CN110670475A - 一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，采用第一上弦钢管、第二上弦钢管、第一连接杆和第二连接杆作为顶板的骨架，第一下弦钢管、第二下弦钢管、第三连接杆和第四连接杆作为底板的骨架，腹杆作为腹板的骨架，在所述第一上弦钢管、第二上弦钢管、第一下弦钢管和第二下弦钢管中均填充混凝土，并在骨架外部浇筑外包钢筋混凝土，形成连续的混凝土板面组成闭合的箱型截面参与受力，而第二上弦钢管与对应的第二下弦钢管之间连接有桁架，作为箱型结构的内部支撑，提高吊装时的抗扭惯性矩，内部的桁架无需外包混凝土，有效提高施工效率，降低施工难度，减少质量控制环节，外包成拱快，降低施工风险，大幅缩短施工周期，节省施工成本。

Description

一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，特别涉及一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构。

背景技术

国内外拱桥主拱箱型结构多是钢筋混凝土结构，有单箱单室结构也有单箱多室结构，通常会在箱室内增加腹板来提高箱型结构截面刚度。

在施工中，通常先将拱圈骨架安装成拱后，再对顶板、底板及所有腹板位置外包钢筋混凝土形成箱型主拱。但是由于拱结构为弧形结构，在拱箱结构内部位搭设模板难度较高，模板费用较高，并且浇筑困难，不易浇筑密实，因此施工周期较长，容易出现质量问题，降低桥梁的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的主拱箱型结构在腹板结构上外包混凝土结构施工难度大、成本高、周期长、施工质量不易控制等上述不足，提供一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构。

为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，包含箱型结构的本体，所述本体包含顶板、底板、两个腹板和若干个腹管，所述顶板、底板和所有腹板均为钢筋混凝土构件；

所述顶板的两端分别设有两个第一上弦钢管，两个所述第一上弦钢管之间设有两个第二上弦钢管，相邻的所述第一上弦钢管和第二上弦钢管之间连接有第一连接杆，两个所述第二上弦钢管之间连接有第二连接杆，所有所述第一上弦钢管和所有所述第二上弦钢管内填充有混凝土；

所述底板的两端分别对应设有两个第一下弦钢管，两个所述第一下弦钢管之间对应设有两个第二下弦钢管，相邻的所述第一下弦钢管和第二下弦钢管之间连接有第三连接杆，两个所述第二下弦钢管之间连接有第四连接杆，所有所述第一下弦钢管和所有所述第二下弦钢管内填充有混凝土；

所述第一上弦钢管与对应的所述第一下弦钢管之间连接有腹杆，所述第二上弦钢管与对应的第二下弦钢管之间连接有所述腹管；

两个所述第一上弦钢管所在曲面内浇筑的混凝土形成所述顶板，所述顶板包裹所有所述第一上弦钢管、所有所述第二上弦钢管、所有所述第一连接杆和所有所述第二连接杆，两个所述第一下弦钢管所在曲面内浇筑的混凝土形成所述底板，所述底板包裹所有所述第一下弦钢管、所有所述第二下弦钢管、所有所述第三连接杆和所有所述第四连接杆，所述第一上弦钢管和对应的所述第一下弦钢管所在曲面内浇筑的混凝土形成对应的所述腹板，所述腹板包裹对应的所有所述腹杆。

采用本发明所述的一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，采用第一上弦钢管、第二上弦钢管、第一连接杆和第二连接杆作为顶板的骨架，第一下弦钢管、第二下弦钢管、第三连接杆和第四连接杆作为底板的骨架，腹杆作为腹板的骨架，将各个部分分块、分节段预制拼接形成整体骨架，加工方便，结构稳定，所述第一上弦钢管、第二上弦钢管、第一下弦钢管和第二下弦钢管均为沿纵桥向设置的钢管，所述第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆和第四连接杆均为沿横桥向设置的连接构件，间隔设置在对应的上弦管或下弦管之间，在所述第一上弦钢管、第二上弦钢管、第一下弦钢管和第二下弦钢管中均填充混凝土，并在骨架外部浇筑外包钢筋混凝土，形成连续的混凝土板面组成闭合的箱型截面参与受力，外包成拱速度快，模板搭设方便，而第二上弦钢管与对应的第二下弦钢管之间连接有桁架，作为箱型结构的内部支撑，提高吊装时的抗扭惯性矩，内部的桁架的腹杆采用钢管，自身稳定性高，不存在强弱轴之分，无需外包混凝土，有效提高施工效率，降低施工难度，减少质量控制环节，外包成拱快，降低施工风险，大幅缩短施工周期，节省施工成本，采用本结构既能有效满足刚度及承载力，又能减轻结构重量，减少节段拼装数量，降低安装难度，降低施工阶段的安全风险，提高结构的可靠性，缩短施工周期，显著提升抗震性能。

优选的，所述本体包含至少两个节段。

进一步优选的，位于节段两端部的所述第一连接杆包含槽钢构件，其余的所述第一连接杆包含角钢构件，位于节段两端部的所述第三连接杆包含槽钢构件，其余的所述第三连接杆包含角钢构件；所有所述第二连接杆包含槽钢构件，所有所述第四连接杆包含槽钢构件，所述第一连接杆与对应的所述第一上弦钢管和第二上弦钢管焊接连接，所述第三连接杆与对应的所述第一下弦钢管和第二下弦钢管焊接连接，所述第二连接杆与第二上弦钢管焊接连接，所述第四连接杆与第二下弦钢管焊接连接。

为了运输吊装方便，所述本体沿桥长度方向划分为若干个节段，每个节段的两端部的所述第一连接杆和所述第三连接杆均包含槽钢构件，其余位置的所述第一连接杆和所述第三连接杆均包含角钢构件，以便加强节段端部的刚度。

进一步优选的，所述第二连接杆包含两个第二连接杆单元，每个所述第二连接杆单元包含两个焊接连接的槽钢构件，相邻两个所述第二连接杆单元分别螺栓连接于连接板。

采用上述设置方式，便于将所述箱型本体采用左右分节吊装，即每个所述节段包含左右两部分拼装形成，进一步便于吊装。

进一步优选的，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第一连接杆之间连接有第一斜撑，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第三连接杆之间连接有第二斜撑。

所述第一斜撑和第二斜撑，用于进一步加强结构的刚度，所述第一斜撑和第二斜撑也位于对应的所述顶板混凝土和底板混凝土中。

优选的，每个所述腹杆包含角钢构件。

优选的，所述箱型结构内部间隔设有隔板，所述隔板外包有混凝土，所述隔板上设有人洞。

采用上述设置方式，进一步提高吊装时的抗扭性能。

优选的，所述第一上弦钢管中的混凝土的强度、所述第二上弦钢管中的混凝土的强度、第一下弦钢管中的混凝土的强度和第二下弦钢管的混凝土强度均相同，所述顶板、底板和腹板的混凝土强度均小于所述第一上弦钢管的混凝土强度。

即外包混凝土的强度小于骨架中的混凝土的强度，有利于节省成本。

优选的，所有所述第一上弦钢管的直径、所有所述第一下弦钢管的直径、所有所述第二上弦钢管的直径和所有所述第二下弦钢管的直径均相同，所有所述腹管的直径相同，所述腹管的直径小于所述第一上弦钢管的直径。

综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、采用本发明所述的一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，既能有效满足刚度及承载力，又能减轻结构重量，降低安装难度，降低施工阶段的安全风险，提高结构的可靠性，缩短施工周期，显著提升抗震性能。

附图说明：

图1为本发明所述的一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构的结构示意图；

图2为图1中的A-A处的断面图；

图3为图1中的B-B处的断面图；

图4为图3的骨架的结构示意图；

图5为本发明所述的拼装式拱结构的骨架的结构俯视图；

图6为图5中的B向视图；

图7为图5中的A-A处的断面图。

图中标记：1-顶板，2-底板 3-腹板，41-第一上弦钢管，42-第二上弦钢管，51-第一连接杆，52-第二连接杆，53-第三连接杆，54-第四连接杆，61-第一下弦钢管，62-第二下弦钢管，7-腹杆，8-腹管，91-第一斜撑。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

如图1-7所示，本发明所述的一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，包含箱型结构的本体，所述本体包含顶板1、底板2、两个腹板3和若干个腹管8，所述顶板1、底板2和两个腹板3为一体浇筑成型的钢筋混凝土构件，所述箱型混凝土结构内设有钢管和桁架组合形成的骨架，优选的，所述本体包含至少两个节段，便于运输和现场分节段吊装、浇筑；

所述顶板1的两端分别设有两个第一上弦钢管41，两个所述第一上弦钢管41之间设有两个第二上弦钢管42，相邻的所述第一上弦钢管41和第二上弦钢管42之间连接有第一连接杆51，两个所述第二上弦钢管42之间连接有第二连接杆52，所有所述第一上弦钢管41和所有所述第二上弦钢管42内填充有混凝土，所述第一上弦钢管41和第二上弦钢管42均为沿纵桥向设置的钢管，所述第一连接杆51和第二连接杆52均为沿横桥向设置的连接构件；

所述底板2的两端分别对应设有两个第一下弦钢管61，两个所述第一下弦钢管61之间对应设有两个第二下弦钢管62，每个所述第二下弦钢管62与一个所述第二上弦钢管42对应设置，相邻的所述第一下弦钢管61和第二下弦钢管62之间连接有第三连接杆53，两个所述第二下弦钢管62之间连接有第四连接杆54，所有所述第一下弦钢管61和所有所述第二下弦钢管62内填充有混凝土，第一下弦钢管61和第二下弦钢管62均为沿纵桥向设置的钢管，第三连接杆53和第四连接杆54均为沿横桥向设置的连接构件；

所述第一上弦钢管41与对应的所述第一下弦钢管61之间连接有腹杆7，所述腹杆7包含竖腹杆和斜腹杆，每个所述腹杆7包含角钢构件，如每个腹杆7采用两个角钢构件，如图6所示；所述第二上弦钢管42与对应的第二下弦钢管62之间连接有所述腹管8，所述腹管8包含竖腹管和斜腹管，如图7所示，优选的，所述箱型结构内部间隔设有钢质隔板，所述隔板四周焊接连接顶板1、底板2和腹板3中的骨架，所述隔板的面板焊接连接对应的所述竖腹管，所述隔板外包有混凝土，所述隔板上设有人洞，如图2-3所示，进一步提高吊装时的抗扭性能图6-7中隔板未示出。

两个所述第一上弦钢管41所在曲面内浇筑的混凝土形成所述顶板1，所述顶板1包裹所有所述第一上弦钢管41、所有所述第二上弦钢管42、所有所述第一连接杆51和所有所述第二连接杆52，两个所述第一下弦钢管61所在曲面内浇筑的混凝土形成所述底板2，所述底板2包裹所有所述第一下弦钢管61、所有所述第二下弦钢管62、所有所述第三连接杆53和所有所述第四连接杆54，所述第一上弦钢管41和对应的所述第一下弦钢管61所在曲面内浇筑的混凝土形成对应的所述腹板3，所述腹板3包裹对应的所有所述腹杆7。

如图3-4所示，采用第一上弦钢管41、第二上弦钢管42、第一连接杆51和第二连接杆52作为所述顶板1的骨架，采用第一下弦钢管61、第二下弦钢管62、第三连接杆53和第四连接杆54作为所述底板2的骨架，采用腹杆7作为所述腹板3的骨架，将各个部分分块、分节段预制拼接形成整体骨架，加工方便，结构稳定。

优选的，所述第一上弦钢管41中的混凝土的强度、所述第二上弦钢管42中的混凝土的强度、第一下弦钢管61中的混凝土的强度和第二下弦钢管62的混凝土强度均相同，所述顶板1、底板2和腹板3的混凝土强度均小于所述第一上弦钢管41的混凝土强度，即外包混凝土的强度小于骨架中的混凝土的强度，有利于节省成本；优选的，所有所述第一上弦钢管41的直径、所有所述第一下弦钢管61的直径、所有所述第二上弦钢管42的直径和所有所述第二下弦钢管62的直径均相同，所有所述腹管8的直径相同，所述腹管8的直径小于所述第一上弦钢管41的直径。

通常拱桥包含两个拱结构拼接成拱，即包含两个所述本体，两个所述本体之间具有横向连接系，如图5所示，位于节段两端部的所述第一连接杆51包含槽钢构件，如采用四个槽钢构件焊接连接形成，其余的所述第一连接杆51包含角钢构件，如采用四个角钢构件焊接连接形成，所述第一连接杆51与对应的所述第一上弦钢管41和第二上弦钢管42焊接连接，所有所述第二连接杆52包含槽钢构件，如采用两个角钢构件焊接连接形成，所述第二连接杆52与两个所述第二上弦钢管42焊接连接，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第一连接杆51之间连接有第一斜撑91，所有所述第一斜撑91的方向一致；同样的，位于节段两端部的所述第三连接杆53包含槽钢构件，如也采用四个槽钢构件焊接连接形成，其余的所述第三连接杆53包含角钢构件，如也采用四个角钢构件焊接连接形成，所有所述第四连接杆54包含槽钢构件，如也采用两个角钢构件焊接连接形成，所述第三连接杆53与对应的所述第一下弦钢管61和第二下弦钢管62焊接连接，所述第四连接杆54与两个所述第二下弦钢管62焊接连接，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第三连接杆53之间连接有第二斜撑，由于所述本体包含若干个节段，对每个节段的两端部的所述第一连接杆51和所述第三连接杆53进行加强，以便保证节段连接端部的刚度，所述第一斜撑91和第二斜撑，用于进一步加强混凝土结构的刚度。

为了进一步减轻吊装重量，每个所述第二连接杆52包含两个第二连接杆单元，每个所述第二连接杆单元包含两个焊接连接的槽钢构件，相邻两个所述第二连接杆单元分别螺栓连接于连接板，即每个所述节段包含左右两部分拼装形成。

采用本发明所述的一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，在所述第一上弦钢管41、第二上弦钢管42、第一下弦钢管61和第二下弦钢管62中均填充混凝土，并在骨架外部浇筑外包钢筋混凝土，形成连续的混凝土板面组成闭合的箱型截面参与受力，外包成拱速度快，模板搭设方便，而第二上弦钢管42与对应的第二下弦钢管62之间连接有桁架，作为箱型结构的内部支撑，提高吊装时的抗扭惯性矩，内部的桁架无需外包混凝土，有效提高施工效率，降低施工难度，减少质量控制环节，外包成拱快，降低施工风险，大幅缩短施工周期，节省施工成本，采用本结构既能有效满足刚度及承载力，又能减轻结构重量，降低安装难度，降低施工阶段的安全风险，提高结构的可靠性，缩短施工周期，显著提升抗震性能。

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 (9)

1.一种钢筋混凝土板桁混合的拱结构，其特征在于，包含箱型结构的本体，所述本体包含顶板(1)、底板(2)、两个腹板(3)和若干个腹管(8)，所述顶板(1)、底板(2)和所有腹板(3)均为钢筋混凝土构件；

所述顶板(1)的两端分别设有两个第一上弦钢管(41)，两个所述第一上弦钢管(41)之间设有两个第二上弦钢管(42)，相邻的所述第一上弦钢管(41)和第二上弦钢管(42)之间连接有第一连接杆(51)，两个所述第二上弦钢管(42)之间连接有第二连接杆(52)，所有所述第一上弦钢管(41)和所有所述第二上弦钢管(42)内填充有混凝土；

所述底板(2)的两端分别对应设有两个第一下弦钢管(61)，两个所述第一下弦钢管(61)之间对应设有两个第二下弦钢管(62)，相邻的所述第一下弦钢管(61)和第二下弦钢管(62)之间连接有第三连接杆(53)，两个所述第二下弦钢管(62)之间连接有第四连接杆(54)，所有所述第一下弦钢管(61)和所有所述第二下弦钢管(62)内填充有混凝土；

所述第一上弦钢管(41)与对应的所述第一下弦钢管(61)之间连接有腹杆(7)，所述第二上弦钢管(42)与对应的第二下弦钢管(62)之间连接有所述腹管(8)；

两个所述第一上弦钢管(41)所在曲面内浇筑的混凝土形成所述顶板(1)，所述顶板(1)包裹所有所述第一上弦钢管(41)、所有所述第二上弦钢管(42)、所有所述第一连接杆(51)和所有所述第二连接杆(52)，两个所述第一下弦钢管(61)所在曲面内浇筑的混凝土形成所述底板(2)，所述底板(2)包裹所有所述第一下弦钢管(61)、所有所述第二下弦钢管(62)、所有所述第三连接杆(53)和所有所述第四连接杆(54)，所述第一上弦钢管(41)和对应的所述第一下弦钢管(61)所在曲面内浇筑的混凝土形成对应的所述腹板(3)，所述腹板(3)包裹对应的所有所述腹杆(7)。

2.根据权利要求1所述的拱结构，其特征在于，所述本体包含至少两个节段。

3.根据权利要求2所述的拱结构，其特征在于，位于节段两端部的所述第一连接杆(51)包含槽钢构件，其余的所述第一连接杆(51)包含角钢构件，位于节段两端部的所述第三连接杆(53)包含槽钢构件，其余的所述第三连接杆(53)包含角钢构件；所有所述第二连接杆(52)包含槽钢构件，所有所述第四连接杆(54)包含槽钢构件，所述第一连接杆(51)与对应的所述第一上弦钢管(41)和第二上弦钢管(42)焊接连接，所述第三连接杆(53)与对应的所述第一下弦钢管(61)和第二下弦钢管(62)焊接连接，所述第二连接杆(52)与第二上弦钢管(42)焊接连接，所述第四连接杆(54)与第二下弦钢管(62)焊接连接。

4.根据权利要求3所述的拱结构，其特征在于，所述第二连接杆(52)包含两个第二连接杆单元，每个所述第二连接杆单元包含两个焊接连接的槽钢构件，相邻两个所述第二连接杆单元分别螺栓连接于连接板。

5.根据权利要求2所述的拱结构，其特征在于，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第一连接杆(51)之间连接有第一斜撑(91)，每个所述节段中位于同侧的相邻两个所述第三连接杆(53)之间连接有第二斜撑。

6.根据权利要求1所述的拱结构，其特征在于，每个所述腹杆(7)包含角钢构件。

7.根据权利要求1-6任一所述的拱结构，其特征在于，所述箱型结构内部间隔设有隔板。

8.根据权利要求1-6任一所述的拱结构，其特征在于，所述第一上弦钢管(41)中的混凝土的强度、所述第二上弦钢管(42)中的混凝土的强度、第一下弦钢管(61)中的混凝土的强度和第二下弦钢管(62)的混凝土强度均相同，所述顶板(1)、底板(2)和腹板(3)的混凝土强度均小于所述第一上弦钢管(41)的混凝土强度。

9.根据权利要求1-6任一所述的拱结构，其特征在于，所有所述第一上弦钢管(41)的直径、所有所述第一下弦钢管(61)的直径、所有所述第二上弦钢管(42)的直径和所有所述第二下弦钢管(62)的直径均相同，所有所述腹管(8)的直径相同，所述腹管(8)的直径小于所述第一上弦钢管(41)的直径。

Images