1.本发明涉及桥梁改建技术领域，特别涉及用于改建自锚式悬索桥的支撑结构及桥梁改建方法。


背景技术：

2.在现有技术中，自锚式悬索桥的施工工艺采用先梁后索施工，即先施工下部结构及桥塔，再支架现浇或安装加劲梁，再安装主缆、吊杆，经体系转换后成桥。当桥位处现状有桥时，传统工艺需要先拆除现状桥梁，再新建悬索桥。在桥梁改建过程中，既有交通不得不中断并采用绕行方式，给附近居民带来诸多不便，同时增加了周边道路的通行压力。
3.然而，在实际的城市发展建设中，要求一些大型越江桥梁拓宽改建工程必须满足保交通的需求，在此背景下，采用传统工艺进行自锚式悬索桥的设计与施工不能满足城市发展建设的需求。
4.因此，如何在保证满足保交通需求的前提下，能够顺利的开展桥梁建造工程成为本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明提供用于改建自锚式悬索桥的支撑结构及桥梁改建方法，实现的目的是在保证满足保交通需求的前提下，能够顺利的开展桥梁建造工程。
6.为实现上述目的，本发明公开了用于改建自锚式悬索桥的支撑结构；新建桥梁采用分幅分阶段施工，包括设置在待拆除的老桥两侧的独立连续梁桥，以及在所述待拆除的老桥拆除后，连接两幅所述独立连续梁桥的中间桥幅结构。
7.所述支撑结构包括改建完成后，需要拆除的临时支撑装置，以及改建完成后，作为新建桥梁的部件的永久支撑装置；
8.所述永久支撑装置包括多个永久支座，以及横梁支撑系统；
9.两幅所述独立连续梁桥的主梁所对应每一所述支点位置，即所述桥塔位置的桥塔下横梁、每一辅助墩和每一过渡墩均设有所述永久支座；
10.所述桥塔下横梁内侧的所述永久支座下方均设有所述横梁支撑系统；
11.每一所述过渡墩的所述永久支座均用于支撑两幅所述独立连续梁桥的主梁；
12.每一所述辅助墩的所述永久支座均用于支撑两幅所述独立连续梁桥的主梁；
13.且每两个相邻的所述立柱之间均设有小横梁；
14.每一靠近两幅所述独立连续梁桥外侧的所述永久支座均设置在相应的所述桥塔的塔柱的支撑部的范围内、相应的所述辅助墩的范围内或者相应的所述过渡墩的范围内，下端均支撑在相应的所述塔柱的支撑部、相应的所述辅助墩或者相应的所述过渡墩；
15.所述临时支撑装置包括多个临时支座，以及相应的临时墩；
16.每一所述临时墩均设置在河道内，上端设有相应的所述临时支座；
17.每一所述临时支座均设置于相应的所述临时墩上端，支撑所述主梁。
18.优选的，每一所述桥塔下横梁均为超静定多跨连续梁结构。
19.优选的，所述新建桥梁为悬索桥，包括多个吊索，以及相应的主缆。
20.优选的，每一所述桥塔均包括两根所述塔柱；每两根所述塔柱靠近上端的位置均连接桥塔上横梁形成“冂”字形。
21.优选的，每一所述横梁支撑系统均包括从下向上依次设置在承台基础上的钢管立柱、立柱内灌注混凝土、支座垫块和橡胶支座。
22.本发明还提供应用于改建自锚式悬索桥的支撑结构的桥梁改建方法，包括以下步骤：
23.步骤1、在河道中设置所述临时墩，在所述待拆除的老桥的两侧建造两幅所述独立连续梁桥；
24.在每一所述独立连续梁桥的所述主梁下方设置临时支撑装置和永久支撑装置；
25.步骤2、将交通导改至一侧的所述独立连续梁桥，另一侧的所述独立连续梁桥作为施工通道；
26.然后，在两幅所述独立连续梁桥之间架设跨所述待拆除的老桥的龙门架；
27.完成后，拆除所述待拆除的老桥；
28.步骤3、安装所述中间桥幅结构，并将所述中间桥幅结构与两侧所述独立连续梁桥拼接，联接成整体形成所述新建桥梁；
29.所述新建桥梁形成后，调整每一所述永久支座，以满足整幅连续梁体系的要求；
30.步骤4、分批次张拉吊杆完成所述新建桥梁的体系转换，所述新建桥梁的上部结构自动落架，形成自锚式悬索桥。
31.优选的，在所述步骤4中，拆除所有所述临时支座和所有所述临时墩。
32.本发明的有益效果：
33.本发明的应用使自锚式悬索桥总体上采用“2-1+1＝1”的分幅分阶段横向拼接改造的施工工艺，新建桥梁历经三种结构体系和多次体系转换。在维持老桥交通的条件下，原位完成拆除老桥和新建悬索桥的建设。
34.本发明采用多功能合一的支座设计，将限位可调、抗拔、减隔震等多功能合成到支座系统中，实现了不同阶段桥梁结构的支撑、限位可调、抗倾覆和减隔震等需求，保证了桥梁结构安全。施工过程中，全桥不需设置其它限位、抗拔等构造措施，仅需动态调节支座限位或拆除临时支座，简化了施工工序。
35.本发的桥塔下横梁支撑采用了与主塔竖向变形协调的组合支撑结构，解决了悬索桥体系转换过程中桥塔下横梁次内力过大的问题，保证了桥梁结构安全和全桥体系转换顺利进行。
36.以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
37.图1示出本发明一实施例中新建桥梁的立面示意图；
38.图2示出本发明一实施例中新建桥梁桥塔位置的断面示意图；
39.图3示出本发明一实施例中两幅独立连续梁桥完成建造后的立面示意图；
40.图4示出本发明一实施例中两幅独立连续梁桥完成建造后的断面示意图；
41.图5示出本发明一实施例中拆除待拆除的老桥后，吊装中间桥幅结构的断面示意图；
42.图6示出本发明一实施例中未拆除临时支撑装置时的永久支座和临时支座布置示意图；
43.图7示出本发明一实施例中拆除临时支撑装置后的永久支座和临时支座布置示意图。
44.图8示出本发明一实施例中横梁支撑系统的结构示意图。
具体实施方式
45.实施例
46.如图3和图4所示，用于改建自锚式悬索桥的支撑结构；新建桥梁采用分幅分阶段施工，包括设置在待拆除的老桥12两侧的独立连续梁桥14，以及在待拆除的老桥12拆除后，连接两幅独立连续梁桥14的中间桥幅结构，最终形成改建后的新桥4。
47.支撑结构包括改建完成后，需要拆除的临时支撑装置，以及改建完成后，作为新建桥梁的部件的永久支撑装置；
48.永久支撑装置包括多个永久支座7，以及横梁支撑系统9；
49.两幅独立连续梁桥14的主梁所对应每一支点位置，即桥塔1位置的桥塔下横梁8、每一辅助墩2和每一过渡墩3均设有永久支座7；
50.桥塔下横梁8内侧的永久支座7下方均设有下横梁支撑系统9；
51.每一过渡墩3的永久支座7均用于支撑两幅所述独立连续梁桥14的主梁；
52.每一辅助墩2的永久支座7均用于支撑两幅所述独立连续梁桥14的主梁；
53.且每两个相邻的所述立柱之间均设有小横梁；
54.每一靠近两幅独立连续梁桥14外侧的永久支座7均设置在相应的桥塔1的塔柱11的支撑部的范围内、相应的辅助墩2的范围内或者相应的过渡墩3的范围内，下端均支撑在相应的塔柱11的支撑部、相应的辅助墩2或者相应的过渡墩3；
55.临时支撑装置包括多个临时支座17，以及相应的临时墩13；
56.每一临时墩13均设置在河道内，上端设有相应的临时支座17；
57.每一临时支座17均设置于相应的临时墩13上端，支撑主梁。本发明的原理如下：
58.本发明的新建桥梁历经双独立连续梁桥、整幅连续梁桥、悬索桥三种体系，桥梁结构在三种体系下对支撑和限位的需求不同。综合静力、动力和稳定性需求，采用了限位可调、抗拔、减隔震多功能合一的效果，在不同的阶段采用相应的支座布置并调整限位，以满足各阶段桥梁结构的支撑、限位、抗倾覆及减隔震等需求。
59.两幅独立连续梁桥14的主梁所对应每一支点位置，即桥塔1位置的桥塔下横梁8、每一辅助墩2和每一过渡墩3均设有永久支座7，桥塔下横梁8内侧的永久支座7下方均设有下横梁支撑系统9。
60.在自锚式悬索桥体系转换过程中，桥塔1和桥塔下横梁8均受压变形。如果桥墩塔柱11在桥塔下横梁8位置的变形与下横梁支撑系统9的变形不一致，桥塔下横梁8将产生较
大的次内力，影响桥梁结构安全。
61.本发明采用永久支座7和横梁支撑系统9形成与桥塔1竖向变形协调的组合支撑结构，在分批张拉吊杆将上部梁荷载传递给主缆5的过程中，桥塔1和横梁支撑系统9的竖向变形保持协调一致，避免了桥塔下横梁8产生较大的次内力。
62.在某些实施例中，每一桥塔下横梁8均为超静定多跨连续梁结构。
63.在某些实施例中，新建桥梁为悬索桥，包括多个吊索6，以及相应的主缆5。
64.在某些实施例中，每一桥塔1均包括两根塔柱11；每两根塔柱11靠近上端的位置均连接桥塔上横梁10形成“冂”字形。
65.如图8所示，在某些实施例中，每一横梁支撑系统9均包括从下向上依次设置在承台基础20上的钢管立柱21、立柱内灌注混凝土22、支座垫块23和橡胶支座24。
66.在实际应用中，每一横梁支撑系统9均通过钢管立柱21长度、橡胶支座24的厚度和截面尺寸等参数设计调整组合支撑刚度，使横梁支撑系统9与桥墩塔柱11在体系转换过程的压缩变形保持一致，实现变形协调。
67.如图1至图7所示，应用用于改建自锚式悬索桥的支撑结构的桥梁改建方法，其特征在于，包括以下步骤：
68.步骤1、在河道中设置临时墩13，在待拆除的老桥12的两侧建造两幅独立连续梁桥14；
69.在每一独立连续梁桥14的主梁下方设置临时支撑装置和永久支撑装置；
70.步骤2、将交通导改至一侧的独立连续梁桥14，另一侧的独立连续梁桥14作为施工通道；
71.然后，在两幅独立连续梁桥14之间架设跨待拆除的老桥12的龙门架15；
72.完成后，拆除待拆除的老桥12；
73.步骤3、安装中间桥幅结构，并将中间桥幅结构与两侧独立连续梁桥14拼接，联接成整体形成新建桥梁；
74.新建桥梁形成后，调整每一永久支座7，以满足整幅连续梁体系的要求；
75.步骤4、分批次张拉吊杆完成新建桥梁的体系转换，新建桥梁的上部结构自动落架，形成自锚式悬索桥。
76.在实际应用中，步骤1在河道中设置临时墩13，在待拆除的老桥12左右两侧新建左、右幅独立连续梁桥14，即“2-1+1＝1”设计方案中的“2”；
77.设计先对自锚式悬索桥全幅断面进行分幅，分幅后中间桥幅桥位投影下方为现状老桥，左右幅桥布置在现状桥梁两侧。总体分幅要求为：每幅桥的宽度除了要满足拆老桥和建新桥的施工需求，还需满足施工过程中的交通功能需求；左、右幅桥需自成体系，可以独立运营；
78.双独立连续梁桥14除了满足后续交通功能需求和结构受力需求，还需承担后续拆除待拆除的老桥12和安装中间桥幅结构的施工荷载，并满足强度、稳定和抗倾覆等需求；
79.在步骤2中，将交通导改至一侧新建成的独立连续梁桥14，另一侧独立连续梁桥14作为施工通道，在两幅独立连续梁桥14之间架设跨待拆除的老桥12的龙门架，拆除待拆除的老桥12，即设计方案中的
“‑
1”；
80.在步骤3中，将中间桥幅结构与两侧独立连续梁桥14拼接，联接成整体形成新建桥
梁，即设计方案中的“+1”；
81.中间桥幅结构除满足结构受力需求外，还需做到整体结构无冗余、连接构造不复杂，结构轻盈、便于安装。
82.步骤4、最后分批次张拉吊杆完成新建桥梁的体系转换，即设计方案中的“＝1”。在体系转换过程中，可变形协调的下横梁组合支撑结构发挥作用，避免桥塔下横梁产生较大次内力。
83.在某些实施例中，在步骤4中，拆除所有临时支座17和所有临时墩13。
84.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。