铁路钢箱混合组合梁斜拉桥
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1.2 铁路混合组合梁斜拉桥主要结构形式

1.2.1 双塔三跨桥式

双塔三跨式混合梁斜拉桥的主跨根据桥梁跨越功能的需要,一般采用比较大的跨径,主跨跨越河流、河口、海湾或主航道后,两个边跨可以设在岸边、滩地或浅水区,两个边跨跨径可以是对称的,也可以是不对称的,如图1-17所示,相应的边跨布置一个或多个辅助桥墩。边跨内增设辅助桥墩支承加劲梁,此时,边跨加劲梁为连续梁受力结构,减少了加劲梁的弯矩,缩短了边跨的跨径。这样不仅可以将端锚索在最不利活载布载作用下的应力变幅控制在一定范围内,缓和端锚索的应力集中,以减少端锚索疲劳的影响,还可以增大斜拉桥的整体刚度。

图1-17 双塔三跨式混合梁斜拉桥

双塔三跨式混合梁斜拉桥边跨可以与引桥上部结构一起设置为连续梁结构,如法国的诺曼底大桥,也可以将边跨加劲梁在端锚索向外延伸设为无索区辅助跨,如图1-18所示,以使得边跨梁端转角变位满足桥上无缝轨道受力和变形的需要。

图1-18 带有无索区辅助边跨双塔三跨式混合梁斜拉桥

此外,根据地形、地质及河道条件,双塔三跨式混合梁斜拉桥也有双塔采用不等高的高低塔形式,如图1-19所示。

图1-19 双塔三跨式不等高塔混合梁斜拉桥

1.2.2 独塔双跨桥式

独塔双跨式混合梁斜拉桥可以布置为一个主跨和一个边跨的不对称形式,如图1-20所示,也可以布置为两个主跨的对称形式,如图1-21所示。当独塔双跨式混合梁斜拉桥为不对称布置时,主跨侧必须设置至少一个辅助跨,以使得主跨梁端转角变位满足桥上无缝轨道受力和变形的需要。当独塔双跨式混合梁斜拉桥为两个主跨等跨对称布置时,两个主跨侧均须设置混合梁辅助跨,这样不仅可以使得主跨梁端转角变位满足桥上无缝轨道受力和变形的需要,还可以使得端锚索能有效地约束塔顶位移,在受力和变形方面能充分发挥混合梁斜拉桥的优势。

图1-20 独塔双跨式不对称布置混合梁斜拉桥

图1-21 独塔双跨式对称布置混合梁斜拉桥

独塔双跨式混合梁斜拉桥不对称布置适用于跨越河道的主河槽或主航道偏向河道一岸侧、一侧山坡较陡峭另一侧相对缓坡的谷地,以及交通道路;主跨根据桥梁跨越功能的需要大于边跨,边跨中间布置一个或多个辅助桥墩,桥塔和边跨设置于岸坡或河流的浅滩区。独塔双跨式混合梁斜拉桥对称布置适用于两跨跨越河流或分叉河流,桥塔设置在河道中间或河床相对凸起的部位或分叉河流的浅滩区。

1.2.3 多塔多跨桥式

多塔多跨式是指多于等于三塔和多于等于四跨混合梁斜拉桥,适用于较宽的河流、河口、海湾,以及多条航道和宽而深的谷地。四塔五跨式混合梁斜拉桥如图1-22所示。

图1-22 四塔五跨式混合梁斜拉桥

多塔多跨式混合梁斜拉桥的边塔受到边跨的锚固作用,而中间塔两侧斜拉索随主跨荷载作用会产生位移,没有相对固定的端锚索来有效地限制塔顶的变位。因此,柔性结构的斜拉桥采用多塔多跨式将使结构中间塔顶部及加劲梁的变形过大,关键技术是如何约束和减少中间桥塔的位移和变形?目前,比较有效的措施是:其一,将中间桥塔顶部用长斜拉索与具有锚跨的边塔下部结构连接锚固,这是一个直接对中间塔顶起到锚固作用的方法,受力简单明确,经济性也好;其二,将中间桥塔采取塔梁固结的结构形式,塔墩梁固结使得加劲梁在中间塔位置锚固,起到减少加劲梁自身变形的作用,但仍然会随塔顶变位而转动;其三,将中间桥塔设置为相对较刚性的结构。

如图1-23所示,在多塔多跨式混合梁斜拉桥可以创新采用斜拉索在主跨中部一定范围内交叉锚固的布置形式,以增大多塔多跨式混合梁斜拉桥的整体刚度。

图1-23 多塔多跨式斜拉索交叉布置混合梁斜拉桥

此外,多塔多跨式斜拉桥的多塔可以不一样的高度,多跨可以是等跨度也可以是不等跨度,如图1-24所示。

图1-24 多塔多跨不等高塔不等跨度混合梁斜拉桥