本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种跨中受拉的自锚式斜拉桥及其施工方法。
背景技术：
传统的自锚式斜拉桥在桥塔处的主梁轴力随中跨跨径的增加而显著增大，导致主梁出现稳定性问题，尤其当中跨跨径超过1600米时，传统的自锚式斜拉桥很难满足现行规范对于主梁稳定性的要求。
为了提高自锚式斜拉桥主梁的稳定系数，常采用增加主梁梁高或桥塔高度的方式，但同时也加大了极限风荷载下的结构响应，从而进一步增加了主梁和桥塔的材料用量，提高了工程造价。
技术实现要素：
针对现有自锚式斜拉桥采用增加主梁梁高或桥塔高度的方式提高主梁的稳定系数，导致主梁和桥塔的材料用量增大，提高了工程造价的问题。本发明的目的是提供一种跨中受拉的自锚式斜拉桥及其施工方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种跨中受拉的自锚式斜拉桥，包括：桥塔基础、桥塔、主梁、拉索、桥梁伸缩装置及斜拉索，所述桥塔竖向设置于所述桥塔基础顶部，所述主梁水平支撑于所述桥塔，所述主梁和所述桥塔之间设置多根拉索，所述主梁的位于两个桥塔之间的部分为中跨梁，所述主梁的位于桥塔与岸边之间的部分均为边跨梁，且中跨梁两端1/4～1/3跨径处分别设置一个桥梁伸缩装置，桥塔与主梁的连接节点分别连接斜拉索，所述斜拉索的另一端连接于所述桥塔基础。
本发明的跨中受拉的自锚式斜拉桥具有以下优点：
1、在中跨梁上距两个桥塔的距离为中跨梁跨径的1/4～1/3处分别设置一个桥梁伸缩装置，桥梁伸缩装置可传递剪力和弯矩，但不传递轴力，不影响主梁的稳定性；
2、恒载工况下，由于中跨梁受拉而边跨梁受压，桥塔两侧边跨梁和中跨梁存在轴力差，该不平衡轴力由分别设置在桥塔主梁连接节点与桥塔基础之间的斜拉索平衡，并将此水平力传递至桥塔基础，由于桥塔基础承受巨大的竖向力，因此，桥塔基础也可承担一定的水平力，从而避免设置锚碇，降低了全桥造价，提高了自锚式斜拉桥对软土地基等不利地质条件的适应性；
3、自锚式斜拉桥的中跨梁受拉，减小了桥塔处主梁承受的轴向压力，解决了超大跨径自锚式斜拉桥的主梁稳定性问题，因此，可进一步增加自锚式斜拉桥的极限跨径。
优选的，所述桥梁伸缩装置分别设置于所述中跨梁跨径的1/4处。
优选的，所述边跨梁采用钢筋混凝土制成，所述中跨梁采用钢梁制成。
优选的，在所述桥塔基础两侧设置斜桩，所述斜桩一端支撑于所述桥塔基础，所述斜桩另一端锚固于地基。
优选的，所述边跨梁的底部还设有多个竖向且间隔设置的边跨辅助墩。
另外，本发明还提供了一种跨中受拉的自锚式斜拉桥的施工方法，步骤如下：
依次浇筑施工桥塔基础、桥塔和边跨梁，沿轴线向跨中方向逐段安装中跨梁，合拢并形成主梁，在主梁和桥塔之间安装多根拉索，在中跨梁两端1/4～1/3跨径处分别安装一个桥梁伸缩装置，在主梁和桥塔的连接节点安装斜拉索，斜拉索的另一端连接于桥塔基础。
本发明的跨中受拉的自锚式斜拉桥的施工方法，首先，依次浇筑施工桥塔基础、桥塔和边跨梁，逐段安装中跨梁并在其两个四分点处分别安装一个桥梁伸缩装置，桥梁伸缩装置可传递剪力和弯矩，但不传递轴力，不影响主梁的稳定性，桥塔两侧边跨梁和中跨梁之间的不平衡轴力由分别设置在桥塔主梁连接节点与桥塔基础之间的斜拉索平衡，由桥塔基础承担一定的水平力，从而避免设置锚碇，而且，由于中跨梁受拉，减小了桥塔处主梁承受的轴向压力，解决了超大跨径自锚式斜拉桥的主梁稳定性问题，该方法施工方便，利用易于取得的有限材料平衡自锚式斜拉桥的主梁轴力，即保证了主梁稳定性，又降低了全桥造价。
更进一步，上述步骤还包括：在所述边跨梁底部安装多个竖向且间隔设置的多个边跨辅助墩。
附图说明
图1为本发明一实施例的跨中受拉的自锚式斜拉桥的侧视图。
图2为本发明一实施例的跨中受拉的自锚式斜拉桥在恒载工况下的主梁轴力图。
图中标号如下：
边跨梁1；中跨梁2；桥梁伸缩装置3；桥塔4；桥塔基础5；斜拉索6；边跨辅助墩7；拉索8。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例1
结合图1和图2说明本发明的跨中受拉的自锚式斜拉桥，它包括：桥塔基础5、桥塔4、主梁、拉索8、桥梁伸缩装置3及斜拉索6，桥塔4竖向连接于桥塔基础5顶部，主梁水平支撑于桥塔4，主梁和桥塔4之间设有多根拉索8；如图1所示，两个桥塔4与主梁的连接节点分别为o、o′，主梁的位于相邻两个桥塔4之间的部分，即oo′段为中跨梁2，主梁的位于桥塔4与地面之间的部分，即ao段和a′o′段均为边跨梁1，b和b′分别为中跨梁2两端1/4～1/3跨径处，且b和b′处分别设置一个桥梁伸缩装置3，桥梁伸缩装置3可传递剪力和弯矩，但不传递轴力；图2所示为跨中受拉的自锚式斜拉桥在恒载工况下的主梁轴力图，可见，b和b′处轴力为零，bb′段中跨梁2受拉，bo和b′o′段中跨梁2，以及ao、a′o′段边跨梁1均受压，为平衡由此产生的不平衡轴力，在桥塔4与主梁的两个连接节点分别设置斜拉索6，斜拉索6的一端连接于桥塔4与主梁的连接节点o或o′，其另一端连接于相对应的桥塔基础5，采用上述结构体系的跨中受拉的自锚式斜拉桥具有以下优点：
1、在中跨梁2跨径的1/4～1/3处分别设置一个桥梁伸缩装置3，桥梁伸缩装置3可传递剪力和弯矩，但不传递轴力，不影响主梁的稳定性；
2、恒载工况下，由于中跨梁2受拉而边跨梁1受压，桥塔4两侧边跨梁1和中跨梁2存在轴力差，该不平衡轴力由分别设置在桥塔4主梁连接节点与桥塔基础5之间的斜拉索6平衡，并将此水平力传递至桥塔基础5，由于桥塔基础5承受巨大的竖向力，因此，桥塔基础5也可承担一定的水平力，从而避免设置锚碇，降低了全桥造价，提高了自锚式斜拉桥对软土地基等不利地质条件的适应性；
3、自锚式斜拉桥的中跨梁2受拉，减小了桥塔4处主梁承受的轴向压力，解决了超大跨径自锚式斜拉桥的主梁稳定性问题，因此，可进一步增加自锚式斜拉桥的极限跨径。
更佳的，桥梁伸缩装置3分别设置于中跨梁2跨径的1/4处，中跨梁2受拉梁段长度和两侧受压梁段长度接近，温度产生的纵桥向位移较小，且跨中梁段承受的拉力和桥塔4处梁段承受的压力较为接近，可充分发挥中跨梁2的材料性能，节省主梁用钢量。
如图1所示，ao和a′o′段的边跨梁1承受较大的轴向压力，因此，本实施例的边跨梁1采用钢筋混凝土的结构形式，而中跨梁2受拉，因此其采用钢梁制成，不但降低了工程造价，而且提高了桥梁的施工效率。
本实施例中，当地基条件较差，如为软土地基的情况，在桥塔基础5两侧设置斜桩（图中未示出），斜桩一端支撑于桥塔基础5，斜桩另一端锚固于地基，增加桥塔基础5抵抗水平力的承载能力。
请继续参考图1，边跨梁1的底部还设有多个竖向且间隔设置的边跨辅助墩7，提高边跨梁1的抗压稳定性。
实施例2
结合图1和图2说明本发明的跨中受拉的自锚式斜拉桥的施工方法，具体步骤如下：
依次浇筑施工桥塔基础5、桥塔4和边跨梁1，沿轴线向跨中方向逐段安装中跨梁2，合拢并形成主梁，在主梁和桥塔4之间安装多根拉索8，在中跨梁2跨径的1/4～1/3处分别安装一个桥梁伸缩装置3，在主梁和桥塔4的连接节点安装斜拉索6，斜拉索6的另一端连接于桥塔基础5。
本发明的跨中受拉的自锚式斜拉桥的施工方法，首先，依次浇筑施工桥塔基础5、桥塔4和边跨梁1，逐段安装中跨梁2并在其跨径的1/4～1/3处分别安装一个桥梁伸缩装置3，桥梁伸缩装置3可传递剪力和弯矩，但不传递轴力，不影响主梁的稳定性，桥塔4两侧边跨梁1和中跨梁2之间的不平衡轴力由分别设置在桥塔4主梁连接节点与桥塔基础5之间的斜拉索6平衡，由桥塔基础5承担一定的水平力，从而避免设置锚碇，而且，由于中跨梁2受拉，减小了桥塔4处主梁承受的轴向压力，解决了超大跨径自锚式斜拉桥的主梁稳定性问题，该方法施工方便，利用易于取得的有限材料平衡自锚式斜拉桥的主梁轴力，即保证了主梁稳定性，又降低了全桥造价。
上述步骤还包括，在边跨梁1底部安装多个竖向且间隔设置的多个边跨辅助墩7，提高边跨梁1的抗压稳定性。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。
1.一种跨中受拉的自锚式斜拉桥，包括：桥塔基础、桥塔、主梁、拉索、桥梁伸缩装置及斜拉索，所述桥塔竖向设置于所述桥塔基础顶部，所述主梁水平支撑于所述桥塔，所述主梁和所述桥塔之间设置多根拉索，所述主梁的位于两个桥塔之间的部分为中跨梁，所述主梁的位于桥塔与岸边之间的部分均为边跨梁，且中跨梁两端1/4～1/3跨径处分别设置一个桥梁伸缩装置，桥塔与主梁的连接节点分别连接斜拉索，所述斜拉索的另一端连接于所述桥塔基础。
2.根据权利要求1所述的跨中受拉的自锚式斜拉桥，其特征在于：所述桥梁伸缩装置分别设置于所述中跨梁1/4跨径处。
3.根据权利要求1所述的跨中受拉的自锚式斜拉桥，其特征在于：所述边跨梁采用钢筋混凝土制成，所述中跨梁采用钢梁制成。
4.根据权利要求1所述的跨中受拉的自锚式斜拉桥，其特征在于：在所述桥塔基础两侧设置斜桩，所述斜桩一端支撑于所述桥塔基础，所述斜桩另一端锚固于地基。
5.根据权利要求1所述的跨中受拉的自锚式斜拉桥，其特征在于：所述边跨梁的底部还设有多个竖向且间隔设置的边跨辅助墩。
6.如权利要求1至5任一项所述的跨中受拉的自锚式斜拉桥的施工方法，其特征在于，步骤如下：
依次浇筑施工桥塔基础、桥塔和边跨梁，沿轴线向跨中方向逐段安装中跨梁，合拢并形成主梁，在主梁和桥塔之间安装多根拉索，在中跨梁两端1/4～1/3跨径处分别安装一个桥梁伸缩装置，在主梁和桥塔的连接节点安装斜拉索，斜拉索的另一端连接于桥塔基础。
7.根据权利要求6所述的施工方法，其特征在于，上述步骤还包括：在所述边跨梁底部安装多个竖向且间隔设置的多个边跨辅助墩。
技术总结