CN108625273A - 一种大跨度上承式拱桥拱上构造 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大跨度上承式拱桥拱上构造，将拱上构造的简支梁结构替换为，与简支梁结构同强度标准的连续梁结构，使同强度标准的连续梁的墩间跨度大于简支梁的墩间跨度。本发明的目的在于：针对现有大跨度上承式拱桥的拱上构造所采用的简支梁布置形式，存在拱上墩的数量较多及拱上施工风险大的问题，提供一种大跨度上承式拱桥拱上构造。该拱上构造能够减少拱上墩的数量，同时还降低了拱上施工风险。

Description

一种大跨度上承式拱桥拱上构造

技术领域

本发明属于桥梁建筑工程技术领域。具体地，涉及一种大跨度上承式拱桥的拱上部分的构造。

背景技术

近年来，随着中国西南部等山区的高速铁路建设的飞速发展，在铁路桥梁设计中，越来越多的遇到了需采用大跨度拱桥进行跨越的高山峡谷地形。在这些地区，拱桥有着更好的地形适应性，同时能提供更大的结构刚度，行车平稳性及舒适性也更优，受力合理且外形优美，更能满足高速铁路对桥梁结构的要求。因此，拱桥是西南山区铁路跨深谷地形一种非常好的解决方案。而正是由于拱桥具有上述优点，该桥型在中国的发展也非常迅速。例如，在1997年就建成了主跨420m的世界第一大跨混凝土拱桥—万县长江大桥，此外还建成了主跨236m的水柏铁路北盘江大桥及主跨330m的贵州江界河大桥等一批大跨度拱桥。

而这些传统的大跨度上承式拱桥的拱上构造(拱上构造包括位于两端的交界跨部分，以及位于中部的其余部分)及引桥构造，均采用了等跨简支梁的布置形式。对于主跨在200m以下的拱桥，考虑到简支梁有利于拱的受力均匀，是比较合理的方案。但是，对于主跨超过300m的大跨度上承式拱桥，简支梁的布置形式就会带来拱上墩(尤其是30m以上的高墩)的数量较多，以及拱上施工风险大等诸多问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有大跨度上承式拱桥的拱上构造所采用的简支梁布置形式，存在拱上墩的数量较多及拱上施工风险大的问题，提供一种大跨度上承式拱桥拱上构造。该拱上构造在保障桥梁的强度设计标准的前提下，能够减少拱上墩的数量，同时还降低了拱上施工风险。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种大跨度上承式拱桥拱上构造，将拱上构造的简支梁结构替换为，与简支梁结构同强度标准的连续梁结构，使同强度标准的连续梁的墩间跨度大于简支梁的墩间跨度。在满足桥梁强度设计标准的前提下，本方案将简支梁替换为连续梁。连续梁为超静定结构，在同等强度标准下，连续梁的墩间跨度比简支梁的墩间跨度更大。通过采用本方案，拱上构造比传统的简支梁布跨方式减少了拱上墩的数量，同时减少了高墩，极大地降低了施工风险。

作为优选方案，交界跨位置的墩间跨度，大于拱上其余位置的墩间跨度。通过计算，上承式拱桥受力最不利位置在拱脚截面，而拱上第一个墩的位置对拱脚截面弯矩影响尤为明显，如果能消除拱上第一个墩对拱脚截面弯矩产生的峰值，则能够使得拱受力更为均匀。加大交界跨位置的墩间跨度，从而使第一个墩能够尽量远离拱脚，这样既能使得拱受力均匀也能有效较少高墩数量。

作为优选方案，交界跨位置的墩及梁，为可增加墩间跨度的加强连续梁结构。加强连续梁结构能够有效加大墩间跨度，为本方案的实施提供一种有效且可靠的可行性结构。

作为优选方案，从拱的端部起，沿拱大于1/8位置处设置第一个墩。通过计算得知，拱顶受力最有利，拱脚受力最不利，由拱顶至拱脚的受力情况为由有利向不利的过渡。上承式拱桥受力最不利位置在拱脚截面，而拱上第一个墩的位置对拱脚截面弯矩影响尤为明显，如果能消除拱上第一个墩对拱脚截面弯矩产生的峰值，则能够使得拱受力更为均匀。为达到该目标，对拱进行影响线加载，找出了对拱脚截面受力最为敏感的位置，通过计算可知通常为拱的1/8截面位置。布置孔跨时将拱上第一个墩位置避开该截面，将会有效的减小拱的弯矩峰值，达到使拱受力均匀的目标。这样既能使得拱受力均匀也能有效较少高墩数量，减少施工风险，缩短工期。

作为优选方案，交界跨位置的墩，设置在拱的基座上。使桥梁结构更具整体性，有利于提高桥梁稳定性；同时能够降低施工难度，节省施工材料，减小施工成本。

作为优选方案，交界跨位置的梁，与拱上其余位置的梁、及连续梁结构引桥的梁之间，设置有伸缩缝。在保障基本结构强度满足设计标准的前提下，伸缩缝能够防止建筑物构件由于气候温度变化(热胀、冷缩)，使结构产生裂缝或破坏。

作为优选方案，拱、墩或梁为钢筋混凝土结构。钢筋承受拉力，混凝土承受压力，能够保障拱桥的强度设计标准。

作为优选方案，拱为单箱三室截面结构。能够保障拱的结构强度满足设计标准，同时又能减轻桥梁重量，减少混凝土用量，节省材料成本。

作为优选方案，拱采用劲性骨架法施工成型。劲性骨架施工法是利用先安装的拱形劲性钢桁架作为拱圈的施工支架，并将劲性骨架各片竖、横桁架包以混凝土，形成拱圈整个截面构造的施工方法。劲性骨架不仅在施工中起到支架作用，同时它又是主拱圈结构的组成部分。

作为优选方案，梁采用挂篮悬臂浇筑法施工成型。悬臂浇筑法主要设备是一对能行走的挂篮，挂篮在已经张拉锚固并与墩身连成整体的梁段上移动，绑扎钢筋、立模、浇筑混凝土、施预应力都在其上进行。完成本段施工后，挂篮对称向前各移动一节段，进行下一对梁段施工，循序前行，直至悬臂梁段浇筑完成。悬壁浇筑法适用于大跨度连续梁施工，此方法属于非常成熟的施工方案，因此并没有增加施工难度。

综上所述，由于采用了上述技术方案，相比于现有技术，本发明的有益效果是：大跨度上承式拱桥采用本发明的创新性拱上构造以后，可有效地减少了拱上墩的个数，同时也减小拱上墩和附近引桥墩的墩高，同时降低了施工风险。此外，本发明节省工程投资，缩短了施工工期。拱上墩个数的减少也让主跨视觉上更加的通透，与周边环境更加的协调，是一种值得推广的大跨度上承式拱桥拱上构造布置方法。

附图说明

图1是现有的简支梁拱上构造的结构示意图。

图2是实施例的连续梁拱上构造的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本实施例公开了一种大跨度上承式拱桥拱上构造，将拱上构造的简支梁结构替换为，与简支梁结构同强度标准的连续梁结构，使同强度标准的连续梁的墩间跨度大于简支梁的墩间跨度。

具体地，交界跨位置的墩间跨度，大于拱上其余位置的墩间跨度。交界跨位置的墩及梁，为可增加墩间跨度的加强连续梁结构。从拱的端部起，沿拱大于1/8位置处设置第一个墩。交界跨位置的墩，设置在拱的基座上。交界跨位置的梁，与拱上其余位置的梁、及连续梁结构引桥的梁之间，设置有伸缩缝。

具体地，拱、墩或梁为钢筋混凝土结构。拱为单箱三室截面结构。拱采用劲性骨架法施工成型。梁采用挂篮悬臂浇筑法施工成型。

下面以某416m上承式钢筋混凝土拱桥为例对本实施例进行说明：该桥主跨416m，矢高99m，矢跨比1/4.2。本拱桥采用了一种创新性的拱上构造，即在拱上(包括交界跨)及引桥上均采用连续刚构式的连续梁结构布置形式。

根据图1所示，若该桥采用传统桥跨布置方法，即按常用铁路简支梁布跨方案，则该桥左侧的小里程端交界跨附近30m以上的高墩达到了9个，其中拱上1#～3#墩分别为86m、60m和40m，而引桥墩则是有5个34m～76m的高墩。如此多数量的高墩使施工难度和风险非常大，且施工工期较长。同时该桥416m主跨范围内有13个拱上墩，这么密集的拱上墩对该桥的景观有非常大的影响，对桥址处的周边环境影响破坏严重。

根据图2可知，采用本实施例的具有连续刚构特性的连续梁方案，即该桥左侧的小里程端交界跨采用了更为合理的60+104+60m连续梁方案。通过采用这种连续刚构的连续梁布跨方案，除102m的交界墩外，连续梁另一主墩墩高为56m，拱上1#墩墩高为62m。相比传统的布跨方式减少了4个60m以上的高墩，极大的减小了施工风险。同时本方案的拱上墩个数仅为9个，使得主桥在景观上显得更为通透，对周边环境影响较小，在桥梁美学方面也更胜一筹。连续梁的梁采用挂篮悬臂浇筑施工，此方法在我国属于非常成熟的施工方案，因此并没有增加该桥的施工难度。

在解决了引桥和拱上结构的高墩问题后，如何保证减少拱上墩个数后拱的受力均匀呢？这是本实施例的另一个核心技术问题。通过计算得知，拱顶受力最有利，拱脚受力最不利，由拱顶至拱脚的受力情况为由有利向不利的过渡。上承式拱桥受力最不利位置在拱脚截面，而拱上1#墩的位置对拱脚截面弯矩影响尤为明显，如果能消除拱上1#墩对拱脚截面弯矩产生的峰值，则能够使得拱受力更为均匀。为达到该目标，对拱进行影响线加载，找出了对拱脚截面受力最为敏感的位置，通过计算可知通常为拱的1/8截面位置。布置孔跨时将拱上1#墩位置避开该截面，将会有效的减小拱的弯矩峰值，达到使拱受力均匀的目标。确定了连续梁的边跨后，再结合梁部的边中跨比和具体地形来确定连续梁的中跨。这样既能使得拱受力均匀也能有效较少高墩数量，减少施工风险，缩短工期。

大跨度上承式拱桥采用连续刚构式的连续梁拱上构造的桥跨布置方案以后，可有效的减小拱上墩和附近引桥墩的墩高，同时也减少了拱上墩高墩的个数，降低了施工风险，缩短了施工工期。示例桥梁中方案优化后减少了60m以上高墩4个，减少拱上墩4个，节省工程投资500万元，节省施工工期3个月。拱上墩个数的减少也让主跨视觉上更加的通透，与周边环境更加的协调，是一种值得推广的大跨度上承式拱桥交界跨布置方法。

综上，连续刚构式的连续梁拱上构造布置方案，解决了300m以上主跨的大跨度上承式拱桥高墩多，施工风险大等诸多问题，也满足拱桥受力的均匀性，缩短了施工工期，提高了经济性，同时操作简便，是一种值得大范围推广的上承式拱桥拱上构造布置形式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：将拱上构造的简支梁结构替换为，与简支梁结构同强度标准的连续梁结构，使同强度标准的连续梁的墩间跨度大于简支梁的墩间跨度。

2.根据权利要求1所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：交界跨位置的墩间跨度，大于拱上其余位置的墩间跨度。

3.根据权利要求2所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：交界跨位置的墩及梁，为可增加墩间跨度的加强连续梁结构。

4.根据权利要求2或3所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：从拱的端部起，沿拱大于1/8位置处设置第一个墩。

5.根据权利要求1所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：交界跨位置的墩，设置在拱的基座上。

6.根据权利要求1所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：交界跨位置的梁，与拱上其余位置的梁、及连续梁结构引桥的梁之间，设置有伸缩缝。

7.根据权利要求1所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：拱、墩或梁为钢筋混凝土结构。

8.根据权利要求7所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：拱为单箱三室结构。

9.根据权利要求7或8所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：拱采用劲性骨架法施工成型。

10.根据权利要求7所述的大跨度上承式拱桥拱上构造，其特征在于：梁采用挂篮悬臂浇筑法施工成型。