雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔的製作方法

2023-10-06 18:34:04

專利名稱：雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種橋梁的組成結構，尤其涉及一種特殊結構的橋墩及橋梁墩塔。
背景技術：
隨著我國交通基礎設施建設的快速發展，大量跨越江河、峽谷的各種橋梁作為道 路交通的重要組成部分，正在被頻繁地修建。當前，國內外纜索支撐橋梁塔結構形式，縱橋 向有獨柱形、A型和倒Y型等幾種，橫橋向有單柱型、雙柱型、門型、H型、A型、寶石型或倒Y 型等。對於纜索支撐橋這種柔性體系的橋梁，提高結構的整體剛度是影響橋梁設計和施工 建造的關鍵因素。而且，隨著人們對橋梁美學的重視，以前橋梁大部分是從功能、技術或經 濟角度出發，沒有考慮到橋梁結構與周圍環境的融合，顯得有些呆板、單調，與橋位環境也 不夠協調，影響了橋梁的美感。

發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種整體剛度強、穩定性
好、施工方便、適用範圍廣泛、造型美觀、經濟性更好的雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔。
為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種雙曲線橋墩，其特徵在於所
述橋墩包括設於地基承臺上的橋墩下部結構、橋墩分叉結構和墩頂縱向連接結構，所述橋
墩分叉結構包括兩肢分叉構件(即所述橋墩分叉結構由兩片構件組成)，所述橋墩分叉結
構底部的分叉起點固接於所述橋墩下部結構的頂部，所述兩肢分叉構件在墩頂處通過墩頂
縱向連接結構固接；所述橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙
曲線。所述在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線的通常理解是指從地基承臺開始，橋墩
的長度、寬度均隨橋墩高度的增加先逐漸收窄，然後再隨橋墩高度的增加均逐漸拓寬，直至
墩頂；即不論是從橋梁縱向還是從橋梁橫向上看去，所述橋墩均表現為一花瓶狀。 上述的技術方案中，所述雙曲線的中點優選位於橋墩高度的二分之一處，即橋墩
的外輪廓尺寸在橋墩高度的二分之一處最小，該二分之一處即為橋墩結構所在的最小截
面，從而使得整個橋墩在沿橋梁縱向、橫向上均表現出"纖腰狀"。該情形下不僅受力最為均
勻，外形最為美觀，而且為所述橋墩分叉結構的分叉起點預留了足夠的空間。 上述的技術方案中，所述橋墩分叉結構的分叉起點的標高一般應大於橋墩最小截
面處的位置標高，當最小截面的位置處於橋墩高度的二分之一處時，該分叉起點距離墩頂
的分叉高度優選為橋墩高度的1/4 1/3。 一般情況下，橋墩分叉結構分叉起點到橋墩墩頂
之間的分叉高度以橋墩結構整體美觀且能適應橋梁主梁熱脹冷縮的影響為原則進行選取。 作為一個總的技術構思，本發明還提供一種雙曲線橋梁墩塔，所述橋梁墩塔包括
上述的雙曲線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，所述橋塔包括固接於所述橋墩頂部的橋塔分叉
結構，所述橋塔分叉結構包括四肢分叉構件，所述橋塔分叉結構中部透空形成一供橋梁主
梁穿過的橋洞，所述四肢分叉構件分別與所述橋墩分叉結構的兩肢分叉構件四角對接以形
成一個沿橋梁橫向上透空的四邊形，所述對接的方式為鉸接或固接。
上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋塔在沿橋梁縱向上優選設置為一倒Y型結構， 所述橋塔分叉結構為該倒Y型結構下部的分叉段。 上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋塔在沿橋梁縱向上也可設置為一H型結構，所 述橋塔分叉結構則為該H型結構下部的倒U段。 上述的雙曲線橋梁墩塔中，所述橋墩和橋塔所採用的建築材料並無嚴格限制，例 如，所述橋墩、橋塔可以均採用混凝土施工建造，也可均採用鋼結構，還可採用混凝土與鋼 材混搭，形成混凝土橋墩_鋼結構橋塔的鋼混結構。 上述的橋墩墩頂縱向連接結構或者橋墩分叉結構的頂部均可以作為安放橋梁主 梁支座的平臺。 與現有技術相比，本發明的優點在於首先，本發明的雙曲線橋墩由於採用了橋墩 分叉結構，能很好地適應橋梁主梁熱脹冷縮變化產生的消極影響，這為進一步採用塔梁墩 固結形式及進一步增大結構的整體剛度提供了前提和保障；其次，本發明的雙曲線橋墩適 用範圍廣泛，可適用於鋼結構、混凝土結構及鋼混結構的橋梁；也可適用於塔梁墩固接或塔 墩固接-梁安放的結構形式；再次，本發明的雙曲線橋墩不僅造型美觀，而且施工建造方 便，可現澆，可預製後現場拼裝。 本發明另提供的雙曲線橋梁墩塔結構則結合了傳統的橋塔和雙薄壁墩結構的雙 重優勢，形成一種獨特的橋梁墩塔結構形式，該結構形式首先進一步提高了橋梁墩塔結構 的整體剛度，可更好地適應橋梁主梁的熱脹冷縮影響；其次，該結構形式使得橋梁的其他組 成部分得到進一步的優化(如斜拉橋中主梁結構可以採用不同的形式，斜拉索的用量可以 相對減少等等)，可大幅度提高橋塔的結構剛度，從而提高纜索支撐橋梁的整體剛度。本發 明的雙曲線橋梁墩塔也可以採用塔梁墩固結，或者將主梁穿過橋塔分支結構上設的橋洞而 直接安放於橋墩上，這樣即可以提高整個纜索支撐橋梁結構的整體剛度，又可避免傳統主 梁在橋墩位置處出現負彎矩峰值的情況，降低橋梁墩塔處主梁的負彎矩，起到"消峰"的作 用。 另外，本發明的雙曲線橋梁墩塔也可採用預製施工，與基礎施工同時進行，這樣不 僅可以保證施工質量，減少混凝土收縮徐變的影響，而且加快了橋梁的施工速度，可以使橋 梁在最短的時間內投入運營；材料耗用也明顯減少，成本減小。與常規的橋梁墩塔相比，本 發明的雙曲線墩塔結構形成一個透空的四邊形，外觀上更通透、更纖細、更挺拔，結構輪廓 線條更優美，更婀娜，整體造型更加美觀，更具實用性和經濟性。


圖1為本發明具體實施方式
中雙曲線橋墩的主視圖； 圖2為本發明具體實施方式
中雙曲線橋墩的側視圖； 圖3為本發明具體實施方式
中雙曲線橋梁墩塔的主視圖； 圖4為本發明具體實施方式
中雙曲線橋梁墩塔的側視圖； 圖5為圖2、圖4中A-A處的剖面圖； 圖6為圖2、圖4中B-B處的剖面圖； 圖7為圖2、圖4中C-C處的剖面圖； 圖8為圖2、圖4中D-D處的剖面圖9為圖4中E-E處的剖面圖10為圖3中C處的局部放大圖11為圖4中d處的局部放大圖12為本發明具體實施方式
中施工樁基礎時的施工狀態圖13為本發明具體實施方式
中施工橋墩分叉結構時的施工狀態圖14為本發明具體實施方式
中施工墩頂縱向連接結構及主梁時的施工狀態圖。
圖例說明1、地基承臺11、樁基礎2、橋墩下部結構3、橋墩分叉結構31、兩肢分叉構件32、剪刀撐4、墩頂縱向連接結構5、橋塔分叉結構51、四肢分叉構件6、主梁61、支座62、墊石63、託架7、橋塔上部結構8、塔柱橫梁a-橋洞b-四邊形
具體實施例方式
—種如圖1、圖2、圖5 圖8所示的本發明的雙曲線橋墩，該橋墩包括設於地基承 臺1 (由樁基礎11固定)上的橋墩下部結構2、橋墩分叉結構3和墩頂縱向連接結構4，橋 墩分叉結構3底部固接於橋墩下部結構2的頂部，橋墩分叉結構3的兩肢分叉構件31在墩 頂處通過墩頂縱向連接結構4固接。橋墩下部結構2根據穩定需要沿橋墩高度方向設置有 常規的橫隔板。 如圖1、圖2、圖5 圖8所示，從地基承臺l開始，沿橋梁縱向(即主視方向)看 去，橋墩的長度L隨橋墩高度的增加先逐漸收窄，然後再隨橋墩高度的增加逐漸拓寬，直至 墩頂；從地基承臺1開始，沿橋梁橫向(即側視方向)看去，橋墩的寬度W隨橋墩高度的增 加先逐漸收窄，然後再隨橋墩高度的增加逐漸拓寬，直至墩頂。即不論是從橋梁縱向還是從 橋梁橫向上看去，所述橋墩均表現為如圖1和圖2所示的花瓶狀。橋墩沿豎直方向上的外 輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線。本具體實施方式
中將各雙曲線的頂點設在 橋墩高度h的二分之一處(見圖1、圖2中的11處)，即橋墩的外輪廓尺寸在橋墩高度h的 二分之一處最小，該二分之一處即為橋墩結構所在的最小截面。該情形下各雙曲線在左右、 上下都能基本達到對稱，從而使得整個橋墩在沿橋梁縱向、橫向上均表現出"纖腰狀"。
本具體實施方式
中，橋墩分叉結構3的分叉起點的標高(即圖2中的12處)大於 橋墩最小截面處(即11處)的位置標高，該分叉起點距離墩頂的分叉高度大約為橋墩高度 h的1/3。 —種如圖1 圖11所示的本發明的雙曲線橋梁墩塔，該橋梁墩塔包括上述的雙曲 線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，橋塔在沿橋梁縱向上設置為一H型結構，橋塔包括固接於 橋墩頂部的橋塔分叉結構5，橋塔分叉結構5即為該H型結構下部的倒U段，橋塔分叉結構 5以上的橋塔部分為橋塔上部結構7。橋塔分叉結構5中部透空形成一供橋梁主梁6穿過的橋洞a，上述的橋墩分叉結構3的頂部作為安放橋梁主梁6支座61的平臺，支座61下安 放有墊石62(見圖10和圖11)。橋塔分叉結構5的四肢分叉構件51分別與橋墩分叉結構 3的兩肢分叉構件31四角對接以形成一個沿橋梁橫向上透空的四邊形b，對接的方式為鉸 接或固接。 本具體實施方式
中的雙曲線橋墩及橋梁墩塔的施工步驟為 步驟1 :如圖12所示，首先進行樁基礎11的施工，然後進行地基承臺1的施工；
步驟2 :如圖13所示，在步驟1完成後開始施工橋墩下部結構2，然後施工橋墩分 叉結構3，進行橋墩分叉結構3的施工時，需要增加一些臨時縱向連接構件(如圖13中的剪 刀撐32)，以將橋墩分叉結構3的兩肢分叉構件31連接，保證施工過程中橋墩的穩定和安 全； 步驟3 :如圖2所示，最後施工墩頂縱向連接結構4，然後拆除臨時剪刀撐32等，完 成雙曲線橋墩的施工； 步驟4 :如圖14所示，完成橋墩的施工以後，在進行橋塔的施工以前先施工主梁6， 由於本具體實施方式
是採用非塔梁墩固結體系的橋梁墩塔，因此在施工主梁6時先在橋墩 分叉結構3的兩肢分叉構件31頂面現澆墊石62，然後在墊石62上安放主梁6的支座61， 然後在橋墩頂部安裝的託架63上現澆0號段主梁6，主梁6與橋墩臨時固結；對於塔梁墩 固結體系的橋梁墩塔，可在託架63上現澆0號段主梁6塔梁固結段； 步驟5 :如圖3所示，完成步驟4後，然後在橋墩分叉結構3的兩肢分叉構件31頂 面施工橋塔分叉結構5，再拆除託架63，施工塔柱橫梁8，最後施工橋塔上部結構7，完成整 個雙曲線橋梁墩塔的施工。 上述的橋墩和橋塔均採用混凝土施工建造，通過將橋塔分叉結構5與橋墩分叉結 構3相結合，提高了橋梁墩塔結構的整體剛度，可更好地適應主梁6熱脹冷縮的影響，還使 得整個橋梁墩塔形成一個透空的四邊形b，橋梁墩塔外輪廓線在縱橋向和橫橋向沿橋墩高 度方向均為"纖腰"的曲線，整體造型十分美觀。
權利要求
一種雙曲線橋墩，其特徵在於所述橋墩包括設於地基承臺(1)上的橋墩下部結構(2)、橋墩分叉結構(3)和墩頂縱向連接結構(4)，所述橋墩分叉結構(3)包括兩肢分叉構件(31)，所述橋墩分叉結構(3)底部的分叉起點固接於所述橋墩下部結構(2)的頂部，所述兩肢分叉構件(31)在墩頂處通過墩頂縱向連接結構(4)固接；所述橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線。
2. 根據權利要求1所述的雙曲線橋墩，其特徵在於所述雙曲線的中點位於橋墩高度的二分之一處。
3. 根據權利要求2所述的雙曲線橋墩，其特徵在於所述橋墩分叉結構(3)的分叉起點距離墩頂的分叉高度為橋墩高度的1/4 1/3。
4. 一種雙曲線橋梁墩塔，其特徵在於所述橋梁墩塔包括權利要求1 3中任一項所述的雙曲線橋墩和該橋墩上固接的橋塔，所述橋塔包括固接於所述橋墩頂部的橋塔分叉結構(5)，所述橋塔分叉結構(5)包括四肢分叉構件(51)，所述橋塔分叉結構(5)中部透空形成一供橋梁主梁(6)穿過的橋洞，所述四肢分叉構件(51)分別與所述橋墩分叉結構(3)的兩肢分叉構件(31)四角對接以形成一個沿橋梁橫向上透空的四邊形，所述對接的方式為鉸接或固接。
5. 根據權利要求4所述的雙曲線橋梁墩塔，其特徵在於所述橋塔在沿橋梁縱向上設置為一倒Y型結構，所述橋塔分叉結構(5)為該倒Y型結構下部的分叉段。
6. 根據權利要求4所述的雙曲線橋梁墩塔，其特徵在於所述橋塔在沿橋梁縱向上設置為一H型結構，所述橋塔分叉結構(5)為該H型結構下部的倒U段。
全文摘要
本發明公開了一種雙曲線橋墩及雙曲線橋梁墩塔，該橋墩包括橋墩下部結構、橋墩分叉結構和墩頂縱向連接結構，橋墩分叉結構的分叉起點固接於橋墩下部結構的頂部，橋墩分叉結構的兩肢分叉構件在墩頂處通過墩頂縱向連接結構固接；橋墩沿豎直方向上的外輪廓線在橋梁縱向、橫向上的投影均為雙曲線；本發明的橋梁墩塔包括前述橋墩和該橋墩上固接的橋塔，橋塔包括一橋塔分叉結構，橋塔分叉結構中部透空形成一供橋梁主梁穿過的橋洞，橋塔分叉結構的四肢分叉構件分別與前述兩肢分叉構件四角鉸接或固接以形成一個沿橋梁橫向上透空的四邊形。本發明的橋墩及橋梁墩塔具有整體剛度強、穩定性好、施工方便、適用範圍廣泛、造型美觀、經濟性好等優點。
文檔編號E01D19/02GK101761028SQ20101002206
公開日2010年6月30日 申請日期2010年1月13日 優先權日2010年1月13日
發明者盧立志, 張陽, 易篤韜, 晏班夫, 李甲寶, 李立峰, 蔣望, 邵旭東 申請人:湖南大學