CN100447338C - 软土地基多孔双悬臂拱形桥结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软土地基多孔双悬臂拱形桥结构及其施工方法，属于拱形桥梁建筑的技术领域，包括两个拱脚桥台，位于该两个拱脚桥台之间的两个边孔悬臂拱形梁，以及连接在该两个边孔悬臂拱形梁之间且相互连接的多组双悬臂拱形梁，所述每组双悬臂拱形梁设置在两组依次由下至上设置的桩基础、基础联系梁、柱式桥墩上；所述双悬臂拱形梁包括设置在每组柱式桥墩上的横梁、设置在每组柱式桥墩两侧的拱片且该两组柱式桥墩相邻侧的拱片之间设置有拱片接头、设置在拱片下方的拱板、以及设置在横梁和拱片上方的桥面板；所述该两个拱脚桥台分别与对应的边孔悬臂拱形梁之间通过搭板相互连接。本发明工期短、造价省、可防止拱脚桥台发生侧移或沉降。
Description
技术领域
本发明公开了一种软土地基多孔双悬臂拱形桥结构及其施工方法，属于拱形桥梁建筑的技术领域。
背景技术
拱桥是我国最常用的一种桥梁型式。其式样之多、数量之大，为各种桥型之冠。拱桥造型优美、曲线圆润、富有动态感。多孔拱桥，一般是中孔最大，两边孔径依次按比例递减，全桥协调匀称，自然落坡，既便于行人上下，又利于各类船只的航运。当某孔主拱受荷时，能通过桥墩的变形或拱上结构的作用将荷载由近及远的传递到其它孔主拱上去，最终传递到拱脚桥台上，因而拱脚桥台要承受较大的水平推力。对于软土地基拱桥来说，较大的水平推力作用下容易使拱脚桥台发生侧移或沉降，从而影响到整个拱桥的安全。为此，拱脚桥台基础必须要进行拱脚地基抗推处理，造价增加、工期加长且软土地基拱脚抗推处理一直是个技术难点，常年通行的车辆动载使软土地基抗推效果不够理想，许多软土地区的拱桥随年代的推移往往出现桥面沉降或开裂等现象。为此也有部分拱桥拱底增加水平拉杆使拱脚桥台不产生水平推力，这样就回避了拱脚地基的抗推处理，但增加的水平拉杆既降低通航高度，也破坏了拱桥那优美的曲线造型，还是难以让人满意。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种工期短、造价省、可防止拱脚桥台发生侧移或沉降的软土地基多孔双悬臂拱形桥结构及其施工方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种软土地基多孔双悬臂拱形桥结构，包括两个拱脚桥台，位于该两个拱脚桥台之间的两个边孔悬臂拱形梁，以及连接在该两个边孔悬臂拱形梁之间且相互连接的多组双悬臂拱形梁，所述每组双悬臂拱形梁设置在两组依次由下至上设置的桩基础、基础联系梁、柱式桥墩上；所述双悬臂拱形梁包括设置在每组柱式桥墩上的横梁、设置在每组柱式桥墩两侧的拱片且该两组柱式桥墩相邻侧的拱片之间设置有拱片接头、设置在拱片下方的拱板、以及设置在横梁和拱片上方的桥面板；所述该两个拱脚桥台分别与对应的边孔悬臂拱形梁之间通过搭板相互连接。
作为上述方案的进一步设置，所述边孔悬臂拱形梁包括拱片、设置在拱片下方的拱板以及设置在拱片上方的桥面板；所述双悬臂拱形梁共有A、B两组；A组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片与B组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片之间通过搭板横梁及搭板相连接；A组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片与一边孔悬臂拱形梁的拱片通过拱片接头连接；B组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片与另一边孔悬臂拱形梁的拱片通过拱片接头连接。
本发明软土地基多孔双悬臂拱形桥结构的施工方法，包括以下施工步骤：①筑坝围堰，②施工桩基础、基础联系梁、柱式桥墩，③施工拱脚桥台，④预制拱片，⑤吊装拱片，⑥施工各拱片接头及搭板横梁，⑦施工拱板及横梁，⑧施工桥面板，⑨卸载，⑩施工各搭板。
作为上述施工方法的进一步优选：
所述筑坝围堰施工步骤中，采用木桩支护；
所述桩基础、基础联系梁、柱式桥墩施工步骤中，桩基础采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩混凝土先浇筑至基础联系梁顶，再凿除基础联系梁梁高部分混凝土，将钻孔灌注桩与柱式桥墩钢筋接长并绑扎基础联系梁钢筋，进行混凝土二次浇筑；
所述拱脚桥台施工步骤中，将拱脚桥台基底周边5米范围内的地基进行压浆加固，处理深度不小于10米，且拱脚桥台土料选用砂土分层夯实；
所述预制拱片步骤中，采用平台预制浇筑，每四片叠置浇筑；
所述吊装拱片步骤中，先沿拱片长边将拱片竖直；再用汽车吊根据重心点将拱片吊至桥下；拱片在基础联系梁位置先设置钢结构临时支撑，并用双木楔调节高差；拱片在跨中位置先设置钢管支撑架，架体基底挖去软土1米，铺0.5米厚细粒塘渣夯实，上浇筑0.2米C20混凝土；钢管支撑顶面设置木纵横梁，形成拱曲线，上铺竹胶版与木梁间设置双木楔调节高差及脱模方便；
所述各拱片接头及搭板横梁施工步骤中，模板内外横楞用螺栓拉紧，每隔2米高度设置混凝土灌注口；模板支撑在基础联系梁或支架上；选用微膨胀混凝土；
所述拱板及横梁施工步骤中，拱板倾斜角大于20度均设顶模，顶底模板设置螺栓拉杆，内设硬塑料管；拱板浇筑顺序由下往上浇筑；将横梁中的拱片钢筋进行焊接连接；横梁混凝土浇筑顺序按斜度小于20度分层浇筑；
所述桥面板施工步骤中，底模板支撑在预制拱片上；混凝土的浇筑顺序为：先浇中间桥跨跨中约1/2跨宽部分混凝土，再对称由边跨两边向中间推进，最后浇筑中间支座部分；
所述卸载步骤中，桥结构现浇混凝土强度达设计要求后再进行卸载，并采用对称同步卸载方式；
所述各搭板施工步骤中，搭板与桥面板之间的缝隙用1∶1沥青锯末填塞。
本发明软土地基多孔双悬臂拱形桥结构，通过双悬臂拱形梁自身弯矩平衡，将桥面荷载以轴向力形式传递给柱式桥墩，边孔悬臂拱形梁与拱脚桥台之间通过搭板连接，因此拱脚桥台不受水平推力。同时双悬臂梁拱形截面形式又恰恰符合悬臂的受力特性，双悬臂梁悬挑支座处弯矩最大，而此处拱高也最大，这样就大大降低了悬臂梁配筋及端部的挠度。各组双悬臂拱形梁再通过搭板形成一个多跨静定受力结构，结构传力直接，体系简单。
具体来讲，本发明具有以下特点：
1.保留了多孔拱形桥的优美外形，并充分发挥了拱形梁悬臂受力的优势，同时满足河道航运的净空高度要求。
2.避免了拱脚推力产生的一系列问题。不用进行软土地基拱脚抗推处理，节省造价，缩短了工期，还消除了由于拱脚推力引发桥面下沉开裂等结构隐患。
3.采用预制拱片拼装施工方法，减少软土地基对施工过程中的不利影响，提高拱片的质量，方便了施工并缩短了工期。
4.由于本结构是无推力拱形桥，更适用于土质差地区及桥面荷载较大的拱形桥，如拱形廊桥。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的俯视图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明软土地基多孔双悬臂拱形桥结构，包括两个拱脚桥台3a、3b，位于拱脚桥台3a、3b之间的两个边孔悬臂拱形梁，以及连接在该两个边孔悬臂拱形梁之间且相互连接的A、B两组双悬臂拱形梁。每组双悬臂拱形梁均设置在两组依次由下至上设置的桩基础7、基础联系梁2、柱式桥墩4上。拱脚桥台3a、3b分别与对应的边孔悬臂拱形梁之间通过搭板5相互连接。
双悬臂拱形梁包括设置在每组柱式桥墩4上的横梁9、设置在每组柱式桥墩4两侧的拱片1且该两组柱式桥墩4相邻侧的拱片1之间设置有拱片接头6、设置在拱片1下方的拱板10、以及设置在横梁9和拱片1上方的桥面板8。
边孔悬臂拱形梁包括拱片11、设置在拱片11下方的拱板10以及设置在拱片11上方的桥面板8。
A组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片1与B组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片1之间通过搭板横梁12及搭板5相连接；A组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片1与一边孔悬臂拱形梁的拱片11通过拱片接头6连接；B组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片1与另一边孔悬臂拱形梁的拱片11通过拱片接头6连接。
本发明软土地基多孔双悬臂拱形桥结构的施工方法，包括以下施工步骤：
1.筑坝围堰：其中采用木桩支护；
2.施工桩基础7、基础联系梁2、柱式桥墩4：其中桩基础7采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩混凝土先浇筑至基础联系梁2顶，再凿除基础联系梁2梁高部分混凝土，将钻孔灌注桩与柱式桥墩4钢筋接长并绑扎基础联系梁2钢筋，进行混凝土二次浇筑；
3.施工拱脚桥台3a、3b：其中将拱脚桥台3a、3b基底周边5米范围内的地基进行压浆加固，处理深度不小于10米，且拱脚桥台3a、3b土料选用砂土分层夯实；
4.预制拱片1、11：采用平台预制浇筑，每四片叠置浇筑；
5.吊装拱片1、11：先沿拱片1、11长边将拱片1、11竖直；再用汽车吊根据重心点将拱片1、11吊至桥下；拱片1、11在基础联系梁2位置先设置钢结构临时支撑，并用双木楔调节高差；拱片1、11在跨中位置先设置钢管支撑架，架体基底挖去软土1米，铺0.5米厚细粒塘渣夯实，上浇筑0.2米C20混凝土；钢管支撑顶面设置木纵横梁，形成拱曲线，上铺竹胶版与木梁间设置双木楔调节高差及脱模方便；
6.施工各拱片接头6及搭板横梁12：其中模板内外横楞用螺栓拉紧，每隔2米高度设置混凝土灌注口；模板支撑在基础联系梁2或支架上；选用微膨胀混凝土。
7.施工拱板10及横梁9：其中拱板10倾斜角大于20度均设顶模，顶底模板设置螺栓拉杆，内设硬塑料管；拱板10浇筑顺序由下往上浇筑；将横梁9中的拱片1、11钢筋进行焊接连接；横梁9混凝土浇筑顺序按斜度小于20度分层浇筑；
8.施工桥面板8：其中底模板支撑在预制拱片1、11上；混凝土的浇筑顺序为：先浇中间桥跨跨中约1/2跨宽部分混凝土，再对称由边跨两边向中间推进，最后浇筑中间支座部分；
9.卸载：桥结构现浇混凝土强度达设计要求后再进行卸载，并采用对称同步卸载方式；
10.施工各搭板5：其中搭板5与桥面板8之间的缝隙用1∶1沥青锯末填塞。
Claims (3)
1.一种软土地基多孔双悬臂拱形桥结构，包括两个拱脚桥台(3a、3b)，位于拱脚桥台(3a、3b)之间的两个边孔悬臂拱形梁，以及连接在该两个边孔悬臂拱形梁之间且相互连接的多组双悬臂拱形梁，其特征在于：所述每组双悬臂拱形梁设置在两组依次由下至上设置的桩基础(7)、基础联系梁(2)、柱式桥墩(4)上；所述双悬臂拱形梁包括设置在每组柱式桥墩(4)上的横梁(9)、设置在每组柱式桥墩(4)两侧的拱片(1)且该两组柱式桥墩(4)相邻侧的拱片(1)之间设置有拱片接头(6)、设置在拱片(1)下方的拱板(10)、以及设置在横梁(9)和拱片(1)上方的桥面板(8)；所述拱脚桥台(3a、3b)分别与对应的边孔悬臂拱形梁之间通过搭板(5)相互连接。
2.按照权利要求1所述的软土地基多孔双悬臂拱形桥结构，其特征在于：所述边孔悬臂拱形梁包括拱片(11)、设置在拱片(11)下方的拱板(10)以及设置在拱片(11)上方的桥面板(8)；所述双悬臂拱形梁共有A、B两组；A组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片(1)与B组双悬臂拱形梁中的一侧边拱片(1)之间通过搭板横梁(12)及搭板(5)相连接；A组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片(1)与一边孔悬臂拱形梁的拱片(11)通过拱片接头(6)连接；B组双悬臂拱形梁中的另一侧边拱片(1)与另一边孔悬臂拱形梁的拱片(11)通过拱片接头(6)连接。
3.一种权利要求1所述的软土地基多孔双悬臂拱形桥结构的施工方法，其特征在于包括以下施工步骤：①筑坝围堰，②施工桩基础(7)、基础联系梁(2)、柱式桥墩(4)，③施工拱脚桥台(3a、3b)，④预制拱片(1)、(11)，⑤吊装拱片(1)、(11)，⑥施工各拱片接头(6)及搭板横梁(12)，⑦施工拱板(10)及横梁(9)，⑧施工桥面板(8)，⑨卸载，⑩施工各搭板(5)；
所述筑坝围堰施工步骤中，采用木桩支护；
所述桩基础(7)、基础联系梁(2)、柱式桥墩(4)施工步骤中，桩基础(7)采用钻孔灌注桩；钻孔灌注桩混凝土先浇筑至基础联系梁(2)顶，再凿除基础联系梁(2)梁高部分混凝土，将钻孔灌注桩与柱式桥墩(4)钢筋接长并绑扎基础联系梁(2)钢筋，进行混凝土二次浇筑；
所述拱脚桥台(3a、3b)施工步骤中，将拱脚桥台(3a、3b)基底周边5米范围内的地基进行压浆加固，处理深度不小于10米，且拱脚桥台(3a、3b)土料选用砂土分层夯实；
所述预制拱片(1)、(11)步骤中，采用平台预制浇筑，每四片叠置浇筑；
所述吊装拱片(1)、(11)步骤中，先沿拱片(1)、(11)长边将拱片(1)、(11)竖直；再用汽车吊根据重心点将拱片(1)、(11)吊至桥下；拱片(1)、(11)在基础联系梁(2)位置先设置钢结构临时支撑，并用双木楔调节高差；拱片(1)、(11)在跨中位置先设置钢管支撑架，架体基底挖去软土1米，铺0.5米厚细粒塘渣夯实，上浇筑0.2米C20混凝土；钢管支撑顶面设置木纵横梁，形成拱曲线，上铺竹胶版与木梁间设置双木楔调节高差及脱模方便；
所述各拱片接头(6)及搭板横梁(12)施工步骤中，模板内外横楞用螺栓拉紧，每隔2米高度设置混凝土灌注口；模板支撑在基础联系梁(2)或支架上；选用微膨胀混凝土；
所述拱板(10)及横梁(9)施工步骤中，拱板(10)倾斜角大于20度均设顶模，顶底模板设置螺栓拉杆，内设硬塑料管；拱板(10)浇筑顺序由下往上浇筑；将横梁(9)中的拱片(1)、(11)钢筋进行焊接连接；横梁(9)混凝土浇筑顺序按斜度小于20度分层浇筑；
所述桥面板(8)施工步骤中，底模板支撑在预制拱片(1)、(11)上；混凝土的浇筑顺序为：先浇中间桥跨跨中约1/2跨宽部分混凝土，再对称由边跨两边向中间推进，最后浇筑中间支座部分；
所述卸载步骤中，桥结构现浇混凝土强度达设计要求后再进行卸载，并采用对称同步卸载方式；
所述各搭板(5)施工步骤中，搭板(5)与桥面板(8)之间的缝隙用1∶1沥青锯末填塞。
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