專利名稱：鋼箱混凝土桁拱橋的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由鋼桁架與拱結(jié)構(gòu)組合而成的組合體系橋梁，尤其是涉及一種鋼 箱混凝土桁拱橋。
背景技術(shù)：
目前，桁拱組合體系橋梁均局限于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)橋梁，因而跨越能力受到了較 大限制，并且混凝土結(jié)構(gòu)的開裂現(xiàn)象也比較普遍。另外，采用鋼管混凝土組合結(jié)構(gòu)的拱橋， 尤其是上承式結(jié)構(gòu)的拱橋，其拱上立柱的穩(wěn)定性較差，且與主拱圈連接節(jié)點(diǎn)的剪力傳遞性 能較差，與立柱連接的鋼管壁往往由于局部受力過大而產(chǎn)生破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種鋼箱混 凝土桁拱橋，其結(jié)構(gòu)簡單、制作施工方便且結(jié)構(gòu)力學(xué)性能優(yōu)越，具有結(jié)構(gòu)自重輕、受力體系 合理、材料物理性能良好、造價(jià)低等特點(diǎn)，能有效解決目前大跨徑鋼結(jié)構(gòu)拱橋存在的諸多問 題。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種鋼箱混凝土桁拱橋，包括橋 梁承重結(jié)構(gòu)和布設(shè)在所述橋梁承重結(jié)構(gòu)上部的橋面板，其特征在于所述橋梁承重結(jié)構(gòu)由 多個(gè)并排布設(shè)的平面桁架組成，多個(gè)所述平面桁架的結(jié)構(gòu)均相同且相鄰兩個(gè)所述平面桁架 之間通過多根橫聯(lián)桿緊固連接為一體；所述平面桁架包括下弦桿、布設(shè)在所述下弦桿正上 方的上弦桿和固定連接在所述下弦桿和上弦桿之間的多根腹桿，所述下弦桿為拱肋，所述 拱肋為內(nèi)部從頭至尾均填充混凝土的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受壓力較大的節(jié) 段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件，所述上弦桿、拱肋和多根所述腹桿均布設(shè)在同一平面上；所述 上弦桿為平直桿件，多個(gè)所述平面桁架中的上弦桿布設(shè)在同一平面上且共同組成供橋面板 鋪裝的鋪裝平臺(tái)。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述拱肋根據(jù)受力分析結(jié)果分為受壓力較大 的拱底段以及受壓力較小的拱頂段和過渡段，且拱肋由拱頂段、兩個(gè)過渡段和兩個(gè)拱底段 組成，兩個(gè)過渡段和兩個(gè)拱底段對稱布設(shè)在所述拱頂段的左右兩側(cè)，所述過渡段位于拱頂 段與拱底段之間；所述拱底段內(nèi)填充有混凝土。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述過渡段內(nèi)填充有混凝土。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述拱肋的左右兩側(cè)拱腳，固定安裝在能對拱 肋拱腳處所承受的水平力進(jìn)行約束的橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)上。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述橫聯(lián)桿為內(nèi)部為空心的箱形桿件，所述上 弦桿為內(nèi)部為空心的箱形桿件。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是多個(gè)所述平面桁架均呈豎直向布設(shè)，且多個(gè)所 述平面桁架中的上弦桿布設(shè)在同一水平面上。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是多根所述腹桿包括呈豎直向布設(shè)的豎腹桿和呈傾斜向布設(shè)的斜腹桿，所述豎腹桿和斜腹桿的數(shù)量均為多根，且每根斜腹桿均布設(shè)在相 鄰兩根豎腹桿之間；所述豎腹桿為內(nèi)部為空心的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受力較 大的節(jié)段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述斜腹桿為H型鋼或內(nèi)部為空心的箱形桿 件。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述箱形桿件中填充混凝土的節(jié)段為內(nèi)部全 部填充有混凝土的實(shí)心桿件或僅在桿件承受壓力的一側(cè)填充部分填充混凝土的桿件。上述鋼箱混凝土桁拱橋，其特征是所述拱肋為曲線形桿件，且所述曲線形桿件的 線型為懸鏈線、拋物線或圓弧線線型。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用鋼箱混凝土拱肋作為下弦桿，拱腳處水平力受到支座的約束，充分發(fā)揮了 鋼箱混凝土受壓的力學(xué)性能，形成了桁架與拱的組合體系，結(jié)構(gòu)的自重輕，跨越能力強(qiáng)。2、各桿件間采用腹板或翼板直接連接，力學(xué)性能好，結(jié)構(gòu)合理。3、與鋼管混凝土結(jié)構(gòu)相比，鋼箱截面抗壓、抗彎及穩(wěn)定性均較好，且節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡 單，施工簡便，質(zhì)量易控制。4、與上承式拱橋相比，拱上立柱采用桁架的豎腹桿，結(jié)構(gòu)整體性好，受力合理。5、采用鋼箱截面的上弦桿，形成了與橋面板連接的良好構(gòu)造。6、設(shè)計(jì)新穎且整體結(jié)構(gòu)簡單、合理，施工方便，巧妙地將平面桁架的下弦桿設(shè)計(jì)為 拱橋的拱肋，充分發(fā)揮平面桁架與拱肋的受力特性，大幅度提高了橋梁的承載能力；并且可 直接在平面桁架的上弦桿上鋪裝橋面板，施工方便且施工效果好。同時(shí)，由于拱肋拱底段所 承受的壓力最大，而本發(fā)明中將拱肋左右兩側(cè)拱腳分別固定安裝在橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)上， 能實(shí)現(xiàn)通過橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)簡便、直接且很好地對拱肋拱腳處所承受的水平力進(jìn)行有效 約束的目的，從而進(jìn)一步增強(qiáng)了拱橋的承載能力。綜上所述，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制作施工方便且結(jié)構(gòu)力學(xué)性能優(yōu)越，具有結(jié)構(gòu)自重 輕、受力體系合理、材料物理性能良好、造價(jià)低等特點(diǎn)，能有效解決目前大跨徑鋼結(jié)構(gòu)拱橋 存在的諸多問題，其充分利用拱圈的力學(xué)性能優(yōu)勢，并結(jié)合桁架結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn)，采用鋼箱 混凝土組合式截面的拱肋與鋼箱截面的弦桿和腹桿。下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(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)明橋梁承重結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明橋梁承重結(jié)構(gòu)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的端部結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的右視圖。圖5為本發(fā)明拱肋的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記說明1-拱肋；1-1-拱底段； 1-2-過渡段；1-3-拱頂段；2-橫聯(lián)桿；3-豎腹桿；4-斜腹桿；5-上弦桿；6-橋面板。
具體實(shí)施例方式如圖1、圖2、圖3及圖4所示，本發(fā)明包括橋梁承重結(jié)構(gòu)和布設(shè)在所述橋梁承重結(jié) 構(gòu)上部的橋面板6，所述橋梁承重結(jié)構(gòu)由多個(gè)并排布設(shè)的平面桁架組成，多個(gè)所述平面桁架 的結(jié)構(gòu)均相同且相鄰兩個(gè)所述平面桁架之間通過多根橫聯(lián)桿2緊固連接為一體。所述平面 桁架包括下弦桿、布設(shè)在所述下弦桿正上方的上弦桿5和固定連接在所述下弦桿和上弦桿 5之間的多根腹桿，所述下弦桿為拱肋1，所述拱肋1為內(nèi)部從頭至尾均填充混凝土的箱形 桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受壓力較大的節(jié)段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件，所述上弦桿5、 拱肋1和多根所述腹桿均布設(shè)在同一平面上。所述上弦桿5為平直桿件，多個(gè)所述平面桁 架中的上弦桿5布設(shè)在同一平面上且共同組成供橋面板6鋪裝的鋪裝平臺(tái)。所述拱肋1的左右兩側(cè)拱腳，固定安裝在能對拱肋1拱腳處所承受的水平力進(jìn)行 約束的橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)上。也就是說，實(shí)際使用過程中，所述拱肋1的左右兩側(cè)拱腳均固 定安裝在橋梁下部支撐結(jié)構(gòu)(具體是支座)上，且通過支座對拱肋1的水平力進(jìn)行約束。結(jié)合圖5，本實(shí)施例中，所述拱肋1根據(jù)受力分析結(jié)果分為受壓力較大的拱底段 1-1以及受壓力較小的拱頂段1-3和過渡段1-2，且拱肋1由拱頂段1-3、兩個(gè)過渡段1-2和 兩個(gè)拱底段1-1組成，兩個(gè)過渡段1-2和兩個(gè)拱底段1-1對稱布設(shè)在所述拱頂段1-3的左 右兩側(cè)，所述過渡段1-2位于拱頂段1-3與拱底段1-1之間；所述拱底段1-1內(nèi)填充有混凝 土。實(shí)際施工過程中，也可以根據(jù)實(shí)際具體需要，在所述過渡段1-2內(nèi)填充有混凝土。本實(shí)施例中，所述橫聯(lián)桿2為內(nèi)部為空心的箱形桿件，所述上弦桿5為內(nèi)部為空心 的箱形桿件。本實(shí)施例中，多個(gè)所述平面桁架均呈豎直向布設(shè)，且多個(gè)所述平面桁架中的上弦 桿5布設(shè)在同一水平面上。多個(gè)所述平面桁架的尺寸均相同且呈均勻布設(shè)。多根所述腹桿包括呈豎直向布設(shè)的豎腹桿3和呈傾斜向布設(shè)的斜腹桿4，所述豎 腹桿3和斜腹桿4的數(shù)量均為多根，且每根斜腹桿4均布設(shè)在相鄰兩根豎腹桿3之間。本 實(shí)施例中，所述豎腹桿3為內(nèi)部為空心的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受力較大的節(jié) 段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件。所述斜腹桿4為H型鋼或內(nèi)部為空心的箱形桿件。實(shí)際在兩 根相鄰豎腹桿3之間布設(shè)安裝斜腹桿4時(shí)，所述斜腹桿4的上端固定連接在豎腹桿3與上 弦桿5之間的連接點(diǎn)上，且其下端固定連接在相鄰的另一根豎腹桿3與拱肋1之間的連接；卜.ο實(shí)際施工時(shí)，對于拱肋1和豎腹桿3來說，所述箱形桿件中填充混凝土的節(jié)段為內(nèi) 部全部填充有混凝土的實(shí)心桿件或僅在桿件承受壓力的一側(cè)填充部分填充混凝土的桿件。 也就是說，所述箱形桿件中填充混凝土的節(jié)段的橫截面為全部填充混凝土的鋼箱結(jié)構(gòu)或部 分填充混凝土的鋼箱結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，所述箱形桿件中填充混凝土的節(jié)段為內(nèi)部全部填 充有混凝土的實(shí)心桿件。實(shí)際安裝時(shí)，多根所述橫聯(lián)桿2均呈水平向布設(shè)且所述橫聯(lián)桿2固定連接在相鄰 兩個(gè)所述平面桁架的拱肋1之間。本實(shí)施例中，多根所述橫聯(lián)桿2呈均勻布設(shè)。本實(shí)施例中，多根所述豎腹桿3和多根所述斜腹桿4均呈均勻布設(shè)。所述豎腹桿3 與拱肋1和上弦桿5之間采用鋼箱腹板間連接形式進(jìn)行連接，所述斜腹桿4與拱肋1和上 弦桿5之間采用H型鋼翼板與鋼箱腹板間連接形式或鋼箱腹板間連接形式進(jìn)行連接，所述橫聯(lián)桿2與拱肋1之間采用鋼箱腹板間連接形式進(jìn)行連接。實(shí)際施工時(shí)，所述拱肋1為曲線形桿件，且所述曲線形桿件的線型為懸鏈線、拋物 線或圓弧線線型。本實(shí)施例中，所述曲線形桿件的線型為圓弧線線型。綜上，本發(fā)明包括拱肋1、橫聯(lián)桿2、豎腹桿3、斜腹桿4和上弦桿5。所述拱肋1為 拱形曲線桿件，拱腳處水平力受到約束，拱肋1為鋼箱內(nèi)全部填充混凝土或部分填充混凝 土的桿件；多片拱肋1之間采用橫聯(lián)桿2連接，橫聯(lián)桿2為鋼箱形桿件；所述豎腹桿3為連 接拱肋1和上弦桿5的桿件，豎腹桿3為鋼箱形桿件或鋼箱內(nèi)部分填充混凝土的桿件；斜腹 桿4為鋼箱形桿件或H型鋼；所述上弦桿5為位于豎腹桿3之上并與豎腹桿3和斜腹桿4 相連接的弦桿，上弦桿5為鋼箱形桿件。實(shí)際施工時(shí)，先將拱肋1固定并對拱腳處的水平力進(jìn)行約束，相鄰拱肋1之間用橫 聯(lián)桿2進(jìn)行連接，然后在拱肋1上連接豎腹桿3和斜腹桿4，再在豎腹桿3、斜腹桿4以及拱 肋1的拱頂上連接上弦桿5，最后在上弦桿5上鋪裝橋面板6，從而形成鋼箱混凝土桁拱組 合體系橋梁結(jié)構(gòu)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明 技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技 術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鋼箱混凝土桁拱橋，包括橋梁承重結(jié)構(gòu)和布設(shè)在所述橋梁承重結(jié)構(gòu)上部的橋面 板(6)，其特征在于所述橋梁承重結(jié)構(gòu)由多個(gè)并排布設(shè)的平面桁架組成，多個(gè)所述平面桁 架的結(jié)構(gòu)均相同且相鄰兩個(gè)所述平面桁架之間通過多根橫聯(lián)桿( 緊固連接為一體；所述 平面桁架包括下弦桿、布設(shè)在所述下弦桿正上方的上弦桿(5)和固定連接在所述下弦桿和 上弦桿( 之間的多根腹桿，所述下弦桿為拱肋(1)，所述拱肋(1)為內(nèi)部從頭至尾均填充 混凝土的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受壓力較大的節(jié)段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件， 所述上弦桿(5)、拱肋(1)和多根所述腹桿均布設(shè)在同一平面上；所述上弦桿( 為平直桿 件，多個(gè)所述平面桁架中的上弦桿( 布設(shè)在同一平面上且共同組成供橋面板(6)鋪裝的 鋪裝平臺(tái)。
2.按照權(quán)利要求1所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述拱肋(1)根據(jù)受力分 析結(jié)果分為受壓力較大的拱底段(1-1)以及受壓力較小的拱頂段(1-3)和過渡段(1-2)，且 拱肋(1)由拱頂段(1-3)、兩個(gè)過渡段(1-2)和兩個(gè)拱底段(1-1)組成，兩個(gè)過渡段(1-2) 和兩個(gè)拱底段(1-1)對稱布設(shè)在所述拱頂段(1-3)的左右兩側(cè)，所述過渡段(1- 位于拱 頂段(1-3)與拱底段(1-1)之間；所述拱底段(1-1)內(nèi)填充有混凝土。
3.按照權(quán)利要求2所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述過渡段(1-2)內(nèi)填充 有混凝土。
4.按照權(quán)利要求1、2或3所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述拱肋(1)的左 右兩側(cè)拱腳，固定安裝在能對拱肋(1)拱腳處所承受的水平力進(jìn)行約束的橋梁下部支撐結(jié) 構(gòu)上。
5.按照權(quán)利要求1、2或3所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述橫聯(lián)桿(2)為 內(nèi)部為空心的箱形桿件，所述上弦桿(5)為內(nèi)部為空心的箱形桿件。
6.按照權(quán)利要求1、2或3所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于多個(gè)所述平面桁架 均呈豎直向布設(shè)，且多個(gè)所述平面桁架中的上弦桿( 布設(shè)在同一水平面上。
7.按照權(quán)利要求6所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于多根所述腹桿包括呈豎直 向布設(shè)的豎腹桿C3)和呈傾斜向布設(shè)的斜腹桿G)，所述豎腹桿C3)和斜腹桿(4)的數(shù)量均 為多根，且每根斜腹桿(4)均布設(shè)在相鄰兩根豎腹桿( 之間；所述豎腹桿( 為內(nèi)部為空 心的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受力較大的節(jié)段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件。
8.按照權(quán)利要求7所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述斜腹桿(4)為H型鋼 或內(nèi)部為空心的箱形桿件。
9.按照權(quán)利要求7所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述箱形桿件中填充混凝 土的節(jié)段為內(nèi)部全部填充有混凝土的實(shí)心桿件或僅在桿件承受壓力的一側(cè)填充部分填充 混凝土的桿件。
10.按照權(quán)利要求1、2或3所述的鋼箱混凝土桁拱橋，其特征在于所述拱肋(1)為曲 線形桿件，且所述曲線形桿件的線型為懸鏈線、拋物線或圓弧線線型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋼箱混凝土桁拱橋，包括橋梁承重結(jié)構(gòu)和橋面板，橋梁承重結(jié)構(gòu)由多個(gè)并排布設(shè)的平面桁架組成，多個(gè)平面桁架的結(jié)構(gòu)均相同且相鄰兩個(gè)平面桁架之間通過多根橫聯(lián)桿緊固連接為一體；平面桁架包括下弦桿、上弦桿和固定連接在下弦桿和上弦桿之間的多根腹桿，下弦桿為拱肋，拱肋為內(nèi)部從頭至尾均填充混凝土的箱形桿件或根據(jù)受力分析結(jié)果僅在受壓力較大的節(jié)段內(nèi)填充混凝土的箱形桿件；上弦桿為平直桿件，多個(gè)平面桁架中的上弦桿組成供橋面板鋪裝的鋪裝平臺(tái)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、制作施工方便且結(jié)構(gòu)力學(xué)性能優(yōu)越，具有結(jié)構(gòu)自重輕、受力體系合理、材料物理性能良好、造價(jià)低等特點(diǎn)，能解決目前大跨徑鋼結(jié)構(gòu)拱橋存在的諸多問題。
文檔編號(hào)E01D19/00GK102051852SQ20111002450
公開日2011年5月11日 申請日期2011年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月23日
發(fā)明者劉永健, 姚文奇, 姚曉榮, 楊岳華, 蔡筱波 申請人:長安大學(xué)