CN109267471B - 采用波纹钢板的斜拉桥及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了采用波纹钢板的斜拉桥及其施工方法，属于斜拉桥技术领域，采用波纹钢板的斜拉桥包括波纹钢板桥身、主塔、拉索。整个桥体靠两端的基础及中部的拉索来支撑，桥身之上采用回填土并施工路面。该桥通过采用斜拉结构来分担受力，将国内目前波纹钢板桥常用跨径为10m、有极少数报道可达到30米，提高到了单跨60米、多跨可达200米以上的波纹钢桥，其制作成本远低于混凝土主梁，并比现有的钢梁结构要简单很多，建设成本也低很多。该桥具有投资小、施工快、少维护、运行平稳、造型美观等诸多优点，同时，由于该桥整体密封性能良好，底部有土，并可存水，路面上可设置绿化带。采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法建造成本低、施工速度快。
Description
技术领域
本发明属于斜拉桥技术领域，更具体地说，是涉及采用波纹钢板的斜拉桥及其施工方法。
背景技术
斜拉桥是将主梁用许多拉索直接拉在桥塔上的桥梁，是由承压的塔、受拉的索和承弯的梁体组合起来的结构体系。目前国内已建成的斜拉桥有独塔、双塔和三塔式。塔型有H形、倒Y形、A形、钻石形等；斜拉索主要有平行镀锌钢丝、冷铸锚头、钢绞线等；我国斜拉桥的主梁形式主要包括：(1)混凝土主梁：包括箱式、板式、边箱中板式等；(2)钢梁：以正交异性极钢箱为主，也有边箱中板式。
斜拉桥是我国大跨径桥梁最流行的桥型之一。目前应用数量仅次于德国、日本，而居世界第三位。而大跨径混凝土斜拉桥的数量已居世界第一。
波纹钢板桥涵技术在国内目前是一个新的领域。与其它材料预制品相比，波纹钢板具有截面小、柔性好、重量轻、便于存放和运输、施工工艺简单、组装快捷、施工工期短等优点，是在桥梁建设中具有较大推广潜力的新型产品。但是，波纹钢板结构在中小拱桥中应用的研究才刚刚起步，国内目前波纹钢板桥常用跨径为10m，有极少数可达到30米。
发明内容
本发明的目的在于提供自重轻、施工快、寿命长、承载能力高和跨越能力强的波纹钢板的桥结构。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供采用波纹钢板的斜拉桥，包括：左侧基础，固定设置在目标区域；右侧基础，固定设置在目标区域，且与所述左侧基础间隔设置；波纹钢板桥身，两端分别与所述左侧基础和所述右侧基础连接；至少一个主塔，固定设置在目标区域，位于所述左侧基础和所述右侧基础之间，且与所述波纹钢板桥身固定连接，用于分担所述波纹钢板桥身的压力；若干根拉索，均设置在所述波纹钢板桥身和所述主塔之间，且一端与所述波纹钢板桥身连接，另一端与所述主塔的上端连接，用于拉紧所述波纹钢板桥身和所述主塔；中间基础，用于固定和支撑所述主塔。
进一步地，所述波纹钢板桥身由下至上依次包括：波纹钢板壳，由若干个波纹钢板片拼接而成，整体结构呈圆形、半圆形或拱形，两端分别固定在所述左侧基础和所述右侧基础上；填充层，填充在所述波纹钢板壳的上方；回填层，填充在所述填充层的上方与两侧；路面，铺设在所述回填层上。
进一步地，波纹钢板桥身还包括：支撑柱，一端通过弧形角钢与所述波纹钢板片螺栓连接，另一端垂直穿过所述填充层、所述回填层及路面与所述拉索的端部连接。
进一步地，所述波纹钢板片的波纹端设置有栓孔，相邻两个所述波纹钢板片的波纹端上下叠加设置且通过螺栓穿过上下两个栓孔固定连接；相邻两个所述波纹钢板片的弧形端部分叠加设置。
进一步地，相邻两个所述波纹钢板片的波纹端在叠加处设置有加强板，所述螺栓依次穿过所述波纹钢板片上下的栓孔与所述加强板固定连接。
进一步地，所述波纹钢板片的弧形端设有若干个第一连接孔，所述弧形角钢的第一弧形板上设有与所述第一连接孔相对应的第二连接孔，所述第一连接孔与所述第二连接孔通过紧固螺栓固定连接；所述支撑柱上设置有若干个第三连接孔，所述弧形角钢的第二弧形板上设有与所述第三连接孔相对应的第四连接孔，所述第三连接孔与所述第四连接孔通过紧固螺栓固定连接。
本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的有益效果在于：与现有技术相比，本发明采用波纹钢板的斜拉桥，波纹钢板桥身单跨长度可达到60米，本身自重轻，在波纹钢板桥身上设置有用于支撑波纹钢板桥身的主塔，在主塔与波纹钢板桥身之间连接若干根拉索，从而分担了波纹钢板桥身的受力，提高了波纹钢板桥身的承载能力和适应变形能力，从而可以提升现有波纹钢板桥梁的跨径。且本发明采用波纹钢板的斜拉桥建造成本低、施工速度快。
本发明还提供采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：
S1、基础施工：施工中间基础及分别位于所述中间基础两侧的左侧基础及右侧基础；
S2、主塔施工：在中间基础上建设至少一个主塔；
S3、波纹钢板桥身施工：在左侧基础和右侧基础上建设波纹钢板桥身，所述波纹钢板桥身的形状是圆形、半圆或拱形；
S4、张拉拉索：在所述主塔上端与所述波纹钢板桥身之间张拉拉索。
进一步地，所述波纹钢板桥身施工包括以下步骤：
S31、在所述左侧基础和所述右侧基础上将波纹钢板片拼装成波纹钢板壳，用石头或砖头在所述波纹钢板壳的两侧向上堆砌桥身侧墙；
S32、在所述波纹钢板壳的上方，桥身侧墙内填入碎石和/砂砾形成填充层；
S33、在填充层的上方及两侧采用红土和/或石子回填至地面高度，形成回填层，并埋设管网、线缆；
S34、在回填层上铺设路面。
进一步地，在所述左侧基础和所述右侧基础上将波纹钢板片拼装成波纹钢板壳包括以下步骤：
S311、相邻的两个所述波纹钢板片的波纹端通过紧固螺栓上下叠加固定，相邻两个所述波纹钢板片的弧形端焊接固定；
S312、将所述波纹钢板壳两端的所述波纹钢板片分别通过地脚螺栓锚固连接在对应的所述左侧基础和所述右侧基础上。
进一步地，在所述左侧基础和所述右侧基础上将波纹钢板片拼装成波纹钢板壳还包括以下步骤：
S313、在所述波纹钢板壳上垂直连接多个支撑柱，将支撑柱的一端用螺栓穿过弧形角钢与紧固在所述波纹钢板片上，另一端连接在所述拉索的端部；
S314、在相邻的两个所述波纹钢板片的叠加部分垫上加强板，所述加强板的波纹参数与所述波纹钢板片的参数相同；
S315、所述波纹钢板片、所述加强板以及所述弧形角钢均经过内外热镀锌处理或热浸塑防护。
本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法的有益效果在于：承载能力和适应变形能力强、建造成本低、施工速度快。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的采用波纹钢板的斜拉桥的结构示意图一；
图2为本发明实施例提供的采用波纹钢板的斜拉桥的结构示意图二；
图3为本发明实施例提供的采用波纹钢板的斜拉桥的结构示意图三；
图4为本发明实施例提供的波纹钢板片301的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的波纹钢板壳31的局部示意图；
图6为本发明实施例提供的加强板311的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的弧形角钢36的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的基础角钢37的结构示意图；
图9为波纹钢板桥身3与弧形角钢36的装配示意图。
图中：1、左侧基础；2、右侧基础；3、波纹钢板桥身；31、波纹钢板壳；301、波纹钢板片；311、加强板；302、栓孔；303、第一连接孔；32、填充层；33、回填层；34、路面；35、支撑柱；36、弧形角钢；306、第二连接孔；316、第四连接孔；37、基础角钢；307、第一直板孔；317、第二直板孔；4、主塔；5、拉索；6、中间基础。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥进行说明。所述采用波纹钢板的斜拉桥，包括：左侧基础1、右侧基础2、波纹钢板桥身3、主塔4、若干根拉索5和中间基础6；左侧基础1固定设置在目标区域；右侧基础2固定设置在目标区域，且与所述左侧基础1间隔设置；波纹钢板桥身3两端分别与所述左侧基础1和所述右侧基础2连接；至少一个主塔4固定设置在目标区域，位于所述左侧基础1和所述右侧基础2之间，且与所述波纹钢板桥身3固定连接，用于承载所述波纹钢板桥身3的压力；若干根拉索5均设置在所述波纹钢板桥身3和所述主塔4之间，且一端与所述波纹钢板桥身3连接，另一端与所述主塔4的上端连接，用于拉紧所述波纹钢板桥身3和所述主塔4；中间基础6，用于固定和支撑所述主塔4。
本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥，与现有技术相比，本发明采用波纹钢板的斜拉桥，波纹钢板桥身3单跨长度可达到60米，本身自重轻，在波纹钢板桥身3上设置有用于支撑波纹钢板桥身3的主塔4，在主塔4与波纹钢板桥身3之间连接若干根拉索5，从而分担了波纹钢板桥身3的受力(动载与静载)，提高了波纹钢板桥身3的承载能力和适应变形能力，从而可以提升现有波纹钢板桥梁的跨径。且本发明采用波纹钢板的斜拉桥建造成本低、施工速度快。
在本实施例中，主塔4可以是单塔、双塔或多塔结构，形状可以是H形、倒Y形、A形、钻石形等。当主塔4有两个，即双塔结构时，两个主塔4分设在波纹钢板桥身3的两侧，且均固定在中间基础6上。
所述采用波纹钢板的斜拉桥可以是单拱结构如图1及图2所示，每一个单拱结构包含至少两个主塔4及对应的若干根拉索5，两个主塔4分设在波纹钢板桥身3的两侧，构成两道拉索结构，还可以增设第三个主塔4，设置在波纹钢板桥身3的中间，构成“第三道拉索结构”，进而进一步提高斜拉桥的承载能力。也可以是多拱结构，如图3所示，由若干个单拱结构组成。进一步提升现有波纹钢板桥梁的跨径，建造超过跨径200米以上的波纹钢桥。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，请参阅图2，所述波纹钢板桥身3由下至上依次包括：波纹钢板壳31、填充层32、回填层33和路面34；波纹钢板壳31由若干个波纹钢板片301拼接而成，整体结构呈圆形、半圆形或拱形，两端分别固定在所述左侧基础1和所述右侧基础2上；填充层32填充在所述波纹钢板壳31的上方；回填层33填充在所述填充层32的上方与两侧；路面34铺设在所述回填层33上。
在本实施例中，所述波纹钢板桥身3两侧设置有侧墙，所述填充层32、所述回填层33和所述路面34均填入所述侧墙内，所述侧墙可以是石头垒的或砖头堆砌而成。
在本实施例中，填充层32为粒度不大于1cm的碎石和/或砂砾，厚度15-30cm；回填层33为红土和/或石子等材料回填至路面高度；路面34上设置双向通行道、绿化带、人行道以及便于残疾人使用的通道。期间可埋入市政管网及线缆。
在本实施例中，参阅图4及图5，所述波纹钢板片301的波纹端设置有栓孔302，相邻两个所述波纹钢板片301的波纹端上下叠加设置且通过螺栓穿过上下栓孔302固定连接。相邻两个所述波纹钢板片301的弧形端部分叠加设置。优选的，所述栓孔302设置有多排，用于调节相邻两个连接的所述波纹钢板片301的连接位置。为了增强相邻两个所述波纹钢板片301之间的连接部的强度，参阅图6，优选的，相邻两个所述波纹钢板片301的波纹端在叠加处设置有加强板311，所述螺栓依次穿过所述波纹钢板片301上下的栓孔302与所述加强板311固定连接。需要说明的是，上述波纹端是指波纹钢板片的端面为波浪面的端部，弧形端是指波纹钢板片的端面为矩形面的端部，图4中的左右端为波纹端，上下端为弧形端。
在本实施例中，加强板311的宽度为10-20cm、厚度大于等于波纹钢板片301的厚度，波形参数同波纹钢板片301相同。加强板311与波纹钢板片301的表面均采用热镀锌或热浸塑防护。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，请参阅图1及图2，波纹钢板桥身3还包括：支撑柱35，一端通过弧形角钢36与所述波纹钢板片301螺栓连接，另一端垂直穿过所述填充层32、所述回填层33及路面34与所述拉索5的端部连接。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，请参阅图7及图9，所述波纹钢板片301弧形端上设有若干个第一连接孔303，所述弧形角钢36的第一弧形板上设有与所述第一连接孔303相对应的第二连接孔306，所述第一连接孔303与所述第二连接孔306通过紧固螺栓固定连接；所述支撑柱35上设置有若干个第三连接孔，所述弧形角钢36的第二弧形板上设有与所述第三连接孔相对应的第四连接孔316，所述第三连接孔与所述第四连接孔316通过紧固螺栓固定连接。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，参阅图8，波纹钢板壳31的两端分别通过基础角钢37与左侧基础1及右侧基础2螺栓连接。具体的，波纹钢板壳31的两端的波纹钢板片301上的第一连接孔303与基础角钢37的第一直板孔307对应并用紧固螺栓连接；基础角钢37的第二直板孔317使用紧固螺栓固定在左侧基础1或右侧基础2上。
在本实施例中，左侧基础1及右侧基础2的长度与波纹钢板壳31的宽度相同。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，路面34两侧设置有防护栏。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的具体实施方式，波纹钢板桥身3内还设置有排水管道和线缆等。
本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥包括波纹钢板桥身、主塔、斜拉索。整个桥体靠两端的基础及中部的斜拉索来支撑，桥身之上采用回填土并施工路面。该桥通过采用斜拉结构来分担受力，将国内目前波纹钢板桥常用跨径为10m、有极少数报道可达到30米，提高到单跨60米、多跨可达200米以上的波纹钢桥，其制作成本远低于混凝土主梁，并比现有的钢梁结构要简单很多，建设成本也低很多。该桥具有投资小、施工快、少维护、运行平稳、造型美观等诸多优点，同时，由于该桥整体密封性能良好，底部有土，并可存水，路面上可设置绿化带。
本发明还提供采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，包括以下步骤：
S1、基础施工：施工中间基础6及分别位于所述中间基础6两侧的左侧基础1及右侧基础2；
S2、主塔4施工：在中间基础6上建设至少一个主塔4；
S3、波纹钢板桥身3施工：在左侧基础1和右侧基础2上建设波纹钢板桥身3，所述波纹钢板桥身3的形状是圆形、半圆或拱形；
S4、张拉拉索5：在所述主塔4上端与所述波纹钢板桥身3之间张拉拉索5。本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，与现有技术相比，造价低、承载能力强、施工速度快。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法的具体实施方式，所述波纹钢板桥身3施工包括以下步骤：
S31、在所述左侧基础1和所述右侧基础2上将波纹钢板片301拼装成波纹钢板壳31，用石头或砖头在所述波纹钢板壳31的两侧向上堆砌桥身侧墙；优选的，所述波纹钢板片301采用Q235或Q345材质，壁厚8-12mm的钢板轧制而成，波纹参数波高于55mm，波距大于200mm。将波纹钢板壳31的两端经基础角钢37分别与左侧基础1及右侧基础2螺栓固定。
S32、在所述波纹钢板壳31的上方，桥身侧墙内填入碎石和/砂砾形成填充层32；优选的填充层厚度为15-30cm，碎石或砂砾的粒度小于1cm。
S33、在填充层32的上方及两侧采用红土和/或石子向桥身侧墙内回填至地面高度，形成回填层33，并埋设管网、线缆；
S34、在回填层33上铺设路面34。可选的，路面34采用钢筋水泥或沥青油面路，厚度大于15cm。
本实施例上部采用回填土结构，桥身整体密封性好，能储水有利于植物的生长。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法的具体实施方式，在所述左侧基础1和所述右侧基础2上将波纹钢板片301拼装成波纹钢板壳31包括以下步骤：
S311、相邻的两个所述波纹钢板片301的波纹端通过紧固螺栓上下叠加固定，相邻两个所述波纹钢板片301的弧形端焊接固定；
S312、将所述波纹钢板壳31两端的所述波纹钢板片301分别通过地脚螺栓锚固连接在对应的所述左侧基础1和所述右侧基础2上。
S313、在所述波纹钢板壳31上垂直连接多个支撑柱35，将支撑柱35的一端用螺栓穿过弧形角钢36与紧固在所述波纹钢板片301上，另一端连接在所述拉索5的端部；
S314、在相邻的两个所述波纹钢板片301的叠加部分垫上加强板，所述加强板的波纹参数与所述波纹钢板片301的参数相同；
S315、所述波纹钢板片301、所述加强板以及所述弧形角钢36均经过内外热镀锌处理或热浸塑防护。
作为本发明提供的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法的具体实施方式，上述步骤中，在波纹钢板桥身3的两侧和中间均建设主塔4，且多个主塔4均固定在中间基础上。将上述施工过程作为一个施工周期，连续施工多个，从而增加了采用波纹钢板的斜拉桥的跨径。
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 (7)
1.采用波纹钢板的斜拉桥，其特征在于，包括：
左侧基础(1)，固定设置在目标区域；
右侧基础(2)，固定设置在目标区域，且与所述左侧基础(1)间隔设置；
波纹钢板桥身(3)，两端分别与所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)连接；
至少一个主塔(4)，固定设置在目标区域，位于所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)之间，且与所述波纹钢板桥身(3)固定连接，用于分担所述波纹钢板桥身(3)的压力；
若干根拉索(5)，均设置在所述波纹钢板桥身(3)和所述主塔(4)之间，且一端与所述波纹钢板桥身(3)连接，另一端与所述主塔(4)的上端连接，用于拉紧所述波纹钢板桥身(3)和所述主塔(4)；
中间基础(6)，用于固定和支撑所述主塔(4)；
所述波纹钢板桥身(3)由下至上依次包括：
波纹钢板壳(31)，由若干个波纹钢板片(301)拼接而成，整体结构呈圆形、半圆形或拱形，两端分别固定在所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)上；
填充层(32)，填充在所述波纹钢板壳(31)的上方；
回填层(33)，填充在所述填充层(32)的上方与两侧；
路面(34)，铺设在所述回填层(33)上；
波纹钢板桥身(3)还包括：
支撑柱(35)，一端通过弧形角钢(36)与所述波纹钢板片(301)螺栓连接，另一端垂直穿过所述填充层(32)、所述回填层(33)及路面(34)与所述拉索(5)的端部连接；
所述波纹钢板片(301)的波纹端设置有栓孔(302)，相邻两个所述波纹钢板片(301)的波纹端上下叠加设置且通过螺栓穿过上下两个栓孔(302)固定连接；相邻两个所述波纹钢板片(301)的弧形端部分叠加设置。
2.如权利要求1所述的采用波纹钢板的斜拉桥，其特征在于，相邻两个所述波纹钢板片(301)的波纹端在叠加处设置有加强板(311)，所述螺栓依次穿过所述波纹钢板片(301)上下的栓孔(302)与所述加强板(311)固定连接。
3.如权利要求1所述的采用波纹钢板的斜拉桥，其特征在于，所述波纹钢板片(301)的弧形端设有若干个第一连接孔(303)，所述弧形角钢(36)的第一弧形板上设有与所述第一连接孔(303)相对应的第二连接孔(306)，所述第一连接孔(303)与所述第二连接孔(306)通过紧固螺栓固定连接；
所述支撑柱(35)上设置有若干个第三连接孔，所述弧形角钢(36)的第二弧形板上设有与所述第三连接孔相对应的第四连接孔(316)，所述第三连接孔与所述第四连接孔(316)通过紧固螺栓固定连接。
4.如权利要求1所述的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、基础施工：施工中间基础(6)及分别位于所述中间基础(6)两侧的左侧基础(1)及右侧基础(2)；
S2、主塔(4)施工：在中间基础(6)上建设至少一个主塔(4)；
S3、波纹钢板桥身(3)施工：在左侧基础(1)和右侧基础(2)上建设波纹钢板桥身(3)，所述波纹钢板桥身(3)的形状是圆形、半圆或拱形；
S4、张拉拉索(5)：在所述主塔(4)上端与所述波纹钢板桥身(3)之间张拉拉索(5)。
5.如权利要求4所述的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，其特征在于，所述波纹钢板桥身(3)施工包括以下步骤：
S31、在所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)上将波纹钢板片(301)拼装成波纹钢板壳(31)，用石头或砖头在所述波纹钢板壳(31)的两侧向上堆砌桥身侧墙；
S32、在所述波纹钢板壳(31)的上方，桥身侧墙内填入碎石和/砂砾形成填充层(32)；
S33、在填充层(32)的上方及两侧采用红土和/或石子回填至地面高度，形成回填层(33)，并埋设管网、线缆；
S34、在回填层(33)上铺设路面(34)。
6.如权利要求5所述的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，其特征在于，在所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)上将波纹钢板片(301)拼装成波纹钢板壳(31)包括以下步骤：
S311、相邻的两个所述波纹钢板片(301)的波纹端通过紧固螺栓上下叠加固定，相邻两个所述波纹钢板片(301)的弧形端焊接固定；
S312、将所述波纹钢板壳(31)两端的所述波纹钢板片(301)分别通过地脚螺栓锚固连接在对应的所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)上。
7.如权利要求5所述的采用波纹钢板的斜拉桥的施工方法，其特征在于，在所述左侧基础(1)和所述右侧基础(2)上将波纹钢板片(301)拼装成波纹钢板壳(31)还包括以下步骤：
S313、在所述波纹钢板壳(31)上垂直连接多个支撑柱(35)，将支撑柱(35)的一端用螺栓穿过弧形角钢(36)与紧固在所述波纹钢板片(301)上，另一端连接在所述拉索(5)的端部；
S314、在相邻的两个所述波纹钢板片(301)的叠加部分垫上加强板，所述加强板的波纹参数与所述波纹钢板片(301)的参数相同；
S315、所述波纹钢板片(301)、所述加强板以及所述弧形角钢(36)均经过内外热镀锌处理或热浸塑防护。
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