆3123与中跨上弦杆3121之间，以及中跨腹杆3123与中跨下弦杆3122之间均可以通过整体节点进行连接。

一实施例中，请参阅图3，边跨钢桁架41包括多个边跨横联411；多个边跨横联411沿纵桥向间隔设置且与两片边跨主桁412连接。通过设置多个边跨横联411和两片边跨主桁412，也可以提高边跨钢桁架41的结构稳定性。

可以理解的是，在一些实施方式中，也可以不设置边跨横联411。

一实施例中，请参阅图3，边跨主桁412包括边跨上弦杆4121和多根边跨腹杆4122，多根边跨腹杆4122的一端与边跨上弦杆4121连接，多根边跨腹杆4122的底端与下层混凝土结构42连接。

具体地，边跨腹杆4122与边跨上弦杆4121之间可以通过整体节点进行连接，边跨腹杆4122与下层混凝土结构42之间可以通过剪力键连接，也就是说，下层混凝土结构42可以作为边跨主桁412的边跨下弦杆，由此，不需要在边跨主桁412上再单独设置边跨下弦杆，从而可以进一步节省钢材用量。

一实施例中，请参阅图1，每个钢混结合段50远离中跨桁架梁30的一端分别设置有一个索塔10，也就是说，桁架混合梁斜拉桥设置了两个索塔10，每个钢混结合段50分别设置在对应的索塔10的中跨侧。

在一些实施方式中，根据地形特点，也可以是每个钢混结合段50远离边跨桁架梁40的一端分别设置有一个索塔10，也就是说，每个钢混结合段50分别设置在对应的索塔10的边跨侧。

一实施例中，请参阅图1，桁架混合梁斜拉桥还包括连接墩60和辅助墩70，每个边跨桁架梁40的底部分别设置有一个连接墩60和至少一个辅助墩70。

具体地，对于设置在同一个边跨桁架梁40底部的连接墩60和辅助墩70来说，连接墩60设置在边跨桁架梁40远离中跨桁架梁30的一端，辅助墩70设置在连接墩60靠近中跨桁架梁30的一侧。根据桥跨布置和受力要求，设置在同一个边跨桁架梁40底部的辅助墩70的数量可以是一个也可以是多个。

上述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。