專利名稱：三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種大跨度拱橋，特別是一種大跨度、較高結(jié)構(gòu)剛度、良好受力狀態(tài)的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋。
背景技術(shù)：
隨著交通建設(shè)的發(fā)展，大跨度橋梁技術(shù)有了飛躍的提高。拱橋由于其具有其它橋型無(wú)法比擬的曲線造型和美感，更容易讓設(shè)計(jì)者在橋梁美學(xué)上有發(fā)揮的空間，因而在橋梁建設(shè)中有較大的推廣應(yīng)用可能性。
無(wú)推力拱橋需要基礎(chǔ)提供強(qiáng)大的反力，而在平原地區(qū)建造的拱橋很難有如此良好的地質(zhì)條件來滿足結(jié)構(gòu)受力需要，因此目前的拱橋一般設(shè)計(jì)成三跨自錨式拱橋。圖4為三跨自錨式拱橋結(jié)構(gòu)示意圖，主拱拱肋1為中承式拱橋，兩側(cè)邊拱拱肋2為上承式拱橋，在兩邊拱拱肋2的端橫梁間張拉橋面系柔性系桿來平衡主拱拱肋拱腳處產(chǎn)生的水平推力?，F(xiàn)有技術(shù)的上述結(jié)構(gòu)在實(shí)際使用中存在如下局限性①隨著主拱跨度增加，一方面全橋整體剛度相應(yīng)下降，另一方面使邊拱拱肋端橫梁之間柔性系桿的張拉力加大，而為了平衡該水平拉力需在邊拱拱肋端橫梁處壓重巨大荷載，使局部結(jié)構(gòu)受力極其復(fù)雜；同時(shí)為了提高全橋整體剛度，鋼材使用量將會(huì)大幅度增加，使投資加大；②邊拱拱肋的上承式拱橋結(jié)構(gòu)形式限制了其跨度，所以該結(jié)構(gòu)形式無(wú)法滿足需要邊拱提供較大跨度情況下使用，在通航水域，邊拱的存在也不利于通航；③從美學(xué)角度看，該結(jié)構(gòu)形式主要突出了主拱拱肋的位置，而淡化了邊拱拱肋的過渡陪襯作用，當(dāng)主拱跨度很大時(shí)，建筑整體顯得很不協(xié)調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，有效解決現(xiàn)有技術(shù)三跨自錨式拱橋結(jié)構(gòu)局部受力復(fù)雜、大跨度時(shí)投資大且邊拱結(jié)構(gòu)無(wú)法滿足大跨度使用需要等技術(shù)缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，包括中承式主拱拱肋、通過吊桿與所述主拱拱肋連接的主拱橋面、位于所述主拱拱肋二側(cè)的中承式邊拱拱肋、通過吊桿與所述邊拱拱肋連接并與之兩端固接的邊拱橋面，所述主拱拱肋通過固接在主墩上的三角剛構(gòu)與所述邊拱拱肋的內(nèi)側(cè)拱腳連接，所述邊拱拱肋的外側(cè)拱腳通過支座與邊墩連接。
所述三角剛構(gòu)為倒三角狀的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-混組合結(jié)構(gòu)，其上部一側(cè)頂角固接主拱拱肋，另一側(cè)頂角固接邊拱拱肋，下部頂角與主墩固接。
所述主拱橋面的二側(cè)設(shè)置柔性系桿，所述柔性系桿的張拉錨固點(diǎn)設(shè)置在主拱拱肋或邊拱拱肋與三角剛構(gòu)的固接點(diǎn)處。所述支座為縱向滑動(dòng)支座。所述主拱橋面為鋼結(jié)構(gòu)或鋼—混組合結(jié)構(gòu)，所述邊拱橋面為混凝土結(jié)構(gòu)。
在上述技術(shù)方案中，所述邊拱橋面的二側(cè)設(shè)置剛性系桿，所述剛性系桿與邊拱拱肋的兩端固接，所述主拱拱肋的兩端與主拱橋面的兩端固接或釋放約束連接。
本發(fā)明為了在同等跨度條件下提高結(jié)構(gòu)剛度、增大主拱、邊拱跨度及改善全橋受力狀態(tài)，提出了一種新型拱橋結(jié)構(gòu)形式的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋。本發(fā)明將主拱拱肋和邊拱拱肋均設(shè)計(jì)成中承式拱，因此有效解決了現(xiàn)有技術(shù)制約邊拱上承式拱橋跨度增大、不利于通航等技術(shù)缺陷；通過設(shè)置三角剛構(gòu)將主拱拱肋和邊拱拱肋固接在一起，形成穩(wěn)定、合理的整體受力結(jié)構(gòu)體，提高了全橋結(jié)構(gòu)整體剛度，使增加主拱和邊拱跨度成為可能；通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)體系，取消了現(xiàn)有技術(shù)為平衡柔性系桿水平力而增設(shè)的龐大的豎向平衡荷載，使局部結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單；通過主拱橋面設(shè)置的柔性系桿和邊墩處的縱向滑動(dòng)支座減小了主墩處的不平衡水平力，通過主拱橋面、邊拱橋面的結(jié)構(gòu)形式不同平衡了主墩的不平衡彎矩，最終使主墩的不平衡彎矩和水平力均很小，降低了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難度，節(jié)省了全橋結(jié)構(gòu)用鋼量，減少了投資造價(jià)；本發(fā)明整體形成三跨連續(xù)的拱在外觀上更加協(xié)調(diào)美觀，更適合融入周圍景觀中。
下面通過附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明施工狀態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明大橋?qū)嵗Y(jié)構(gòu)示意圖；圖4為三跨自錨式拱橋結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖標(biāo)記說明1-主拱拱肋； 2-邊拱拱肋； 3-三角剛構(gòu)； 4-主拱橋面；5-邊拱橋面； 6-主墩； 7-邊墩； 8-支座；11-吊桿。
具體實(shí)施例方式
圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明施工狀態(tài)示意圖。如圖1、圖2所示，本發(fā)明三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋包括主拱拱肋1、主拱橋面4、邊拱拱肋2、邊拱橋面5、三角剛構(gòu)3、主墩6和邊墩7，其中主拱拱肋1和邊拱拱肋2均為鋼結(jié)構(gòu)的中承式拱，主拱拱肋1通過吊桿11與主拱橋面4連接，邊拱拱肋2通過吊桿11與邊拱橋面5連接，且邊拱拱肋2的兩端與邊拱橋面5的兩端固接，主拱拱肋1的兩端分別通過二個(gè)三角剛構(gòu)3與二個(gè)邊拱拱肋2和邊拱橋面5的一端固接，二個(gè)三角剛構(gòu)3與二個(gè)主墩6固接，二個(gè)邊拱拱肋2和邊拱橋面5的另一端通過支座8與二個(gè)邊墩7連接。
本發(fā)明上述技術(shù)方案將主拱拱肋和邊拱拱肋均設(shè)計(jì)成中承式拱橋結(jié)構(gòu)，并通過設(shè)置三角剛構(gòu)將主拱拱肋和邊拱拱肋固接在一起，提高了全橋結(jié)構(gòu)的整體剛度，并相應(yīng)增加主拱和邊拱的跨度。三角剛構(gòu)3可以為鋼結(jié)構(gòu)，也可以是混凝土結(jié)構(gòu)或鋼-混組合結(jié)構(gòu)，為一倒三角狀，三角剛構(gòu)3的下部頂角與主墩6固接，上部一側(cè)頂角固接主拱拱肋1，上部另一側(cè)頂角固接邊拱拱肋2和邊拱橋面5。具體地，三角剛構(gòu)3兩側(cè)的斜梁分別固接主拱拱肋1和邊拱拱肋2，上部縱梁與兩側(cè)的斜梁固接，最終使主拱拱肋1、邊拱拱肋2、三角剛構(gòu)3和邊拱橋面5形成穩(wěn)定、合理的整體受力結(jié)構(gòu)體，因此提高了全橋結(jié)構(gòu)的整體剛度，同時(shí)可以增加主拱拱肋、邊拱拱肋的跨度。在實(shí)際施工中，本發(fā)明需要先施工三角剛構(gòu)，然后平衡施工主拱拱肋和主拱橋面、邊拱拱肋和邊拱橋面。
在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明主拱橋面4的二側(cè)對(duì)拉有柔性系桿，用于平衡主拱拱肋1及主拱橋面4的恒載產(chǎn)生的水平推力，柔性系桿可以是高強(qiáng)度鋼絲束或鋼絞線，其張拉錨固點(diǎn)設(shè)置在主拱拱肋1或邊拱拱肋2與三角剛構(gòu)3的固接點(diǎn)處。此外，本發(fā)明邊拱拱肋2的外側(cè)拱腳與邊墩7連接的支座8為縱向滑動(dòng)支座，縱向滑動(dòng)支座使邊拱拱肋2在邊墩7處可實(shí)現(xiàn)沿橋身方向的水平位移，可以釋放掉邊拱拱肋對(duì)主墩產(chǎn)生的水平反力，最大限度地減小主墩處的水平推力。進(jìn)一步地，本發(fā)明主拱橋面4可采用鋼結(jié)構(gòu)或鋼-混組合結(jié)構(gòu)，而邊拱橋面5則采用混凝土結(jié)構(gòu)，該混合結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)理念是為了使主拱拱肋和主拱橋面、邊拱拱肋和邊拱橋面的自重荷載在主墩6處基本平衡，該優(yōu)化結(jié)構(gòu)改變了現(xiàn)有技術(shù)三跨拱橋的結(jié)構(gòu)體系，相應(yīng)地可以減少柔性系桿數(shù)量及水平張拉力，邊拱橋面采用混凝土結(jié)構(gòu)，因此取消了現(xiàn)有技術(shù)為平衡柔性系桿水平力而增設(shè)的龐大的豎向平衡荷載，使局部結(jié)構(gòu)受力簡(jiǎn)單。具體地，主拱橋面4采用鋼-混組合結(jié)構(gòu)可以減輕其自重，邊拱橋面5采用混凝土結(jié)構(gòu)既可以提供足夠的壓重荷載來平衡主拱橋面重量，又能節(jié)省全橋結(jié)構(gòu)用鋼量，減少投資造價(jià)。本發(fā)明上述技術(shù)方案通過主拱橋面張拉的柔性系桿和邊墩處設(shè)置的縱向滑動(dòng)支座減小了主墩處的不平衡水平力，通過主拱橋面、邊拱橋面的結(jié)構(gòu)形式不同平衡了主墩的不平衡彎矩，最終使主墩的不平衡彎矩和水平力均很小，降低了基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)難度和投資造價(jià)。
在上述技術(shù)方案基礎(chǔ)上，本發(fā)明邊拱橋面5的二側(cè)設(shè)置剛性系桿，與邊拱拱肋2的兩端固接，剛性系桿可以是混凝土邊縱梁，與混凝土邊拱橋面一起形成混凝土橫縱梁體系。此外，主拱拱肋1的兩端與主拱橋面4的兩端可以采用固接，也可以采用釋放約束連接，根據(jù)主墩的剛度、主拱橋面的結(jié)構(gòu)尺寸及橋梁受力要求等條件進(jìn)行選擇。
圖3為本發(fā)明大橋?qū)嵗Y(jié)構(gòu)示意圖，大橋跨度為B+A+B，其中A＝428m，B＝177m，主拱拱肋1、邊拱拱肋2分別與三角剛架3固接；邊拱橋面5采用混凝土橫縱梁體系，用于平衡主拱橋面4重量，兩側(cè)混凝土邊縱梁(剛性系桿)與邊拱拱肋2兩端固接；在邊墩7的頂部設(shè)置縱向滑動(dòng)支座8；主拱橋面4為鋼-混結(jié)合梁的橫縱梁體系，以減輕主拱橋面自重，其與主拱拱肋1只是通過吊桿11連接，主拱橋面4兩側(cè)的柔性系桿張拉錨固點(diǎn)設(shè)置在主拱拱肋1與三角剛架3的固接點(diǎn)9處。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，包括中承式主拱拱肋、通過吊桿與所述主拱拱肋連接的主拱橋面、位于所述主拱拱肋二側(cè)的中承式邊拱拱肋、通過吊桿與所述邊拱拱肋連接并與之兩端固接的邊拱橋面，其特征在于，所述主拱拱肋通過固接在主墩上的三角剛構(gòu)與所述邊拱拱肋的內(nèi)側(cè)拱腳連接，所述邊拱拱肋的外側(cè)拱腳通過支座與邊墩連接。
2.如權(quán)利要求1所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述三角剛構(gòu)為倒三角狀的鋼結(jié)構(gòu)或混凝土結(jié)構(gòu)或鋼—混組合結(jié)構(gòu)，其上部一側(cè)頂角固接主拱拱肋，另一側(cè)頂角固接邊拱拱肋，下部頂角與主墩固接。
3.如權(quán)利要求1所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述主拱橋面的二側(cè)設(shè)置柔性系桿，所述柔性系桿的張拉錨固點(diǎn)設(shè)置在主拱拱肋或邊拱拱肋與三角剛構(gòu)的固接點(diǎn)處。
4.如權(quán)利要求1所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述支座為縱向滑動(dòng)支座。
5.如權(quán)利要求1所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述主拱橋面為鋼結(jié)構(gòu)或鋼—混組合結(jié)構(gòu)，所述邊拱橋面為混凝土結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1～5任一所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述邊拱橋面的二側(cè)設(shè)置剛性系桿，所述剛性系桿與邊拱拱肋的兩端固接。
7.如權(quán)利要求1～5任一所述的三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，其特征在于，所述主拱拱肋的兩端與主拱橋面的兩端固接或釋放約束連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三跨連續(xù)剛構(gòu)鋼拱橋，包括中承式主拱拱肋、通過吊桿與主拱拱肋連接的主拱橋面、位于主拱拱肋二側(cè)的中承式邊拱拱肋、通過吊桿與邊拱拱肋連接并與之兩端固接的邊拱橋面，主拱拱肋通過固接在主墩上的三角剛構(gòu)與邊拱拱肋的內(nèi)側(cè)拱腳連接，邊拱拱肋的外側(cè)拱腳通過支座與邊墩連接。主拱橋面的二側(cè)設(shè)置柔性系桿，邊拱拱肋外側(cè)拱腳與邊墩連接的支座為縱向滑動(dòng)支座，主拱橋面為鋼結(jié)構(gòu)或鋼—混組合結(jié)構(gòu)，邊拱橋面為混凝土結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過優(yōu)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提高了全橋整體剛度，使主墩不平衡彎矩和水平力均很小，降低了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)難度，節(jié)省了全橋結(jié)構(gòu)用鋼量，減少了投資造價(jià)，其整體形成三跨連續(xù)的拱在外觀上更加協(xié)調(diào)美觀。
文檔編號(hào)E01D6/02GK1904209SQ20061010397
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月28日
發(fā)明者徐升橋, 任為東, 彭嵐平, 李輝, 劉春彥, 盧大興, 張華 申請(qǐng)人:中鐵工程設(shè)計(jì)咨詢集團(tuán)有限公司