CN103114520A - 空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构 - Google Patents

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张阳
彭立
穆程
廖鑫
唐重玺
鲍超
李少波
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Abstract

本发明涉及一种新型组合拱桥结构，具体公开了一种空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构，该组合结构大跨主拱圈采用夹心砂浆复合波纹钢板，波纹钢板通过螺栓连接成反置双层板并在夹层设置栓钉填充高强砂浆形成整体的夹心砂浆复合波纹钢板，腹孔采用波纹钢管，主拱圈和腹孔间通过填土传递荷载。本发明的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥具有轻质、耐久、高强、柔性好、高性能、施工快捷、经济效益好等优点，是一种理想的钢筋混凝土桥梁的替代品，可广泛用于中型桥梁（20～50m）的建设中，必将产生良好的社会经济效益。

Description

空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构
技术领域
本发明涉及一种新型复合结构，尤其涉及空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构。
背景技术
几十年来中、小桥和涵洞在建设中占据主导位置，目前我国的中、小桥及涵洞绝大部分为传统的圬工或钢筋混凝土结构，但实践证明这类结构物的缺点也十分明显：圬工量大，设计和施工繁琐、工期长；下部结构所占工程量比例大、施工困难；结构开裂现象普遍、维修费用巨大等，由此造成的社会影响和经济损失更是无法估计。因此，针对现状，采用合理、经济、方便快捷的新型结构、新工艺、新材料来代替传统的钢筋混凝土和圬工中、小桥涵，从根本上解决其工序繁杂、工期长、病害频发、后期维护量大的现状是至关重要的。波纹钢板（包括镀锌防腐型及镀锌覆膜双重防腐蚀型波纹钢板）是一种可以广泛应用于各种道路桥梁的新型产品，波纹钢板制品与其他材料预制品相比，具有截面小、柔性好、重量轻、便于存放运输、施工工艺简单、组装快速、施工工期短等优点，可以在中小拱桥中得以应用。国内目前对钢波纹板桥涵技术还是一个新的领域，修建的为数不多的覆土钢波纹板桥最大跨径不超过10m且为单板结构，对此类结构的研究刚刚起步。为增大结构的跨越能力、拓展其使用范围、进一步降低拱上填土恒载自重、提高波纹钢板裸拱的强度和刚度是十分关键的。
发明内容
本发明为克服上述不足，提供了一种可用于20～50m跨径桥涵的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构。
本发明提出的技术方案为：一种新型的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构，波纹钢板组合结构分内层和外层两层波纹钢板，采用拼装式波纹钢板对扣，内外层波纹钢板采用高强度耐腐蚀螺栓连接；拱间内壁设置栓钉抗剪，抗压高强砂浆填充于内外层波纹钢板形成的空间中。由于内外层波纹钢板的径向约束限制了内部抗压填充物的膨胀，使内部抗压填充物处于三向受压状态，从而显著提高内部抗压填充物强度。同时内、外层波纹钢板结构兼有纵向钢筋和横向套箍的作用，并可作为施工模板，方便内部抗压填充物的浇筑。波纹钢板的节数、厚度、波纹参数以及栓钉直径都可根据需求作不同选择，这就能满足各种不同的跨径要求，并且提高了在各种不同地理环境中的应用范围。施工过程中，波纹钢板复合结构可作为劲性骨架，其拼装工艺简单，重量轻，从而可以简化施工工艺，缩短施工工期。
与现有技术相比，本发明的优点就在于：
1、本发明可显著突破传统波纹钢板拱桥结构的跨径，跨径能达到30～50m左右。
2、本发明采用空腹式结构形式，减少拱上填土，大幅降低填土恒载作用，受力更为合理，并能美化桥体造型。
3、本发明波纹钢板强度为混凝土的2～4倍，重量仅为同规格钢筋混凝土结构的1/15～1/5，并可利用不同波纹形状提高其力学性能。
4、本发明具有良好的环向刚性和轴向柔性，抗变形能力强、对地基质量要求低，能够满足不良地质条件对结构的特殊要求；土-结相互作用使结构受力合理、荷载均匀分布，提高了结构的抗拉/压、抗剪和抗疲劳能力，同时整体的柔性减小了地基扰动和基底应力，大幅提高结构抗震能力。
5、本发明采用工厂标准化设计加工生产、现场土建与型材安装分开实施、然后整体拼装的施工工艺，可缩短施工周期一半以上；同时集中工厂化生产和现场拼装施工不受温度和坏境的影响，大幅延长可施工期；运输和现场接装施工，均无需大型机械设备、只需手工操作即可，施工方便快捷、易于操作和控制。
6、本发明具有轻便、施工快捷、开挖量少、节省基础及地基处理费用、降低工人劳动强度和节约人力物力、维护费用少等优点，工程实际造价比同类跨径的钢筋混凝土或圬工砌体桥、涵低，经济效益可观。
7、本发明由于对地基承载力要求低以及良好的柔性和强度，波纹钢板桥、涵能够适用于各种复杂的地形和地质条件，特别适用于多年冻土、膨胀土、软土、湿陷性黄土、高填方、采空区等特殊地段和地震多发区。
附图说明
图1空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构立面图；
图2夹心砂浆复合波纹钢板横断面图；
图3波纹钢管横断面图；
图例说明
1、桥面
2、波纹钢管
3、波纹钢板
4、填土
5、砼基础
6、地基
7、栓钉
8、螺栓
9、高强砂浆
10、基础预埋件
具体实施方式
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
如图1到图3所示，本发明的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构主要包括夹心砂浆复合波纹钢板3、拱上填土中设置波纹钢管2形成腹孔、夹心砂浆复合波纹钢板3和混凝土基础预埋件10的高强螺栓8连接、波纹钢板间的高强螺栓8连接。夹心砂浆复合波纹钢板3施工可以由内到外，由下到上的顺序进行拼装，复合波纹钢板与混凝土基础预埋件10采用高强螺栓8连接,复合波纹钢板拱圈采用高强螺栓8连接的方式进行拼装，用无支架拼装形成主拱圈。反置空心双层板通过高强螺栓8连接，拱间内壁设置栓钉7抗剪，内层填充高强砂浆9与复合波纹钢板3拱圈同步施工至全桥完成施工，内层填充高强砂浆9必须密实无间隙。相邻横向拼装缝不能在同一条直线上，安装时根据桥面纵坡及预计沉降量设置预拱。填土复合波纹钢板拱桥结构采用空腹式拱桥结构，拱上填土中设置波纹钢管2腹孔，大幅度减轻填土的恒载重量、提高结构跨越能力。

Claims (5)

1.一种空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构，所述结构包括夹心砂浆复合波纹钢板3、拱上填土中设置波纹钢管2形成腹孔、夹心砂浆复合波纹钢板和混凝土基础预埋件10的高强螺栓8连接、波纹钢板间的高强螺栓8连接。
2.根据权利要求1所述的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构，其特征在于：采用空腹式拱桥结构，拱上填土中设置波纹钢管2腹孔，大幅度减轻填土的恒载重量、提高结构跨越能力。
3.根据权利要求1所述的空腹式大跨填土复合波纹钢板拱桥结构，其特征在于：夹心砂浆复合波纹钢板3施工可以由内到外，由下到上的顺序进行拼装，复合波纹钢板3与混凝土基础预埋件10采用高强螺栓8连接,复合波纹钢板3拱圈采用高强螺栓8连接的方式进行拼装，用无支架拼装形成主拱圈。
4.根据权利要求1或2所述的夹心砂浆复合波纹钢板3，其特征在于：反置空心双层板通过高强螺栓8连接，拱间内壁设置栓钉7抗剪，内层填充高强砂浆9与复合波纹钢板3拱圈同步施工至全桥完成施工，内层填充高强砂浆9必须密实无间隙。
5.根据权利要求2或3所述的夹心砂浆复合波纹板，其特征在于：相邻横向拼装缝不能在同一条直线上，安装时根据桥面纵坡及预计沉降量设置预拱。
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