拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于一種系桿拱橋，特別是一種拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋。
【背景技術(shù)】
[0002] 系桿拱橋是將拱與梁兩種基本結(jié)構(gòu)形式組合在一起，共同承受荷載，充分發(fā)揮梁 受彎、拱受壓的結(jié)構(gòu)性能和組合作用，拱端的水平推力用拉桿承受，使拱端支座不產(chǎn)生水平 推力。目前，以混凝土為主要材料的拱橋在營運過程中，在溫度、車輛荷載等荷載作用下，拱 肋跨中常會出現(xiàn)橫橋裂縫，少數(shù)出現(xiàn)跨中明顯下?lián)献冃危休d能力和行車舒適性能力明顯 下降。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，如中國專利CN1483895A設(shè)計了一種軌道交通與城市道路一體化系桿 拱橋，該系桿拱橋通過設(shè)置加勁縱梁和橫梁，加勁縱梁施加縱向預(yù)應(yīng)力以克服恒、活載引起 的拱肋水平推力，該方法用料較多、增加基礎(chǔ)施工費用，不易對老舊橋梁進行施工；中國專 利CN101638883A設(shè)計了一種拱橋，該拱橋在橋面和拱圈之間設(shè)置多根傳遞載荷的構(gòu)件，傳 遞載荷的構(gòu)件從拱圈成放射狀延伸至橋面用來減小跨中彎矩，該方法增大了橋面的彎矩， 降低了行車的舒適性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對上述問題，本發(fā)明提供了一種拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，通過在 拱肋下增設(shè)縱梁、立柱和斜腹桿，降低拱橋跨中彎矩、變形和拱腳水平推力，將拱橋向最大 跨徑推進，并用于改善拱橋受力和承載能力，同時降低了施工費用。
[0005] 本發(fā)明采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的：
[0006] 拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋在拱肋（1)下方設(shè)置縱梁(2)、立柱(3)和斜 腹桿(4)，利用縱梁(2)、斜腹桿(4)及立柱(3)對拱肋（1)提供多點約束，縱梁(2)為水平方 向，兩端與拱肋（1)連接，形成分布式抵抗拱肋恒、活載作用和平衡水平推力的系桿;立柱 (3)頂端與拱肋（1)連接，底端與縱梁(2)連接;斜腹桿(4)設(shè)置在兩個立柱之間，斜腹桿(4) 頂端與縱梁(2)和立柱(3)的交點連接，底端與另一立柱(3)和拱肋（1)的交點連接，在拱肋 面內(nèi)形成彈性約束支撐體系。
[0007] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是：縱梁（2)長度與拱肋（1)的跨徑比值在0.2~0.5之 間。
[0008] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是:縱梁(2)的抗彎剛度與拱肋（1)抗彎剛度比值在0.5 ~1.0之間。
[0009] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是:立柱(3)的軸向抗壓剛度與拱肋（1)軸向抗壓剛度比 值在0.25~0.5之間。
[0010] 本發(fā)明的進一步技術(shù)方案是:縱梁(2)和立柱(3)均為鋼結(jié)構(gòu)。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是：
[0012]通過反復(fù)試驗，設(shè)計出一種拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，在拱肋下增設(shè) 縱梁、立柱和斜腹桿，提供多點約束，改善了拱橋的傳力途徑，將拱跨中部分的荷載專遞到 縱梁上，由縱梁和拱肋共同承載荷載，增大了拱橋的承載能力和剛度，降低了拱肋跨中彎 矩、拱腳水平推力，增大了拱肋的穩(wěn)定性;減小了拱肋跨中的控制彎矩，即同樣的截面和跨 徑下，可承載更大的荷載;減小了荷載作用下的拱肋跨中的最大撓度，提高了行車舒適性； 減小了拱橋腳的水平推力與彎矩，減小了地基基礎(chǔ)工程量;同種拱肋截面情況下，提高了拱 橋的跨徑;提高了拱的穩(wěn)定性及承載能力；同跨徑的拱橋，拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿 拱橋具更佳經(jīng)濟效益。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明所述多縱梁拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿上承式拱橋結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明所述多縱梁拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿下承式拱橋結(jié)構(gòu)圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明所述單縱梁拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿上承式拱橋結(jié)構(gòu)圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明所述拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿上承式拱橋結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖中：1，拱肋;2,縱梁;3,立柱;4,斜腹桿。
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖1-4和實施例1-3對本發(fā)明進行說明。
[0019] 實施例1:
[0020] 實施例1中的拱橋為上承式拱橋，跨徑100. 〇〇m，鋼筋混凝土箱形拱肋，凈矢高為 11.10m，矢跨比為1/9,下部結(jié)構(gòu)主跨為組合式橋墩、明挖擴大基礎(chǔ)，兩邊跨橋臺為漿砌片石 埋置式橋臺、明挖擴大基礎(chǔ)，在拱肋（1)下方增設(shè)縱梁(2)、立柱(3)和斜腹桿(4)，拱肋（1)抗 彎剛度和抗壓剛度分別為7.23\10111^1112、1.24\1081^?111 ;架設(shè)長度分別為2〇111、35111和 50m的水平鋼桁架縱梁（2)，其抗彎剛度和抗壓剛度均分別為3.62 X IOllkN · m2、1.24 X IOSkN ·πι，縱梁(2)與拱肋均為固接;拱肋（1)下方設(shè)置5根抗壓剛度為3. IOX 1071?Ν·πι的豎 直方向鋼桁架立柱(3)，立柱(3)頂端與拱肋（1)為鉸接，底端與50m縱梁(2)固接，固接點分 別為15111、2〇111、25111、3〇111和35111處，立柱(3)柱身與另兩個縱梁固接 ;在相鄰的兩個立柱之間設(shè) 置斜腹桿(4)，斜腹桿(4)頂端與拱肋（1)和立柱的交點鉸接，底端與另一立柱和50m縱梁(2) 的交點固接，且相鄰的斜腹桿相互連接。拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋的工程費用 約為同跨徑現(xiàn)有拱橋工程建造費用的73%，即現(xiàn)有IOOm跨徑的拱橋工程建造相同的費用， 采用拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋可把跨徑增加至120m，同時增大了拱橋的承載能 力和剛度，降低了拱肋跨中彎矩、拱腳水平推力，增大了拱肋的穩(wěn)定性。
[0021] 實施例2:
[0022] 實施例2中的拱橋為下承式拱橋，跨徑100.0 Om鋼筋混凝土箱形拱肋，凈矢高為 11.10m，矢跨比為1/9,在拱肋（1)下方增設(shè)縱梁(2)、立柱(3)和斜腹桿(4)，拱肋（1)抗彎剛 度和抗壓剛度分別為7.23X1011kN · m2、1.24X108kN · m;架設(shè)長度分別為20m、40m和50m 的水平鋼桁架縱梁（2 )，其抗彎剛度和抗壓剛度均分別為5 . 10 X 1011kN · m2、1.24 X 108kN·!!!，縱梁(2)與拱肋均為固接;拱肋（1)下方設(shè)置6根抗壓剛度為4.95Χ1071?Ν·πι的豎 直方向鋼桁架立柱(3)，立柱(3)頂端與拱肋（1)為鉸接，底端與50m縱梁(2)固接，固接點分 別為15m、19m、23m、27m、31m和35m處，立柱(3)柱身與另兩個縱梁固接;在相鄰的兩個立柱之 間設(shè)置斜腹桿(4)，斜腹桿(4)頂端與拱肋（1)和立柱的交點鉸接，底端與另一立柱和50m縱 梁(2)的交點固接，且相鄰的斜腹桿相互連接。拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋的工程 費用約為同跨徑現(xiàn)有拱橋工程建造費用的75%，即現(xiàn)有IOOm跨徑的拱橋工程建造相同的費 用，采用拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋可把跨徑增加至118m，同時增大了拱橋的承 載能力和剛度，降低了拱肋跨中彎矩、拱腳水平推力，增大了拱肋的穩(wěn)定性。
[0023] 實施例3:
[0024]實施例3中的拱橋為上承式拱橋，跨徑100.00m，鋼筋混凝土箱形拱肋，凈矢高為 11.10m，矢跨比為1/9,下部結(jié)構(gòu)主跨為組合式橋墩、明挖擴大基礎(chǔ)，兩邊跨橋臺為漿砌片石 埋置式橋臺、明挖擴大基礎(chǔ)，在拱肋（1)下方增設(shè)縱梁(2)、立柱(3)和斜腹桿(4)，拱肋（1)抗 彎剛度和抗壓剛度分別為7.23 X 101 IkN · m2、1.24X 108kN · m;架設(shè)長度為45m、抗彎剛度 和抗壓剛度分別為7.23 X IOllkN · m2、1.24 X 108kN · m的水平鋼桁架作為縱梁（2)，縱梁 (2)與拱肋均為固接;拱肋（1)下方設(shè)置4根抗壓剛度為6.20Χ1071?Ν·πι的豎直方向鋼桁架 立柱(3)，立柱(3)頂端與拱肋（1)為鉸接，底端與縱梁(2)固接，固接點分別為18m、23m、27m 和32m處，在相鄰的兩個立柱之間設(shè)置斜腹桿(4)，斜腹桿(4)頂端與拱肋（1)和立柱的交點 鉸接，底端與另一立柱和50m縱梁(2)的交點固接，且相鄰的斜腹桿相互連接。拱肋面內(nèi)多點 約束及分布式系桿拱橋的工程費用約為同跨徑現(xiàn)有拱橋工程建造費用的80%，即現(xiàn)有IOOm 跨徑的拱橋工程建造相同的費用，采用拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋可把跨徑增加 至115m，同時增大了拱橋的承載能力和剛度，降低了拱肋跨中彎矩、拱腳水平推力，增大了 拱肋的穩(wěn)定性。
[0025]實施例1-3與現(xiàn)有技術(shù)的受力參數(shù)對比如下表：
【主權(quán)項】
1. 拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，其特征在于:在拱肋（1)下方設(shè)置縱梁(2)、立 柱(3)和斜腹桿(4)，所述縱梁(2)為水平方向，兩端與拱肋（1)連接;立柱(3)頂端與拱肋（1) 連接，底端與縱梁(2)連接;斜腹桿(4)設(shè)置在兩個立柱之間，斜腹桿(4)頂端與拱肋（1)和立 柱的交點連接，底端與另一立柱和縱梁(2)的交點連接。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，其特征在于，所述縱梁 (2)長度與拱肋（1)的跨徑比值在0.2~0.5之間。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，其特征在于，所述縱梁 (2)的抗彎剛度與拱肋（1)抗彎剛度比值在0.5~1.0之間。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中的任一項所述的拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，其特征 在于，所述立柱⑶的軸向抗壓剛度與拱肋⑴軸向抗壓剛度比值在0.25~0.5之間。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，其特征在于，所述縱梁 (2)和立柱(3)均為鋼結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種拱肋面內(nèi)多點約束及分布式系桿拱橋，通過在拱肋下方設(shè)置若干與拱肋相連的縱梁，形成分布式抵抗拱肋恒、活載作用和平衡水平推力的系桿；通過在縱梁上設(shè)置豎向立柱和斜腹桿與拱肋底面相連，在拱肋面內(nèi)形成彈性約束支撐體系，從而增強拱肋的整體剛度、強度。與跨徑拱橋相比，具有更小的跨中拱肋彎矩和拱腳的水平推力；具有更高的拱肋穩(wěn)定性和穩(wěn)定承載能力，更小的跨中變形，從而提高了行車舒適性；并減少基礎(chǔ)施工工作量和費用。
【IPC分類】E01D4/00, E01D22/00
【公開號】CN105507127
【申請?zhí)枴緾N201610020319
【發(fā)明人】謝肖禮, 王波, 譚洪河, 郝天之, 向桂兵, 鄧小康, 唐冬云
【申請人】廣西大學(xué)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月13日