一种变截面梁与悬索组合桥梁结构体系技术领域
本发明涉及主跨150～500m跨径的桥梁结构体系设计。
背景技术
变截面连续梁或连续刚构桥在50-120m跨度内是桥型方案比选的优胜者，但当主
跨跨径进一步增大时，易于出现跨中下挠、腹板开裂等病害等问题，且桥梁造型简单，桥梁
景观效果一般。
悬索桥跨越能力大，超1000m以上跨径的桥梁基本都是悬索桥，且桥梁造型美观，
近年为市区城市桥梁方案设计所青睐，但悬索桥主梁多采用钢箱梁结构；主梁钢箱梁、主缆
高强钢丝及大尺寸鞍座铸造费用高；先导索过河困难；主缆和吊杆安装需要布置猫道等临
时设施，施工措施费用大，施工控制难度大。尽管悬索结构造型美观，但由于造价、施工难度
等因素，在中等跨径桥梁中，悬索桥结构桥梁并未推广应用。
发明内容
本发明避免主跨150～500m上述桥梁结构体系不足之处，综合其优点，提供一种变
截面梁与悬索组合桥梁结构体系，为150～500m跨径范围内桥梁设计提供一种更有竞争力
的桥梁结构形式。
本发明为解决技术问题采用如下技术方案：
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点是：所述桥梁结构体系是在两端
桥墩上设置变截面主梁，在两端变截面主梁之间、位于主跨中部设置等截面主梁；在所述变
截面主梁的墩顶上设置桥塔，在所述桥塔上的塔顶上设置鞍座，利用所述鞍座以及两端锚
固结构架设悬索主缆，在所述悬索主缆的中段设置吊杆，所述等截面主梁由吊杆吊起，由所
述鞍座、悬索主缆以及吊杆构成悬索系统，实现大跨度主跨。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：所述变截面主梁的结构
设置用于承担自身恒载及活载，不考虑跨中部等截面主梁的荷载。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：两端锚碇及悬索系统的
设置仅仅考虑等截面主梁的恒载及活载。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：所述等截面主梁与两端
变截面主梁采用刚性连接或铰接连接。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：所述低高度桥塔的高度
取为1/6～1/8的桥梁主跨跨径。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：所述悬索主缆采用钢绞
线或平行钢丝组成索股；所述悬索主缆的两端锚固结构是采用地锚式锚固于两端锚碇内，
或为自锚式锚固于桥梁主梁内，所述吊杆通过索夹与悬索主缆连接。
本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的特点也在于：所述悬索主缆的架设是
以采用挂篮悬臂完成施工的变截面主梁为平台，逐根安装悬索主缆的各索股。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：
1、本发明充分利用混凝土变高度梁根部梁高度大，抗弯、抗剪刚度大优势，发挥混
凝土结构截面优势，并利用混凝土变截面梁经济优势；采用具有较高抗拉强度的悬索主缆
和吊杆构成的悬索系统承担中部等截面主梁的自重，有效减小了跨中梁段由于距离桥墩距
离大、力臂大、弯矩大而导致主梁墩顶受力较大，规避混凝土梁跨越能力有限、容易出现跨
中下绕、裂缝缺陷，增大桥梁跨度。
3、本发明中悬索系统仅仅承担了跨中部分梁段的荷载，桥塔高度小，其悬索主缆、
鞍座、以及锚固系统的材料性能和尺寸规格较同等跨度常规悬索桥小；悬索主缆及吊杆可
采用常规钢绞线材料，悬索主缆和鞍座规格小，制作难度小，有效规避了常规悬索桥主缆系
统造价高的缺陷。
4、本发明中桥塔和主缆系统的施工，可利用已经完成施工的变截面主梁为施工平
台，规避了常规悬索桥临时猫道施工系统，大大降低施工造价、降低施工难度。
5、本发明中桥梁结构体系受力合理，综合了变截面梁桥、悬索桥桥梁外观造型优
势，是主跨150-500m跨径一种更有竞争力的桥型方案。
附图说明
图1为本发明中地锚式变截面梁与悬索组合桥梁结构体系示意图；
图2为本发明中自锚式变截面梁与悬索组合桥梁结构体系示意图；
图3为本发明中变截面主梁受力简图；
图4为本发明中主跨中部等截面主梁受力简图；
图5a-图5g为本发明变截面梁与悬索组合桥梁结构体系施工流程图；
图中标号：1桥墩，2锚碇，3变截面主梁，4等截面主梁，5桥塔，6悬索主缆，7吊杆，8
鞍座。
具体实施方式
参见图1、图2，本实施例中变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的结构形式是：桥梁
结构体系是在两端桥墩1上设置变截面主梁3，在两端变截面主梁3之间、位于主跨中部设置
等截面主梁4；在变截面主梁3的墩顶上设置低高度桥塔5，在低高度桥塔5的塔顶上设置鞍
座8，利用鞍座8以及两端锚固结构设悬索主缆6，在悬索主缆6的中段设置吊杆7，等截面主
梁4由吊杆7吊起，由鞍座8、悬索主缆6以及吊杆7构成悬索系统，实现大跨度主跨。
针对本实施例中变截面梁与悬索组合桥梁结构体系的结构形式，其变截面主梁受
力如图3所示，其主跨中部等截面主梁受力如图4所示，受力合理、经济、施工难度小、造型美
观，可应用于各类跨河或跨线主跨150-500m跨径桥梁。图3和图4中，F1为过渡墩反力，F2为
主墩反力，F3为边吊杆拉力，F4为主缆拉力，F5为吊杆拉力，F6为塔柱支撑力。
具体实施中，相应的结构设置也包括：
变截面主梁3的结构设置主要为承担自身范围内恒载及活载，不考虑跨中部等截
面主梁4的荷载，其设计可参考变高段连续梁或T型刚构确定根部梁高、断面及预应力布置。
两端锚碇2及悬索系统的设置仅仅考虑等截面主梁4的恒载及活载，主跨中部等截
面主梁4的自身范围内恒载及活载主要通过吊杆7传递至悬索主缆6，进而传递至桥塔及锚
碇；主跨中部等截面主梁和缆索系统的设计，可按照仅仅考虑中部等截面主梁的跨度的悬
索桥进行相关设计。中部等截面主梁由缆索系统承担，减少其荷载向变截面主梁段的传递。
等截面主梁4与两端变截面主梁3采用刚性连接或铰接连接，等截面主梁与变截面
主梁相接处主要传递轴力，而剪力和弯矩均较小。
桥塔5的高度取为1/8～1/10的桥梁主跨跨径；悬索主缆6采用镀锌钢绞线或环氧
钢绞线，或以平行的镀锌钢丝组成索股；由于悬索主缆6仅仅承担等截面主梁4的荷载，使得
悬索主缆6所承担的荷载相对较小，因而其截面规格尺寸相对较小；同时，由于悬索主缆的
规格尺寸相对较小，悬索系统中的鞍座也较小。
由于悬索主缆6规格相对较小，悬索主缆可采用整束工厂制作，整个主缆整体吊装
安装，架设以已经完成施工的变截面主梁3为平台，不需要常规悬索桥施工现场索股架设临
时设施，即不需要猫道设施。
悬索主缆6的两端锚固结构可以采用如图1所示的地锚式锚固于锚碇2内，或是采
用如图2所示的自锚式锚固于桥梁主梁内，吊杆7通过索夹与悬索主缆6连接，用于传递桥梁
荷载，吊杆处在等截面主梁的范围内。
本发明综合了变截面混凝土梁桥和悬索桥的受力优点，其变截面主梁体外形优
美，厚重不失轻盈；主缆自然舒展，曲线优美，悬索主缆及吊杆排列有序，曲线与直线搭配，
易于融入环境；变截面主梁的凸曲线与悬索主缆的凹曲线在主跨相呼应，整体简洁、明快，
展现出优美的结构线条。
施工方法如图5所示按如下步骤进行：
步骤1：如图5a所示，施工桥梁基础、桥墩1及锚碇2；
步骤2：如图5b所示，采用挂篮的方式逐段施工变截面主梁部分，并张拉相应的预
应力系统；
步骤3：如图5c所示，边跨合拢，完成变截面主梁3的施工；
步骤4：如图5d所示，施工桥塔5，并安装鞍座8；
步骤5：如图5e所示，以变截面主梁3为平台，架设悬索主缆6，悬索主缆6的端部锚
固于锚碇内实现地锚；
步骤6：如图5f所示，吊装施工主跨中部等截面主梁4，等截面主梁4为钢主纵梁，并
同时逐段安装吊杆7；
步骤7：如图5g所示，中跨主纵梁合拢，安装横梁及桥面系，完成变截面梁与悬索组
合桥梁结构的施工。