CN109505230B - 一种拱上墩整体式防落梁构造 - Google Patents

Abstract

一种拱上墩整体式防落梁构造，以有效提高桥梁的抗震和防落梁性能，既满足防止落梁的要求，又满足铁路桥梁工务对于支座检修通行的要求，很好地解决防落梁措施与支座检查作业相互干扰的问题。包括主拱和在其上顺桥间隔设置的拱上墩，拱上梁通过支座支撑于拱上墩的墩顶上，所述拱上墩的墩顶上沿横桥向间隔设置与拱上墩采用钢筋混凝土一体浇筑且固结形成整体结构的左侧防落梁结构、右侧防落梁结构。所述左侧防落梁结构、右侧防落梁结构呈反向、正向倒L状，具有悬臂段、立臂段，立臂段下端与拱上墩固结，悬臂段前端面与拱上梁腹板外壁相面对，且存在间隙。所述左侧防落梁结构、右侧防落梁结构的立臂段相对应的内壁上具有凹槽结构，该凹槽结构的内壁与该侧支座的侧壁之间形成检查通道。

Description

一种拱上墩整体式防落梁构造

技术领域

本发明涉及桥梁工程，特别涉及一种适用于大跨铁路拱桥拱上墩墩顶防落梁构造。

背景技术

近年来，我国山区高速铁路大跨桥梁的建设取得快速发展，一大批结构新颖、技术复杂和施工难度大的大跨复杂桥梁建成。其中，最有代表性的应属大跨度混凝土拱桥，如沪昆高铁北盘江特大桥，为主跨445m的混凝土拱桥。大跨度混凝土拱桥由于其结构刚度大、跨越能力强以及易适应环境等优点，逐渐成为跨越峡谷地形的首选桥型。然而，位于复杂艰险山区，特别是地震烈度较高的桥梁，无论是铁路桥还是公路桥，均存在如何防止地震作用下，桥梁防落梁的问题。目前，铁路桥梁常用的桥墩防落梁构造主要有三种：①梁端底部设置型钢结构，利用墩顶垫石结构进行阻挡；②在梁底与墩顶对应位置设置圆形凹槽，施工完成后插入钢棒进行阻挡；③而公路桥梁常采用在盖梁横向两侧设置混凝土挡块进行阻挡。

以上三种技术措施存在如下不足：

1.型钢与墩顶支承垫石组合设挡构造。该构造为铁路桥梁常用的防落梁措施，为保证梁部结构在地震作用下的安全，在梁与墩之间设置型钢挡块，并采用螺栓与梁体预埋钢板进行连接，型钢防落梁挡块设置在墩顶支承垫石内侧，利用垫石进行横向和纵向限位，起到地震作用下，防止落梁的作用。当需要更换支座或者顶梁作业时，需拆除防落梁连接螺栓，在规定位置进行顶梁，支座更换完成后，还需重新安装连接螺栓，工序繁杂，操作不便。且型钢挡块存在后期更换和防腐的问题。

2.钢棒型防落梁构造。为尽量减少使防落梁措施对支座检查、维修更换作业的干扰，近些年铁路桥梁又研制了一种钢棒型防落梁构造，即在梁底和墩顶相应的位置设置一定深度的圆形凹槽，凹槽内设置钢桶等预埋件，梁体安装就位后，再分别超梁体底部及墩顶插入钢棒，钢棒之间采用法兰和螺栓连接。然而该构造主要缺点是，钢棒安装不便，且梁体对位不准时，钢棒的对接精度较难保证，并且存在后期更换和钢结构防腐的问题。

3.挡块型防落梁构造。公路桥梁为防止落梁常采用在盖梁顶横向两侧设置防落梁挡块，挡块为矩形实心混凝土结构，预埋钢筋与盖梁主筋进行连接，为方便梁体和盖梁施工，防落梁挡块混凝土常在梁部就位后再进行浇筑。但铁路桥梁对后期运营养护维修要求较高，工务要对桥梁定期进行检查，要求桥梁墩顶四周均需设置通道，便于人员到达对桥墩和支座进行检查，此防落梁挡块构造遮挡视线，无法满足检查要求。

综上，为保证梁体在地震作用下的安全，目前的方法均存在一定的局限性，无法解决防落梁构造和桥梁支座的检查和更换空间相干扰的问题。特别是对于山区大跨度拱桥，拱上墩常位于峡谷上方几百米的高空，作业十分不便，且钢结构类的防落梁构造还存在后期更换、养护及防腐的问题，给桥梁运营阶段的养护维修带来困难。

发明内容

本发明所要解决技术问题是提供一种拱上墩整体式防落梁构造，以有效提高桥梁的抗震和防落梁性能，既满足防止落梁的要求，又满足铁路桥梁工务对于支座检修通行的要求，很好地解决防落梁措施与支座检查作业相互干扰的问题。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案如下：

一种拱上墩整体式防落梁构造，包括主拱和在其上顺桥间隔设置的拱上墩，拱上梁通过支座支撑于拱上墩的墩顶上，其特征是：所述拱上墩的墩顶上沿横桥向间隔设置与拱上墩采用钢筋混凝土一体浇筑且固结形成整体结构的左侧防落梁结构、右侧防落梁结构；所述左侧防落梁结构、右侧防落梁结构呈反向、正向倒L状，具有悬臂段、立臂段，立臂段下端与拱上墩固结，悬臂段前端面与拱上梁腹板外壁相面对，且存在间隙；所述左侧防落梁结构、右侧防落梁结构的立臂段相对应的内壁上具有凹槽结构，该凹槽结构的内壁与该侧支座的侧壁之间形成检查通道。

本发明的有益效果体现在如下几个方面：

一、采用与拱上墩一体的左侧防落梁结构、右侧防落梁结构，与拱上墩一同施工，而不需要额外增设其他防落梁构件(如型钢挡块、钢棒等)，简化了施工工序，有利于降低施工成本；

二、防落梁构造为钢筋混凝土构筑体，后期免维护，解决了钢结构类防落梁构件后期更换、养护及防腐的问题；

三、左侧防落梁结构、右侧防落梁结构悬臂段前端面与拱上梁腹板外壁相面对，且存在间隙，该间隙既可满足箱梁混凝土浇筑时立模间隙要求，同时保证地震作用下拱上梁具有一定的滑移耗能位移，在箱梁滑移后，由左侧防落梁结构或者右侧防落梁结构进行阻挡，可有效阻止地震作用下拱上梁落梁；

四、左侧防落梁结构、右侧防落梁结构的立臂段相对应的内壁上具有凹槽结构，该凹槽结构的内壁与该侧支座的侧壁之间形成检查通道，很好地解决了工务运营养护的作业空间和走形通道的问题，彻底解决了防落梁构造与桥梁支座的检查和更换空间相干扰的问题；

五、左侧防落梁结构、右侧防落梁结构与拱上墩融为一体，外形简洁，整体景观效果优美。

本发明特别适用于山区大跨度拱桥的拱上墩顶构造，在崇山峻岭中与周边自然环境完美融合，且不仅限于大跨度拱桥的拱上墩防落梁构造，也可适用于一般桥梁的桥墩防落梁构造。

附图说明

本说明书包括如下六幅附图：

图1是本发明一种拱上墩整体式防落梁构造的整体构造示意图；

图2是图1中A局部的放大图；

图3是本发明一种拱上墩整体式防落梁构造中左侧防落梁结构、右侧防落梁结构的竖向断面图；

图4本发明一种拱上墩整体式防落梁构造中拱上墩的墩顶平面图。

图5本发明一种拱上墩整体式防落梁构造中墩顶吊篮及梁底检查梯立面相对位置示意图；

图6是本发明一种拱上墩整体式防落梁构造中墩顶吊篮平面相对位置示意图。

图中示出构件、部位名称及所对应的标记：主拱10、拱上墩20、左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22、悬臂段23a、立臂段23b、凹槽结构24、腔内斜坡25、间隙B、凹槽深度h、顶面斜坡26、拱上梁30、左侧墩顶支座31、右侧墩顶支座32、检查口33、前侧吊篮41、后侧吊篮42、检查梯43、检查通道P。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

参照图1和图2，本发明一种拱上墩整体式防落梁构造，包括主拱10和在其上顺桥间隔设置的拱上墩20，拱上梁30通过支座支撑于拱上墩2的墩顶上。所述拱上墩20的墩顶上沿横桥向间隔设置与拱上墩20采用钢筋混凝土一体浇筑且固结形成整体结构的左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22；所述左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22呈反向、正向倒L状，具有悬臂段23a、立臂段23b，立臂段23b下端与拱上墩2固结，悬臂段23a前端面与拱上梁30腹板外壁相面对，且存在间隙B。所述间隙B一般为4～6cm。间隙B既可满足拱上梁30混凝土浇筑时立模间隙要求，同时保证地震作用下拱上梁30具有一定的滑移耗能位移，拱上梁30滑移到与左侧防落梁结构21或者右侧防落梁结构22接触后，由左侧防落梁结构21或者右侧防落梁结构22进行阻挡，防止地震作用下拱上梁30从墩顶滑落而引起的桥梁损坏。

参照图3和图4，所述左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22的立臂段23b相对应的内壁上具有凹槽结构24，该凹槽结构24的内壁与该侧支座的侧壁之间形成检查通道P。凹槽结构24既提供了足够的检修作业空间，凹槽结构24背面为实心墙体，又保证了作业人员的安全。很好地解决了工务运营养护的作业空间和走行通道的问题，彻底解决了防落梁构造与桥梁支座的检查和更换空间相干扰的问题。

参照图1和图3，所述左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22的立臂段23b外壁向内倾斜，悬臂段23a的顶面上设置向外倾斜的顶面斜坡26，横桥向整体上呈八字形结构。左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22与拱上墩20融为一体，外形简洁，整体景观效果优美。通过顶面斜坡26防止水流进入支座侧。

参照图4，为使凹槽结构24形成足够的凹槽深度h，所述凹槽结构24的断面呈喇叭形，其底部设置向内倾斜的腔内斜坡25，以将凹槽结构24内积水快速排出。保证下雨不积水，保证拱上梁30及支座范围的干燥。

参照图5和图6，所述拱上墩20底部顺桥向前侧壁、后侧壁上固定设置前侧吊篮41、后侧吊篮42，前侧吊篮41、后侧吊篮42与横桥向两侧的检查通道P相连形成环形通道。所述后侧吊篮42与拱上梁30的检查口33之间固定设置检查梯43。方便检修人员通过拱上梁30箱室内的检检查口33，经过墩梁之间的检查梯43到前侧吊篮41、后侧吊篮42和左侧防落梁结构21、右侧防落梁结构22凹槽结构24内，对左侧墩顶支座31、右侧墩顶支座32进行检修和更换作业。

本发明中防落梁结构简单，与拱上墩20一同浇筑，与拱上墩20连为整体，整体性好，结构受力合理，传力明确，满足了桥梁后期运营养护维修的作业空间要求，有效克服了目前各种防落梁结构的缺点，可用于地震区桥梁各类型桥墩的防落梁结构。防落梁结构和拱上墩20采用相同的钢筋混凝土材料，施工方便，运营阶段免维护，是一种适用性较强的经济适用的桥墩防落梁结构。

本申请人成功地将本发明运用于沪昆高铁北盘江特大桥的设计与建造中。北盘江特大桥为主跨445m的上承式混凝土拱桥(世界第一大跨混凝土拱桥)，拱上墩距离北盘江峡谷谷底近300m，沪昆高铁设计时速350km，后期工务需定期对桥梁各部件进行检查维修作业，且均在晚上进行，采用本发明的桥墩防落梁结构避免了人员高空作业的危险，极大方便了后期运营养护维修作业。该桥已于2016年12月建成通车，运营良好。本防落梁结构施工便利，可以在施工桥墩的时与桥墩一同浇筑，每个桥墩仅需增加3.4方混凝土，308kg钢筋，造价约2040元；而如果采用钢结构防落梁结构，则需钢材1.1吨左右，造价8800元。本发明的整体式防落梁结构仅为钢结构防落梁结构的1/4左右，节约了材料，节省了工程造价，且省去了钢结构防落梁结构的更换、防腐等问题，后期在300m高空拆、装钢结构防落梁结构十分困难，本发明的整体式防落梁结构大大降低了后期的养护、维修工作量。同时，钢结构防落梁结构一般安装在支承垫石的一侧，遮挡了检修人员在对支座检查的时候的视角，本发明的与桥墩整体的防落梁构造，均位于支座外侧，且设置了检查凹槽，彻底解决了既有的钢结构防落梁构造与桥梁支座的检查和更换空间相干扰的问题。综上，本发明的整体式防落梁构造是一种结构简单、传力明确、受力合理，经济适用的结构，其造价仅为既有钢结构防落梁结构的1/4，大面积使用时经济效益可观。

以上所述只是用图解说明本发明一种拱上墩整体式防落梁构造的一些原理，并非是要将本发明局限在所示和所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

Claims (5)

1.一种拱上墩整体式防落梁构造，包括主拱(10)和在其上顺桥间隔设置的拱上墩(20)，拱上梁(30)通过支座支撑于拱上墩(20)的墩顶上，其特征是：所述拱上墩(20)的墩顶上沿横桥向间隔设置与拱上墩(20)采用钢筋混凝土一体浇筑且固结形成整体结构的左侧防落梁结构(21)、右侧防落梁结构(22)；所述左侧防落梁结构(21)、右侧防落梁结构(22)呈反向、正向倒L状，具有悬臂段(23a)、立臂段(23b)，立臂段(23b)下端与拱上墩(20)固结，悬臂段(23a)前端面与拱上梁(30)腹板外壁相面对，且存在间隙(B)；所述左侧防落梁结构(21)、右侧防落梁结构(22)的立臂段(23b)相对应的内壁上具有凹槽结构(24)，该凹槽结构(24)的内壁与该侧支座的侧壁之间形成检查通道(P)。

2.如权利要求1所述的一种拱上墩整体式防落梁构造，其特征是：所述左侧防落梁结构(21)、右侧防落梁结构(22)的立臂段(23b)外壁向内倾斜，悬臂段(23a)的顶面上设置向外倾斜的顶面斜坡(26)，横桥向整体上呈八字形结构。

3.如权利要求1所述的一种拱上墩整体式防落梁构造，其特征是：所述凹槽结构(24)的断面呈喇叭形，其底部设置向内倾斜的腔内斜坡(25)。

4.如权利要求1所述的一种拱上墩整体式防落梁构造，其特征是：所述间隙(B)为4～6cm。

5.如权利要求1所述的一种拱上墩整体式防落梁构造，其特征是：所述拱上墩(20)底部顺桥向前侧壁、后侧壁上固定设置前侧吊篮(41)、后侧吊篮(42)，前侧吊篮(41)、后侧吊篮(42)与横桥向两侧的检查通道(P)相连形成环形通道；所述后侧吊篮(42)与拱上梁(30)的检查口(33)之间固定设置检查梯(43)。