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一种分离式双层桥面斜拉桥
技术领域：
本实用新型涉及桥梁的桥型方案设计领域，具体涉及一种分离式双层桥面斜拉桥。
背景技术：
双层(桥面)桥梁国内较为少见，国际上也为数不多；当然高架桥中常见的小跨径双层桥不包括在内。早期我国的双层桥梁基本为跨越长江的公路、铁路两用桥梁，在2000年左右修建了一些双层公路或上层公路，下层运行城市轨道交通的双层桥梁。我国有代表性的双层桥梁见下表：

  序  号  桥名  桥型方案  主梁构造  荷载  最大跨  径  1  武汉长江  大桥  连续梁  钢桁梁  公路、铁路  128m  2  南京长江  大桥  连续梁  钢桁梁  公路、铁路  160m  3  九江长江  大桥  拱加劲连  续梁  钢桁梁  公路、铁路  216m  4  芜湖长江  大桥  斜拉桥  钢桁梁  公路、铁路  312m  5  香港青马  大桥  悬索桥  钢桁梁  公路、城市  轨道  1377m  6  杭州钱塘  江四桥  拱桥  纵、横梁体  系  公路、公路  190m  7  澳沊三桥  斜拉桥  混凝土箱  梁  公路、城市  轨道  180m
在已建双层桥梁中，桥型方案有连续梁、拱桥、斜拉桥、悬索桥，但在主梁构造形式上以钢桁梁居多，也有混凝土箱梁，但基本采用整体式横断面。
纵观世界范围内的桥梁，钢桁梁的应用范围不广，以钢桁梁结构为基础的方案，其优点是杆件规模有限，结构自重轻，起吊重量轻，但其缺点也是明显的：杆件、节点类型多，制造不易；下层桥面通透性差；防腐、养护维修难度大；工程投资规模大；景观上类似铁路桥。因为钢桁梁的加工、制造、安装、维护更换均为专业成套技术，国内从业单位相对较少，总之以上因素决定了钢桁梁造价较高。双层大桥若采用混凝土箱梁，因下层桥面净空要求，梁高较大，施工难度大，且箱梁显得较重。在跨径的适应性方面，钢桁梁的适用跨径范围较大，而混凝土箱梁适用于中等跨径。在从行车视野上分析，上层桥面行车与常规桥梁相同，但下层桥面行车受钢桁梁腹杆或混凝土箱梁腹板的限制，行车视野及舒适性大受影响；钢桁梁的通透性相对较好，混凝土箱梁就犹如隧道，不适合公路行车。
实用新型内容：
本实用新型的目的在于提供一种分离式双层桥面斜拉桥，具有较高的适用性、经济性、桥梁景观、行车舒适性。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种分离式双层桥面斜拉桥，其特征在于它包括上层主梁、下层主梁，与上、下层主梁同时连接的主塔，位于主塔下的主塔基础，上层主梁设有上层桥面，下层主梁设有下层桥面，上、下层主梁分别设斜拉索与主塔连接。上、下层主梁可分别采用钢箱梁、混凝土箱梁或叠合梁。
上、下层桥面分别采用钢箱梁及混凝土箱梁，不但减少了用钢量，而且下层桥面视线通透，避免了钢桁梁杆件对行车视线的干扰，方便了运营管理与养护维修。经过结构的动、静力计算分析研究，既满足使用功能要求，又有良好的景观效果，桥型结构新颖。本实用新型提出一条与钢桁加劲梁体系完全不同的双层桥设计思路，在适用性、经济性、桥梁景观、行车舒适性等诸方面均有较高推广价值，对今后类似工程具有开拓意义。
附图说明：
图1为本实用新型的桥式布置图
图2为上层钢箱梁的结构示意图
图3为下层混凝土箱梁的结构示意图
图4为主塔的结构示意图
图5为图4的侧视图
图6为桥梁施工示意图
具体实施方式：
下面结合附图和背景工程例对本实用新型作详细说明。
钢桁梁是双层桥合理构造基本结构形式。上、下弦分别布置桥面，通过选择合理桥面结构形式，使得上、下层桥面结构参与主桁整体受力。以钢桁梁结构为基础的方案，其优点是杆件规模有限，结构自重轻，起吊重量轻，但其缺点也是明显的：杆件、节点类型多，制造不易；下层桥面通透性差；防腐、养护维修难度大；工程投资规模大；景观上类似铁路桥。针对钢桁梁方案的缺点，构思中央单索面斜拉桥，上、下层桥面分别采用独立箱梁，共用主塔和基础，下层桥面所需的斜拉索从上层预留钢套管穿过，斜拉索保持相同的斜率，全桥具有最好的通透性和独特的景观效果。另外，根据上下层桥面宽度和桥塔形式的不同，上、下层桥面各自独立的拉索体系可以灵活采用单索面、双索面或单双索面的组合等不同形式，产生多种景观效果。
因此本实用新型的分离式双层桥面斜拉桥，其特征在于它包括上层主梁1、下层主梁2，与上层主梁1和下层主梁2同时连接的主塔3，位于主塔3下的主塔基础4，上层主梁1设有上层桥面5，下层主梁2设下层桥面6，上层主梁1和下层主梁2分别设斜拉索7与主塔3连接。上、下层主梁可根据需要分别采用钢箱梁、混凝土箱梁或叠合梁。
下面以某桥方案设计为工程背景，桥型方案采用跨径为120+240+120m的三跨双层主梁中央索面斜拉桥，全长480m，上层主梁采用钢箱梁，下层主梁采用混凝土箱梁，主塔为钢筋混凝土结构，斜拉索面扇形布置，每个主塔3两侧各8对斜拉索与上层钢箱梁1连接，每个主塔3两侧各设15对斜拉索与下层混凝土箱梁2连接，除了最外侧一对斜拉索外，上层钢箱梁1和下层混凝土箱梁2的斜拉索7在立面布置上完全重合，视觉上简洁。梁上标准索距，上层钢箱梁约12m，下层混凝土箱梁7.2m，全桥共94对，188根。主塔基础为钢筋混凝土钻孔灌注桩，直径2.5m。
上层钢箱梁1与主塔3之间设置0号斜拉索，下层混凝土箱梁2与主塔3之间设置纵向滑动支座，主梁纵向漂浮，塔、梁之间设置横向限位装置；边墩均设置纵向滑动支座提供竖向约束，设置横向挡块；为了克服负反力，在边墩顶附近主梁内进行压重，上、下层压重分别为300和600吨左右，该技术属于现有技术，在此不再赘述。
1)上层钢箱梁1
钢梁断面采用展翅型箱形断面，主梁横向两侧悬臂板为开口断面，其余形成一闭合钢箱梁，梁中心线处高3.5m，顶板宽35.2m，底板宽14.0m。顶板厚14mm，底板厚14～16mm，钢梁材质Q345qD。箱梁顶、底板采用U形闭.
劲肋，顶、底板U形加劲肋高260mm，板厚为8mm。主梁每3.0m设置一道横隔梁。斜拉索在钢箱梁上采用拉板式锚固方式。钢箱梁节段工地连接采用栓焊结合方式。
2)下层混凝土梁2
主梁采用和上层钢箱梁1外形类似的倒梯形箱截面展翅梁构造，梁高3.5m。顶宽35.2m，底宽14m。断面为单箱三室截面，两侧悬臂板长4.5m。横梁间距3.6m，有索处两边室横梁厚度26cm，中室因锚固斜拉索的需要，厚度增加至43cm，无索横梁厚度均为26cm。主梁混凝土为C50级。
3)主塔3
主塔3为独柱，塔高86.0m。主塔顺桥向中、上塔柱截面为矩形，顺桥向塔宽7.0m，横桥向塔宽4.0m，主塔锚固区横向塔壁厚1.5m，纵向塔壁厚0.7m，中塔柱为实心塔柱；下塔柱为六边形断面，横桥向底宽11.0m，顺桥向底宽13.0m。下塔柱顶部设置承托以放置竖向支座。为景观需要，在上塔柱设置有装饰结构。主塔混凝土为C50级。主塔锚固区采用环向预应力锚固方式。在本实施例中设置了两个主塔3。
4)斜拉索7
本桥共188根斜拉索7，采用平行钢丝斜拉索体系。塔柱两侧共23对索，其中锚固于下层砼主梁15对，锚固于上层钢箱梁8对，同时在上层钢箱梁塔、梁间设置横向稳定索。除最外侧一对索外，锚固在钢箱梁1上的其余7对索和锚固于下层混凝土箱梁2的斜拉索在立面上重合。锚固在下层混凝土箱梁2上的斜拉索穿过上层钢箱梁1的通道用钢导管进行成孔。
全桥斜拉索7共分为10种类型，分别由127、139、151、163、187、199、211、223、241、283根φ7mm高强度、低松驰镀锌钢丝组成，钢丝抗拉标准强度为1670MPa。为了防止风雨振，斜拉索外表设螺旋线或压花护套。
上层钢箱梁1与下层混凝土箱梁2拥有各自独立的斜拉索，即上层桥面和下层桥面采用独立的拉索布置，根据上下层桥面宽度和主塔形式的不同，拉索索型可以灵活采用单索面、双索面或单双索面的组合等不同形式。
5)主塔基础4
采用钻孔桩基础，每个主塔墩共13根钻孔桩，桩径2.5m，桩长17m，承台尺寸为长29m，宽16.5m，厚4m。考虑低水位时不露出桩基，承台顶标高定为+3.0m。
在具体实施中，主塔基础4采用钻孔桩，插打钢护筒搭设平台进行钻孔施工；承台采用套箱围堰施工，主塔采用常规方法翻模爬升施工，主塔分段浇注。
上层钢箱梁1采用工厂预制，预制长度12m，驳船运输就位。钢箱梁共41个节段，其中塔下0#、1#节段在主塔3旁设支架小块拼装，其余节段利用架梁吊机悬臂吊装。
下层混凝土箱梁2在主塔3附近33.6m长的梁段采用支架现浇，其它部位主梁采用预制场预制，预制节段长3.6m，宽33.7m，预制节段共113个。预制梁吊段重量控制在220t以内，预制节段采用运输船运输，桥面吊机吊装。节段吊装就位后利用环氧树脂胶拼。主梁拼装完成后，滞后30m现浇两侧0.75m悬臂板。总工期18个月。
经研究分析，上层钢箱梁载汽车活载一侧满载的最不利工况下最大扭转角为0.007rad，相当于0.7％横坡，下层混凝土箱梁最大扭转角为0.003rad，相当于0.3％横坡。结构体系有良好的抗扭刚度，能很好的满足行车要求。经研究分析，双层主梁斜拉桥方案抗风安全性等级较高。双层主梁斜拉桥在风荷载作用下安全。计算表明，结构的动力性能良好，结构各部位的地震响应均在设计允许范围之内，结构具有较高抗震能力，设计安全可靠。
本说明书中所涉及的钢箱梁、混凝土箱梁、叠合梁，以及拉索布置形式，拉索索型形式等具体的结构均属现有技术，在此不再赘述。