钢箱混凝土桁拱桥的制作方法

xiaoxiao2020-6-27  24

专利名称:钢箱混凝土桁拱桥的制作方法
技术领域
本发明涉及一种由钢桁架与拱结构组合而成的组合体系桥梁,尤其是涉及一种钢 箱混凝土桁拱桥。
背景技术
目前,桁拱组合体系桥梁均局限于钢筋混凝土结构桥梁,因而跨越能力受到了较 大限制,并且混凝土结构的开裂现象也比较普遍。另外,采用钢管混凝土组合结构的拱桥, 尤其是上承式结构的拱桥,其拱上立柱的稳定性较差,且与主拱圈连接节点的剪力传递性 能较差,与立柱连接的钢管壁往往由于局部受力过大而产生破坏。

发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种钢箱混 凝土桁拱桥,其结构简单、制作施工方便且结构力学性能优越,具有结构自重轻、受力体系 合理、材料物理性能良好、造价低等特点,能有效解决目前大跨径钢结构拱桥存在的诸多问 题。为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是一种钢箱混凝土桁拱桥,包括桥 梁承重结构和布设在所述桥梁承重结构上部的桥面板,其特征在于所述桥梁承重结构由 多个并排布设的平面桁架组成,多个所述平面桁架的结构均相同且相邻两个所述平面桁架 之间通过多根横联杆紧固连接为一体;所述平面桁架包括下弦杆、布设在所述下弦杆正上 方的上弦杆和固定连接在所述下弦杆和上弦杆之间的多根腹杆,所述下弦杆为拱肋,所述 拱肋为内部从头至尾均填充混凝土的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受压力较大的节 段内填充混凝土的箱形杆件,所述上弦杆、拱肋和多根所述腹杆均布设在同一平面上;所述 上弦杆为平直杆件,多个所述平面桁架中的上弦杆布设在同一平面上且共同组成供桥面板 铺装的铺装平台。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述拱肋根据受力分析结果分为受压力较大 的拱底段以及受压力较小的拱顶段和过渡段,且拱肋由拱顶段、两个过渡段和两个拱底段 组成,两个过渡段和两个拱底段对称布设在所述拱顶段的左右两侧,所述过渡段位于拱顶 段与拱底段之间;所述拱底段内填充有混凝土。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述过渡段内填充有混凝土。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述拱肋的左右两侧拱脚,固定安装在能对拱 肋拱脚处所承受的水平力进行约束的桥梁下部支撑结构上。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述横联杆为内部为空心的箱形杆件,所述上 弦杆为内部为空心的箱形杆件。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是多个所述平面桁架均呈竖直向布设,且多个所 述平面桁架中的上弦杆布设在同一水平面上。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是多根所述腹杆包括呈竖直向布设的竖腹杆和呈倾斜向布设的斜腹杆,所述竖腹杆和斜腹杆的数量均为多根,且每根斜腹杆均布设在相 邻两根竖腹杆之间;所述竖腹杆为内部为空心的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受力较 大的节段内填充混凝土的箱形杆件。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述斜腹杆为H型钢或内部为空心的箱形杆 件。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述箱形杆件中填充混凝土的节段为内部全 部填充有混凝土的实心杆件或仅在杆件承受压力的一侧填充部分填充混凝土的杆件。上述钢箱混凝土桁拱桥,其特征是所述拱肋为曲线形杆件,且所述曲线形杆件的 线型为悬链线、抛物线或圆弧线线型。本发明与现有技术相比具有以下优点1、采用钢箱混凝土拱肋作为下弦杆,拱脚处水平力受到支座的约束,充分发挥了 钢箱混凝土受压的力学性能,形成了桁架与拱的组合体系,结构的自重轻,跨越能力强。2、各杆件间采用腹板或翼板直接连接,力学性能好,结构合理。3、与钢管混凝土结构相比,钢箱截面抗压、抗弯及稳定性均较好,且节点构造简 单,施工简便,质量易控制。4、与上承式拱桥相比,拱上立柱采用桁架的竖腹杆,结构整体性好,受力合理。5、采用钢箱截面的上弦杆,形成了与桥面板连接的良好构造。6、设计新颖且整体结构简单、合理,施工方便,巧妙地将平面桁架的下弦杆设计为 拱桥的拱肋,充分发挥平面桁架与拱肋的受力特性,大幅度提高了桥梁的承载能力;并且可 直接在平面桁架的上弦杆上铺装桥面板,施工方便且施工效果好。同时,由于拱肋拱底段所 承受的压力最大,而本发明中将拱肋左右两侧拱脚分别固定安装在桥梁下部支撑结构上, 能实现通过桥梁下部支撑结构简便、直接且很好地对拱肋拱脚处所承受的水平力进行有效 约束的目的,从而进一步增强了拱桥的承载能力。综上所述,本发明结构简单、制作施工方便且结构力学性能优越,具有结构自重 轻、受力体系合理、材料物理性能良好、造价低等特点,能有效解决目前大跨径钢结构拱桥 存在的诸多问题,其充分利用拱圈的力学性能优势,并结合桁架结构的受力特点,采用钢箱 混凝土组合式截面的拱肋与钢箱截面的弦杆和腹杆。下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。


图1为本发明桥梁承重结构的结构示意图。图2为本发明桥梁承重结构的立体结构示意图。图3为本发明的端部结构示意图。图4为图3的右视图。图5为本发明拱肋的结构示意图。附图标记说明1-拱肋;1-1-拱底段; 1-2-过渡段;1-3-拱顶段;2-横联杆;3-竖腹杆;4-斜腹杆;5-上弦杆;6-桥面板。
具体实施例方式如图1、图2、图3及图4所示,本发明包括桥梁承重结构和布设在所述桥梁承重结 构上部的桥面板6,所述桥梁承重结构由多个并排布设的平面桁架组成,多个所述平面桁架 的结构均相同且相邻两个所述平面桁架之间通过多根横联杆2紧固连接为一体。所述平面 桁架包括下弦杆、布设在所述下弦杆正上方的上弦杆5和固定连接在所述下弦杆和上弦杆 5之间的多根腹杆,所述下弦杆为拱肋1,所述拱肋1为内部从头至尾均填充混凝土的箱形 杆件或根据受力分析结果仅在受压力较大的节段内填充混凝土的箱形杆件,所述上弦杆5、 拱肋1和多根所述腹杆均布设在同一平面上。所述上弦杆5为平直杆件,多个所述平面桁 架中的上弦杆5布设在同一平面上且共同组成供桥面板6铺装的铺装平台。所述拱肋1的左右两侧拱脚,固定安装在能对拱肋1拱脚处所承受的水平力进行 约束的桥梁下部支撑结构上。也就是说,实际使用过程中,所述拱肋1的左右两侧拱脚均固 定安装在桥梁下部支撑结构(具体是支座)上,且通过支座对拱肋1的水平力进行约束。结合图5,本实施例中,所述拱肋1根据受力分析结果分为受压力较大的拱底段 1-1以及受压力较小的拱顶段1-3和过渡段1-2,且拱肋1由拱顶段1-3、两个过渡段1-2和 两个拱底段1-1组成,两个过渡段1-2和两个拱底段1-1对称布设在所述拱顶段1-3的左 右两侧,所述过渡段1-2位于拱顶段1-3与拱底段1-1之间;所述拱底段1-1内填充有混凝 土。实际施工过程中,也可以根据实际具体需要,在所述过渡段1-2内填充有混凝土。本实施例中,所述横联杆2为内部为空心的箱形杆件,所述上弦杆5为内部为空心 的箱形杆件。本实施例中,多个所述平面桁架均呈竖直向布设,且多个所述平面桁架中的上弦 杆5布设在同一水平面上。多个所述平面桁架的尺寸均相同且呈均勻布设。多根所述腹杆包括呈竖直向布设的竖腹杆3和呈倾斜向布设的斜腹杆4,所述竖 腹杆3和斜腹杆4的数量均为多根,且每根斜腹杆4均布设在相邻两根竖腹杆3之间。本 实施例中,所述竖腹杆3为内部为空心的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受力较大的节 段内填充混凝土的箱形杆件。所述斜腹杆4为H型钢或内部为空心的箱形杆件。实际在两 根相邻竖腹杆3之间布设安装斜腹杆4时,所述斜腹杆4的上端固定连接在竖腹杆3与上 弦杆5之间的连接点上,且其下端固定连接在相邻的另一根竖腹杆3与拱肋1之间的连接;卜.ο实际施工时,对于拱肋1和竖腹杆3来说,所述箱形杆件中填充混凝土的节段为内 部全部填充有混凝土的实心杆件或仅在杆件承受压力的一侧填充部分填充混凝土的杆件。 也就是说,所述箱形杆件中填充混凝土的节段的横截面为全部填充混凝土的钢箱结构或部 分填充混凝土的钢箱结构。本实施例中,所述箱形杆件中填充混凝土的节段为内部全部填 充有混凝土的实心杆件。实际安装时,多根所述横联杆2均呈水平向布设且所述横联杆2固定连接在相邻 两个所述平面桁架的拱肋1之间。本实施例中,多根所述横联杆2呈均勻布设。本实施例中,多根所述竖腹杆3和多根所述斜腹杆4均呈均勻布设。所述竖腹杆3 与拱肋1和上弦杆5之间采用钢箱腹板间连接形式进行连接,所述斜腹杆4与拱肋1和上 弦杆5之间采用H型钢翼板与钢箱腹板间连接形式或钢箱腹板间连接形式进行连接,所述横联杆2与拱肋1之间采用钢箱腹板间连接形式进行连接。实际施工时,所述拱肋1为曲线形杆件,且所述曲线形杆件的线型为悬链线、抛物 线或圆弧线线型。本实施例中,所述曲线形杆件的线型为圆弧线线型。综上,本发明包括拱肋1、横联杆2、竖腹杆3、斜腹杆4和上弦杆5。所述拱肋1为 拱形曲线杆件,拱脚处水平力受到约束,拱肋1为钢箱内全部填充混凝土或部分填充混凝 土的杆件;多片拱肋1之间采用横联杆2连接,横联杆2为钢箱形杆件;所述竖腹杆3为连 接拱肋1和上弦杆5的杆件,竖腹杆3为钢箱形杆件或钢箱内部分填充混凝土的杆件;斜腹 杆4为钢箱形杆件或H型钢;所述上弦杆5为位于竖腹杆3之上并与竖腹杆3和斜腹杆4 相连接的弦杆,上弦杆5为钢箱形杆件。实际施工时,先将拱肋1固定并对拱脚处的水平力进行约束,相邻拱肋1之间用横 联杆2进行连接,然后在拱肋1上连接竖腹杆3和斜腹杆4,再在竖腹杆3、斜腹杆4以及拱 肋1的拱顶上连接上弦杆5,最后在上弦杆5上铺装桥面板6,从而形成钢箱混凝土桁拱组 合体系桥梁结构。以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种钢箱混凝土桁拱桥,包括桥梁承重结构和布设在所述桥梁承重结构上部的桥面 板(6),其特征在于所述桥梁承重结构由多个并排布设的平面桁架组成,多个所述平面桁 架的结构均相同且相邻两个所述平面桁架之间通过多根横联杆( 紧固连接为一体;所述 平面桁架包括下弦杆、布设在所述下弦杆正上方的上弦杆(5)和固定连接在所述下弦杆和 上弦杆( 之间的多根腹杆,所述下弦杆为拱肋(1),所述拱肋(1)为内部从头至尾均填充 混凝土的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受压力较大的节段内填充混凝土的箱形杆件, 所述上弦杆(5)、拱肋(1)和多根所述腹杆均布设在同一平面上;所述上弦杆( 为平直杆 件,多个所述平面桁架中的上弦杆( 布设在同一平面上且共同组成供桥面板(6)铺装的 铺装平台。
2.按照权利要求1所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述拱肋(1)根据受力分 析结果分为受压力较大的拱底段(1-1)以及受压力较小的拱顶段(1-3)和过渡段(1-2),且 拱肋(1)由拱顶段(1-3)、两个过渡段(1-2)和两个拱底段(1-1)组成,两个过渡段(1-2) 和两个拱底段(1-1)对称布设在所述拱顶段(1-3)的左右两侧,所述过渡段(1- 位于拱 顶段(1-3)与拱底段(1-1)之间;所述拱底段(1-1)内填充有混凝土。
3.按照权利要求2所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述过渡段(1-2)内填充 有混凝土。
4.按照权利要求1、2或3所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述拱肋(1)的左 右两侧拱脚,固定安装在能对拱肋(1)拱脚处所承受的水平力进行约束的桥梁下部支撑结 构上。
5.按照权利要求1、2或3所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述横联杆(2)为 内部为空心的箱形杆件,所述上弦杆(5)为内部为空心的箱形杆件。
6.按照权利要求1、2或3所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于多个所述平面桁架 均呈竖直向布设,且多个所述平面桁架中的上弦杆( 布设在同一水平面上。
7.按照权利要求6所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于多根所述腹杆包括呈竖直 向布设的竖腹杆C3)和呈倾斜向布设的斜腹杆G),所述竖腹杆C3)和斜腹杆(4)的数量均 为多根,且每根斜腹杆(4)均布设在相邻两根竖腹杆( 之间;所述竖腹杆( 为内部为空 心的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受力较大的节段内填充混凝土的箱形杆件。
8.按照权利要求7所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述斜腹杆(4)为H型钢 或内部为空心的箱形杆件。
9.按照权利要求7所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述箱形杆件中填充混凝 土的节段为内部全部填充有混凝土的实心杆件或仅在杆件承受压力的一侧填充部分填充 混凝土的杆件。
10.按照权利要求1、2或3所述的钢箱混凝土桁拱桥,其特征在于所述拱肋(1)为曲 线形杆件,且所述曲线形杆件的线型为悬链线、抛物线或圆弧线线型。
全文摘要
本发明公开了一种钢箱混凝土桁拱桥,包括桥梁承重结构和桥面板,桥梁承重结构由多个并排布设的平面桁架组成,多个平面桁架的结构均相同且相邻两个平面桁架之间通过多根横联杆紧固连接为一体;平面桁架包括下弦杆、上弦杆和固定连接在下弦杆和上弦杆之间的多根腹杆,下弦杆为拱肋,拱肋为内部从头至尾均填充混凝土的箱形杆件或根据受力分析结果仅在受压力较大的节段内填充混凝土的箱形杆件;上弦杆为平直杆件,多个平面桁架中的上弦杆组成供桥面板铺装的铺装平台。本发明结构简单、制作施工方便且结构力学性能优越,具有结构自重轻、受力体系合理、材料物理性能良好、造价低等特点,能解决目前大跨径钢结构拱桥存在的诸多问题。
文档编号E01D19/00GK102051852SQ20111002450
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月23日 优先权日2011年1月23日
发明者刘永健, 姚文奇, 姚晓荣, 杨岳华, 蔡筱波 申请人:长安大学

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