CN103850171B - 一种全钢空腹组装式立交桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全钢空腹组装式立交桥，该立交桥采用钢结构，包括桥身、中柱和桥台，所述桥身采用空腹钢箱梁桥身，所述立交桥采用中柱定位设计，所述桥台构成桥身的斜坡段与路面接触的支承点，并与路面形成竖曲线连接，桥身的对地接触面与四个桥台滑动接触，从桥台到中柱的跨空距离设分立柱支撑桥身。该立交桥具有施工周期短，投资少性价比高，材料来源广泛充足，技术可靠，抗破坏能力强，占地面积小，程序简化等优点。

Description

一种全钢空腹组装式立交桥

技术领域

本发明涉及一种新型桥梁技术，尤其是一种全钢空腹结构的组装式立交桥。

背景技术

桥是一种连接道路、跨越河流、峡谷、房屋的重要人工建筑物。桥梁是解决特殊地形地貌、影响道路修建的一种以桥代路的特殊建筑方式，来解决道路的连接问题。立交桥更是一种解决城市道路平交十字路口交通拥堵的一种特殊方法。桥梁作为一种永久性人工建筑物，也是一种耗资大的工程。还要经受各种自然灾害的考验。采用立体交叉的方式使东西南北的车辆直接通过十字路口，而且不需红绿灯指挥通过十字路口，提高了城市道路的通过能力,拓展了城市道路的通过流量，提高城市道路的行车速度。

随着车辆的猛增，城市路网建设的发展速度跟不上车辆发展速度，城市行车速度越来越慢，开车不如步行。只要有不遵守交通规则的车辆堵车就会形成。堵车已经成了城市的心脏病。从一线城市发展到三线城市，忙了交警、困了市民。因为堵车还会对一些特殊行业带来严重后果，如医疗救护、消防、公安、军事行动等。因为堵车造成庞大社会资源空耗和巨大的经济损失，影响经济社会的发展速度，同时影响城市的文明形象，一路畅通已经成为一种奢望。

虽说堵车的因素很多，平交道口是堵车的主要因素，两条道路平交，两条道路就只能一次放行一条道路通行，另一条道路就被红灯堵住。修建立交桥减少红绿灯，是解决城市交通拥堵唯一的一种最理想的办法。红绿灯是一种减慢车速造成交通拥堵的人为设施，只是有序指挥车辆通过平交路口，避免交通事故。因为红绿灯每次只能放行四个方向的车辆通过，其他八个方向的车辆就只能等候通过。还要开放行人通道，被等待的车辆就会越集越多，排成长龙。只要有不遵守交通规则的车辆插队后面的车辆跟进，平交道口就会堵死。所以平交道口再大也没有意义，只能变成一个不该停车的停车场。平交道口没有立交桥，就是拓宽道路也没有意义。行驶中的车辆就像洪水一样只能疏不能堵。

立交桥是一种疏导分流各个不同方向车流的重要交通设施。如果全城的交叉路口都修建立交桥，车辆的通过流量就可以成倍增加，车速也可以成倍提高。堵车的问题就可以得到缓解。现在修建立交桥多采用钢筋砼结构。由于钢筋砼桥梁笨重，结构复杂施工周期长，造价昂贵，施工质量要求高。还要受地下条件和天气等制约，项目建设落实困难。

到目前还没有一种造价低廉，抗灾能力强，施工速度快，现场组装的轻便全钢空腹立交桥出现。来解决城市交通拥堵问题。造成车辆拥堵的焦点主要是平交道口、公交站点、人口密集的超市、医院、学校、交通事故等因素组成。要改变一个城市的交通状况主要方法是疏通。而不是建设几座立交桥就能解决问题。而且每一个繁忙平交道口都需要架设立交桥，立交桥多，红绿灯少车流才能流动起来。其次是规范公交站点，规范出入路口，还要运用经济杠杆，行政手段，减少城市居住人口密度，减少车辆出行数量，多管齐下才能真正改变城市交通拥堵状况。如果能创造一个全城没有红绿灯的交通网络，那将是城市交通的一个奇迹。

现有钢筋砼立交桥存在的问题概括如下：

1.现有钢筋砼立交桥自身笨重，所有钢筋砼桥梁都是自重大于载重而不是载重大于自重，对礅台柱的载重能力要求较高，需要有较好的地质条件，加上城市地下管线复杂，对墩台柱的基础施工增加了困难。特殊的地质条件还需要花特殊代价进行特殊基础处理。

2.工程造价昂贵：现有钢筋砼立交桥造价是根据桥梁工程量的大小来决定的，小到几千万、大到几个亿。工程造价是一种综合合成造价，它由工程勘察设计部分，工程材料部分，工程设备部分，劳务工资部分，工程补偿部分，环境恢复，税费部分等组成，工程造价的大小主要由市场物价来决定。作为笨重的钢筋砼桥梁，处理地下基础部分就要占去工程总造价一部分，工程造价是根据工程的需要来进行预算的，并不是夸大造价。所以钢筋砼立交桥不是你想建就能建，还要看经济实力行不行。

3.抗破坏能力差：现在的钢筋砼结构建筑物主要是抗地震，抗爆炸，抗撞击能力差。自然灾害，交通事故，战争破坏，恐怖袭击，都是一种不可抗拒和不可避免的灾难。特别是地震多发区一旦遇到八级以上的强烈地震桥梁房屋等基础设施就要遭受重创。钢筋砼结构受到破坏就难以修复，需要拆除重建。在建和已建的立交桥也常有坍塌事故。所以钢筋砼结构建筑物抗破坏能力差。钢筋砼结构容易破坏，主要是砼的易碎性所造成的。因为钢筋砼桥梁整体结构差，工作缝、施工缝和伸缩缝多，某一立柱出现沉降时桥身就会出现开裂受损和倒塌。钢筋砼结构建筑物受到破坏，需要拆除重建就困难重重。

4.钢筋砼桥梁施工工艺复杂、工期长：它由地质勘探，基础开挖，钢筋制作预埋，模板制作安装，脚手架搭建，砼浇筑振捣，砼保养拆模，等众多繁杂的工艺来完成，而且还要按照严格的操作规程进行施工，不得出现差错，一旦出现差错不但影响工程质量，还要延长工期，工期的长短主要由工程环境、建筑材料、工艺流程、施工管理、气候环境、项目资金等因素组成。某一环节出现问题都会延长工期和增加造价。

5.钢筋砼桥梁放弃无利用价值：因改道和受破坏废弃没有利用价值的钢筋砼桥梁，需要付出代价拆除清除渣土。所以砼建筑物拆除没有半点利用价值，还需要付出代价将其清除。

6.现有立交桥设计布局复杂占地面积大：现有钢筋砼立交桥匝道设计架空线路长弯道多，容易模糊驾驶员的方向概念，整座立交桥采用梅花形布局占地面积较大，在城市街道不相适用，盘旋架空桥梁多、自然工程造价也大。

发明内容

为了解决上述弊端，本发明所要解决的技术问题是，提供一种全钢空腹结构的组装式立交桥，其优点在于造价低廉，抗灾能力强，施工速度快，自身重量轻，载重能力强，可以实现载重大于自重，可以工厂化生产现场组装，可以拆除搬移和回收利用。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，该立交桥采用钢结构，包括桥身、中柱和桥台，

所述桥身采用空腹钢箱梁桥身：下层架空桥身和上层架空桥身组成十字交叉连体桥身，桥身由若干单元模块焊接拼合而成，各单元模块包括上面的桥面板和下面的受拉板，桥面板的底面焊接加密方格承重梁，方格加密承重梁底部与受拉板之间设置若干纵向架力板，纵向架力板与受拉板、方格加密承重梁及其桥面板焊接连成整体，形成纵向分隔的箱型空腹通道；

所述空腹钢箱梁桥身上部的桥面板采用防滑花纹钢板，受拉板和纵向架力板采用平面钢板。桥面板底部采用加密方格结构作为桥面板的支撑承重梁，并与桥面板焊接成整体，防止桥面板受车轮碾压发生凹陷，来增加桥面板的抗压强度。箱型空腹通道方便维修人员进入桥身内部进行检查维修，所有板材通过造型除锈焊接而成。所以采用全钢制作的空腹桥身，比钢筋砼空腹桥身的重量要轻得多，而且具有超强的抗震能力，抗弯曲和抗剪力性能，还可以增大桥身的跨度，减少支撑立柱。

所有桥身可以实施工厂化模块制作，运输至现场焊接组装，由多个钢箱梁焊接组装而成的整体桥身。拆除搬迁时在拼接焊缝处进行切割，还原组装时的模块大小进行运输。采用钢箱梁组装焊接的空腹桥身具有质量轻，强度高、跨度大、载重大整体结构强，无工作缝的优势。所以全钢结构建筑物具有超强的抗震性能，和抗破坏性能。因为桥梁是一种受震动碾压冲击受力不均匀的建筑物。所以采用全钢结构的桥梁，克服了砼的笨重和易碎易倒塌的弱点，就是地震破坏桥身变形还可以采用冷作修复。就是立柱下沉、桥身弯曲还可以还原加固修复。因此在车辆制造上没有使用砼的先例。同钢筋砼桥梁对比大幅减少桥身重量，省除基础开挖，支架，装模、钢筋制作绑扎，砼浇筑，砼保养，拆摸，节省大量劳动力投入。为防止空腹桥身在车辆行驶产生震动发出鼓声噪音，可以采用轻质填充物填满空腹桥身内空。或拌和水泥浆一起填充，以达到防锈的效果。

所述立交桥采用中柱定位设计：中柱是下层架空桥身和上层架空桥身立体交叉共用的一个核心定位中柱，中柱由两桥身与地面的垂直交叉点为基础，基础采用钢筋砼盘式大放脚基础墩，基础墩的地面以上为圆柱形的中柱，中柱采用大直径无缝钢管，管内浇筑砼，柱头焊接承重下托盘支撑下层架空桥身，承重下托盘与下层架空桥身焊接形成整体，承重下托盘的两侧焊接支撑柱，支撑柱的柱头焊接承重上托盘支撑上层架空桥身，承重上托盘与上层架空桥身焊接形成整体，所述桥身由斜坡段与托盘支承段对接连成整体；

该种结构使得十字交叉连体桥身和中柱连成整体，有利于桥梁稳定定位。两桥身的立交点上共用一个支撑中柱定位，使桥身十字交叉连成整体，采用十字交叉的连体桥身具有超强的稳定性，能够防止在强烈地震时桥梁倒伏。

所述桥台由对应下层架空桥身的两个第一桥台和对应上层架空桥身的两个第二桥台组成，桥台构成桥身的斜坡段与路面接触的支承点，并与路面形成竖曲线连接，桥台基础采用钢筋砼盘式大放脚基础墩，钢制桥台与基础墩连成整体，桥身的对地接触面与四个桥台滑动接触，接触面采用不锈钢板，桥台与桥身之间预留桥身伸缩间隙，从桥台到中柱的跨空距离设分立柱支撑桥身。

设分立柱能够缩短桥身的跨空距离，增加桥身的负重能力，立柱的多少由桥身的跨空距离而定。采用中柱定位增强十字交叉桥的稳定性，增强在地震、撞击、大风、载重不平衡时桥身发生的侧翻危险性。十字交叉桥身在四个桥台触地，就是整桥的四条腿支撑在地面上，使整桥具有超强的稳定性。

作为应用方面的改进，所述立交桥采用四层双向多车道全立交设计：直线车道采用十字立交设计，地面层设置四条顺向拐弯车道、四条车辆掉头车道、两条地面拐弯匝道，地下层设置两条拐弯匝道。

采用空中两层十字架空立交使东西和南北形成直行立交通道，每层两车道或多车道组成无红绿灯全立交通过；拐弯匝道采用地面和地下设计，可以减少和缩短架空桥梁，缩小占地面积，采用地下两条车道设计减小立交桥的架空高度。匝道走地面和地下，可以大幅减小工程造价。减少繁杂的空中交叉道路和架空盘旋匝道，使驾驶员变道方向性更加直观。

改进地，位于桥身侧面的单元模块的外侧面设有弧形边板。进一步加强结构强度并使造型美观。

本发明的有益效果在于：

1.施工周期短；修建全钢立交桥无需深挖基础，减少基础工程费用缩短施工周期，减少劳动力投入，现场组装速度快。

2.投资少性价比高；全钢立交桥强度大、整体结构强无工作缝。重量轻、抗破坏能力强，跨度大、载重大，无需支架装模，综合造价低，使用寿命长，受到破坏还可以修复。

3.材料来源广泛充足；利用本国钢材产能过剩和廉价的优势，消化过剩的钢铁产能，盘活内需，提高整体国民经济运行效益。据了解全国钢铁年产能过剩的1.6亿吨，如果用于建设立交桥，一年可为城市增加立交桥5万座。全国675个城市，平均每个城市可增加74座立交桥。将为城市改善交通拥堵起到至关重要的作用。同时扩大劳动就业，拉动其它材料市场内需。同时解决钢铁产业产能过剩积压产带来的困惑。廉价快速建设城市立交桥，改善城市交通拥堵状况。也是一项改善民生的民心工程符合市民需求。提高城市交通运行质量，改善城市交通拥堵造成的庞大社会资源的空耗，加速城市经济发展有重要的促进作用。采用全钢桥梁建设也是缩短与发达国家桥梁建设的差距。

4.技术可靠；只要是正规厂家生产的正品钢材都能够达到技术要求。现在的焊接工艺也很成熟，只要焊接工艺过关就不会出现质量问题。

5.抗破坏能力强；建设全钢立交桥解决建筑物受自然灾害破坏的后顾之忧，解决钢筋砼立交桥无法修复搬迁的问题、回收无利用价值的问题。所以全钢立交桥因道路改建可以分拆搬家。废除放弃、拆除，还可以回收废旧利用钢材，收回部分和全部建设造价，所以采用全钢结构建设立交桥是一种可以拆除搬家和回收利用的投资项目，很容易被建设方采纳。具有较高的投资意义和投资价值。同时还是一个钢材储备建设项目。

6.占地面积小；采用本立交桥设计，适合城市街道十字路口，它具有占地面积小，架空桥梁少、架空高度底，对街道形象影响小。无需拆迁房屋。

7.程序简化；采用本立交桥设计，立交桥可以实现工厂化生产，商品化销售，售后服务化管理。简化行政审批、立项设计、工程招标、工程管理、安全监管、等繁杂的行政管理，减少行政管理费用。

下面将结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明具体实施例的整体结构示意图；

图中附图标注说明：1.桥台。2.桥身伸缩间隙。3.南北架空桥身。4.南向西地下拐弯匝道。5.地面掉头车道。6.中柱。7.支撑柱。8.东西架空桥身。9.顺向拐弯匝道。10.东南地面拐弯匝道。11.北向东地下拐弯匝道。12.分立柱。

图2为本发明具体实施例的桥身结构示意图；

图中附图标注说明：21.桥身的单元模块。22.模块拼合焊接缝。23.防碰撞栏杆。24.桥面板。25.弧形边板。26.纵向架力板。27.受拉板。29.加密方格承重梁。

具体实施方式

参见附图，反映本发明的一种具体结构，所述全钢空腹组装式立交桥采用钢结构，包括桥台1、中柱6和桥身，

所述桥身采用空腹钢箱梁桥身：下层的南北架空桥身3和上层的东西架空桥身8组成十字交叉连体桥身，桥身由若干单元模块21焊接拼合而成，各单元模块21包括上面的桥面板24和下面的受拉板27，桥面板24的底面焊接加密方格承重梁29，方格加密承重梁29底部与受拉板27之间设置若干纵向架力板26，纵向架力板26与受拉板27、方格加密承重梁29及其桥面板24焊接连成整体，形成纵向分隔的箱型空腹通道，位于桥身侧面的单元模块21的外侧面设有弧形边板25；

所述立交桥采用中柱定位设计：中柱6是下层的南北架空桥身3和上层的东西架空桥身8立体交叉共用的一个核心定位中柱，中柱6由两桥身与地面的垂直交叉点为基础，基础采用钢筋砼盘式大放脚基础墩，基础墩的地面以上为圆柱形的中柱6，中柱6采用大直径无缝钢管，管内浇筑砼，柱头焊接承重下托盘支撑南北架空桥身3，承重下托盘与南北架空桥身3焊接形成整体，承重下托盘的两侧焊接支撑柱7，支撑柱的柱头焊接承重上托盘支撑东西架空桥身8，承重上托盘与东西架空桥身8焊接形成整体，所述桥身由斜坡段与托盘支承段对接连成整体；

所述桥台1由对应南北架空桥身3的两个第一桥台和对应东西架空桥身8的两个第二桥台组成，桥台1构成桥身的斜坡段与路面接触的支承点，并与路面形成竖曲线连接，钢制桥台1与基础砼连成整体，桥身的对地接触面与四个桥台1滑动接触，接触面采用不锈钢板，桥台1与桥身之间预留桥身伸缩间隙2，从桥台1到中柱6的跨空距离设分立柱12支撑桥身；

所述立交桥采用四层双向多车道全立交设计：直线车道由下层的南北架空桥身3和上层的东西架空桥身8构成十字立交设计，地面层设置四条顺向拐弯车道9、四条车辆掉头车道5、两条地面拐弯匝道10，地下层设置南向西地下拐弯匝道4和北向东地下拐弯匝道11。

所述桥身的桥面栏杆设计：采用钢制栏杆，栏杆与桥面板焊接而形成整体。从而增加桥身的整体性及结构强度。

本发明全钢立交桥的防锈处理：在自然界对钢结构建筑物的最大破坏是氧化锈蚀，也是决定使用寿命的重要因素。采用全钢结构修建桥梁，防锈是重要组成部分，本全钢立交桥采用环保防锈漆进行二次以上防锈喷涂，确保防锈漆全面覆盖。加上定期防锈保养，将大幅延长全钢桥梁的使用寿命。

本发明是一种全钢抗震组装立交桥，抗震抗破坏是本设计的首选。它集钢材的特有性能，采用全钢抗震结构设计，现场组装的空腹钢箱梁桥身的新型立交桥。采用简化布局设计，由桥台桥柱和桥身组成。它集钢材的超强抗压抗拉性能和特有的弹性韧性来减轻桥身的自重。利用钢制构件可以焊接组装不留工作缝的优势，增强桥梁的整体性。从而获得一种造价低廉，抗灾能力强，施工速度快，自身重量轻，载重能力强，而且可以实现载重大于自重，且可以工厂化生产现场组装，还可以拆除搬家和回收利用的新型立交桥。

本立交桥分为重型立交桥和轻型立交桥。重型立交桥主要适应交通主干道的交叉路口，适合通过大中小型车辆，轻型立交桥主要适合城市老城区、居民区、和人口密集的商业区的交叉路口。这些地区往往街道狭窄人流车流量大，但没有大型车辆通过，可以架设轻型立交桥，它有架设高度低架空桥梁短造价低廉，主要方便游客上班族和小型车辆通过。

所述立交桥的安装方法包括如下步骤：

第一步：工厂完成桥台、中柱、承重上托盘、承重下托盘、支撑柱、分立柱、桥身各单元模块的制作，施工现场完成桥台基础墩、中柱基础墩的建设；

第二步：现场完成桥台和中柱的埋设，在中柱上吊装焊接承重下托盘及其下层桥身的承重托盘段，地面拼合焊接下层桥身的两个斜坡段，斜坡段的对地接触面的一端支撑于第一桥台上，另一端吊装焊接与承重托盘段对接形成整体，在从桥台到中柱的跨空段下方加入分立柱以支撑桥身；

第三步：在承重下托盘上吊装焊接支撑柱，支撑柱上吊装焊接承重上托盘及其上层桥身的承重托盘段，地面拼合焊接上层桥身的两个斜坡段，斜坡段的对地接触面的一端支撑于第二桥台上，另一端吊装焊接与承重托盘段对接形成整体，在从桥台到中柱的跨空段下方加入分立柱以支撑桥身。

现有技术中立交桥只有装模现浇和预制构件搭设两种方式，装模现浇方式差异巨大不再赘述，预制构件搭设方式必须先现场浇筑所有的支撑柱（该方式没有中柱和分立柱的概念），然后将预制桥身逐段搭设在两支撑柱之间。

由上可知，本发明立交桥的安装方式突破了现有技术的限制，其安装方法更为容易，施工周期短，减少劳动力投入，现场组装速度快。同时可以实现工厂化生产，无需深挖基础，减少基础工程费用缩短施工周期，综合造价低，建设安全有充分的保障。

本发明描述的上述实现方式仅是为了清楚的说明本发明的技术方案，而不能理解为对本发明作出任何限制。本发明在本技术领域具有公知的多种替代或者变形，在不脱离本发明实质意义的前提下，均落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，该立交桥采用钢结构，包括桥身、中柱和桥台，

所述桥身采用空腹钢箱梁桥身：下层架空桥身和上层架空桥身组成十字交叉连体桥身，桥身由若干单元模块焊接拼合而成，各单元模块包括上面的桥面板和下面的受拉板，桥面板的底面焊接加密方格承重梁，方格加密承重梁底部与受拉板之间设置若干纵向架力板，纵向架力板与受拉板、方格加密承重梁及其桥面板焊接连成整体，形成纵向分隔的箱型空腹通道，位于桥身侧面的单元模块的外侧面设有弧形边板；

所述立交桥采用中柱定位设计：中柱是下层架空桥身和上层架空桥身立体交叉共用的一个核心定位中柱，中柱由两桥身与地面的垂直交叉点为基础，基础采用钢筋砼盘式大放脚基础墩，基础墩的地面以上为圆柱形的中柱，中柱采用大直径无缝钢管，管内浇筑砼，柱头焊接承重下托盘支撑下层架空桥身，承重下托盘与下层架空桥身焊接形成整体，承重下托盘的两侧焊接支撑柱，支撑柱的柱头焊接承重上托盘支撑上层架空桥身，承重上托盘与上层架空桥身焊接形成整体，所述桥身由斜坡段与托盘支承段对接连成整体；

所述桥台由对应下层架空桥身的两个第一桥台和对应上层架空桥身的两个第二桥台组成，桥台构成桥身的斜坡段与路面接触的支承点，并与路面形成竖曲线连接，，桥台基础采用钢筋砼盘式大放脚基础墩，钢制桥台与基础墩连成整体，桥身的对地接触面与四个桥台滑动接触，接触面采用不锈钢板，桥台与桥身之间预留桥身伸缩间隙，从桥台到中柱的跨空距离设分立柱支撑桥身。

2.如权利要求1所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，所述立交桥采用四层双向多车道全立交设计：直线车道采用十字立交设计，地面层设置四条顺向拐弯车道、四条车辆掉头车道、两条地面拐弯匝道，地下层设置两条拐弯匝道。

3.如权利要求1或2所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，所述桥面板采用防滑花纹钢板。

4.如权利要求1或2所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，采用轻质填充物填满空腹桥身内空。

5.如权利要求1或2所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，采用轻质填充物拌和水泥浆填满空腹桥身内空。

6.如权利要求1或2所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，所述桥身的桥面栏杆采用钢制栏杆，栏杆与桥面板焊接而形成整体。

7.如权利要求1所述的一种全钢空腹组装式立交桥，其特征在于，所述立交桥的安装方法包括如下步骤：

第一步：工厂完成桥台、中柱、承重上托盘、承重下托盘、支撑柱、分立柱、桥身各单元模块的制作，施工现场完成桥台基础墩、中柱基础墩的建设；

第二步：现场完成桥台和中柱的埋设，在中柱上吊装焊接承重下托盘及其下层桥身的承重托盘段，地面拼合焊接下层桥身的两个斜坡段，斜坡段的对地接触面的一端支撑于第一桥台上，另一端吊装焊接与承重托盘段对接形成整体，在从桥台到中柱的跨空段下方加入分立柱以支撑桥身；

第三步：在承重下托盘上吊装焊接支撑柱，支撑柱上吊装焊接承重上托盘及其上层桥身的承重托盘段，地面拼合焊接上层桥身的两个斜坡段，斜坡段的对地接触面的一端支撑于第二桥台上，另一端吊装焊接与承重托盘段对接形成整体，在从桥台到中柱的跨空段下方加入分立柱以支撑桥身。