CN110878515A - 增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，包括拱肋、拱座、主梁、连接拱肋和主梁的吊索，所述主梁两侧沿纵桥向张拉设置有水平拉索，所述主梁与水平拉索之间设置有支撑杆，所述水平拉索通过支撑杆与主梁形成若干节点的横向限位连接；在不需要增加桥面宽度及主梁材料用量的情况下，不仅可以增加主梁横向刚度、降低横向振幅，而且能减小基础水平推力，减少拱座基础开挖和材料用量，形式合理、材料利用率高、施工方便快捷。

Description

增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥

技术领域

本发明涉及桥梁工程领域，特别涉及一种增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥。

背景技术

下承式拱桥具有跨越能力大和对桥下净空要求小的特点。下承式拱桥的主拱在竖直面内的刚度很大，借助吊索提供的竖向支承，使得主梁易于满足竖向刚度的要求。而主梁在横桥向必须也具有足够的刚度，若主梁横向刚度太小，会导致主梁在外荷载作用下发生较大的横向变形和振幅，引起司机、乘客或桥上行人的不舒适和不安全感，影响正常使用，因此必须对主梁的横向刚度加以控制。评价主梁横向刚度的指标主要有主梁宽度和跨度之比、横向挠跨比、横向自振频率、梁端横向折角等。为保证主梁具有足够的横向刚度，通常的做法是将主梁宽度和跨度之比控制在一定范围之内。人行桥、铁路桥、轨道桥具有桥面窄的特点，超大跨度桥梁的桥面宽度也是根据实际交通功能需求来确定，如果单一地采用增大主梁宽度和跨度之比的方法来保证主梁的横向刚度，将增加自重，降低结构效率，造成材料浪费，降低经济效益。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，在不需要增加桥面宽度及主梁材料用量的情况下，不仅可以增加主梁横向刚度、降低横向振幅，而且能减小基础水平推力，减少基础开挖和材料用量，形式合理、材料利用率高、施工方便快捷。

本发明的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，包括拱肋、拱座、主梁、连接拱肋和主梁的吊索，所述主梁两侧沿纵桥向张拉设置有水平拉索，所述主梁与水平拉索之间设置有支撑杆，所述水平拉索通过支撑杆与主梁形成若干节点的横向限位连接；

进一步，所述支撑杆一端与主梁固定连接，另一端与水平拉索活动连接；

进一步，所述拱座下方固定连接有扩大基础，所述水平拉索锚固于扩大基础；

进一步，所述水平拉索为柔性索且平行主梁设置，并以可沿纵桥向移动的方式与支撑杆活动连接；

进一步，所述支撑杆设置有与水平拉索滑动连接的环形件，所述环形件套接于水平拉索；

进一步，所述环形件与水平拉索之间设置有滑套；

进一步，所述滑套包括固定设置于环形件内侧壁的内滑套以及固定设置于水平拉索表面的与内滑套相对应的外滑套，所述内滑套和外滑套可沿纵桥向相对滑动；

进一步，所述支撑杆在水平向和竖直向形成位于水平拉索与主梁之间的若干个三角形支撑结构，且三角形支撑结构在水平向两两连接；

进一步，所述三角形支撑结构在水平面由连接同一环形件的边支撑杆Ⅰ、中支撑杆Ⅱ、边支撑杆Ⅲ组成，所述中支撑杆Ⅱ与桥面系主梁的连接点与边支撑杆Ⅰ和边支撑杆Ⅲ与桥面系主梁的连接点不在同一水平线；

进一步，所述拱肋为两条，两条拱肋之间设置有若干个等间距分布的横撑。

本发明的有益效果是：本发明公开的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，在不需要增加桥面宽度及主梁材料用量的情况下，不仅可以增加主梁横向刚度、降低横向振幅，而且能减小基础水平推力，减少基础开挖和材料用量，形式合理、材料利用率高、施工方便快捷。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的下承式拱桥结构示意图；

图2为图1的梁底端部透视图；

图3为图1A的放大结构示意图；

图4为图3的放大结构分解示意图。

具体实施方式

图1为本发明的下承式拱桥结构示意图；图2为图1的梁底端部透视图；图3为图1A的放大结构示意图；图4为图3的放大结构分解示意图；如图所示：本实施例的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，包括拱肋5、拱座7、主梁1、连接拱肋5和主梁1的吊索6，，所述主梁水平两侧沿纵桥向张拉设置有水平拉索，所述主梁1与水平拉索2之间设置有支撑杆3，所述水平拉索2通过支撑杆3与主梁1形成若干节点的横向限位连接；拱座是拱肋和下面扩大基础之间的过渡构造，水平拉索2和主梁通过若干个支撑杆3沿横桥向连接水平拉索2和主梁1，形成若干节点横向限位连接，通过被张拉后紧绷的水平拉索2和支撑杆3为主梁提供横向稳定力和约束作用，并降低横向变形和振幅，限制主梁1的横向变形，以此增加主梁1的横桥向抗弯刚度，同时又限制水平拉索2产生的变形和振动。主梁1两侧的水平拉索2具有相同的直径和相同的拉力。

本实施例中，所述支撑杆3一端与主梁1固定连接，另一端与水平拉索2活动连接；支撑杆3与水平拉索2活动连接是指支撑杆3与水平拉索2之间连接后可相互活动，是相对于固定连接的活动连接，是连接关系下的“活动”，当桥梁在外荷载作用下发生较大的横向变形和振幅导致发生横向位移的时候，紧绷的水平拉索2通过支撑杆3提供与主梁位移方向相反的反弹力，以限制主梁的横向变形。而这种活动连接又可避免支撑杆3与水平拉索2之间因应力集中导致的磨损或损害。而支撑杆3与主梁1必须固定连接，便于具有足够的结构刚度。支撑杆3可采用现有的固定方式与桥面系主梁1固定，例如焊接等。水平拉索2与支撑杆3之间可以采用固定连接的方式，只是该方式可能会造成应力集中和磨损。

本实施例中，所述拱座7下方固定连接有扩大基础8

所述水平拉索锚固于扩大基础8；主拱采用拱肋5横桥向内倾的提篮拱，拱脚处设置拱座7，拱座7直接与扩大基础8连接，主梁1仅承受弯矩，不参与承担拱肋5产生的水平推力，主梁的竖向刚度主要由吊索6提供。拱肋5产生的水平推力一部分由扩大基础8承担，另外一部分由纵向水平拉索2承担，从而减小扩大基础8的水平推力。

本实施例中，所述水平拉索2为柔性索且平行主梁1设置，并以可沿纵桥向移动的方式与支撑杆3活动连接；水平拉索2采用直线，平行于主梁1两侧，与主梁1的边缘距离相等。也就是说，由于支撑杆3与主梁1固定连接，那么支撑杆3的位置是固定的，因此，水平拉索2与支撑杆3在连接状态下水平拉索2可以沿纵桥向移动，因此，在主梁1受荷载产生横向变形情况下，与桥梁固定的支撑杆3与水平拉索2之间产生相互位移。

本实施例中，所述支撑杆3设置有与水平拉索2滑动连接的环形件4，所述环形件4套接于水平拉索2；环形件4沿水平拉索2等间距分布，环形件4可采用可拆卸的方式与水平拉索2连接，例如螺栓连接等方式，环形件4亦可以固定于水平拉索2上。采用环形件4结构简单，也便于支撑杆3和水平拉索2产生相对位移。

本实施例中，所述环形件4与水平拉索2之间设置有滑套；滑套的设置便于环形件4与水平拉索2在受力情况下产生相对位移，为了适应环形件4的结构，内滑套一般为弧形板并与环形件4的内壁相适应。

本实施例中，所述滑套包括固定设置于环形件4内侧壁的内滑套41以及固定设置于水平拉索2表面的与内滑套41相对应的外滑套21，所述内滑套41和外滑套21可沿纵桥向相对滑动；内滑套41固定于环形件4内侧壁，外滑套21固定于水平拉索2，不但有利于与桥面系主梁1之间力的传递在桥面系主梁1受荷载作用力的情况下，产生反弹力以降低桥面系主梁1横向变形和振幅，减少环形件4与水平拉索2之间的摩擦阻力，还可以避免环形件4与水平拉索2之间的磨损。水平拉索2的外径应略小于环形件4的内径，在水平拉索2在与环形件4的内滑套41相接触的范围设有外滑套21。

本实施例中，所述支撑杆3在水平向和竖直向形成位于水平拉索2与桥面系主梁1之间的若干个三角形支撑结构，且三角形支撑结构在水平向两两连接；也就是说支撑杆3与水平拉索2之间的连接节点所形成的是稳定的三角形结构，即在桥面系主梁1的水平面方向具有若干个因支撑杆3相互连接形成的三角形结构，且在竖直方向与桥面系主梁1和水平拉索2连接的支撑杆3之间同样形成三角形结构，这样的结构更稳定，能更好的为桥面系主梁1提供横向稳定力和约束作用。

本实施例中，所述三角形支撑结构在水平面由连接同一环形件4的边支撑杆Ⅰ31、中支撑杆Ⅱ33、边支撑杆Ⅲ32组成，所述中支撑杆Ⅱ33与桥面系主梁1的连接点与边支撑杆Ⅰ31和边支撑杆Ⅲ32与桥面系主梁1的连接点不在同一水平线；如图所示，对于A处的环形件4来说，边支撑杆Ⅰ31、中支撑杆Ⅱ33、边支撑杆Ⅲ32共同连接于环形件4所形成的三角形支撑结构中边支撑杆Ⅰ31与边支撑杆Ⅲ32分别作为三角形的边长，边支撑杆Ⅰ31与边支撑杆Ⅲ32与桥面系主梁1的连接点位于同一水平线，中支撑杆3Ⅱ与桥面系主梁1的连接点与边支撑杆Ⅰ31与边支撑杆Ⅲ32与桥面系主梁1的连接点不在同一水平线，而边支撑杆Ⅰ31与边支撑杆Ⅲ32又与相邻的三角形支撑结构的作为边长的支撑杆3连接，因此，在桥面系主梁1的竖直方向，边支撑杆Ⅰ31、边支撑杆Ⅲ32分别与中支撑杆Ⅱ33在竖直方向形成三角形结构。而每个环形件4都连接三根支撑杆3，相邻环形件4的支撑杆3相互连接，这样的结构更稳定。

本实施例中，所述水平拉索2为柔性拉索，支撑杆3为刚性构件；所述环形件4采用螺母和螺杆连接固定，结构简单，方便实用，且结构强度高，稳定性好。

本实施例中，所述拱肋5为两条，两条拱肋5之间设置有横撑9，以保证主拱自身稳定性。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：包括拱肋、拱座、主梁、连接拱肋和主梁的吊索，所述主梁两侧沿纵桥向张拉设置有水平拉索，所述主梁与水平拉索之间设置有支撑杆，所述水平拉索通过支撑杆与主梁形成若干节点的横向限位连接。

2.根据权利要求1所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述支撑杆一端与主梁固定连接，另一端与水平拉索活动连接。

3.根据权利要求2所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述拱座下方固定连接有扩大基础，，所述水平拉索锚固于扩大基础。

4.根据权利要求3所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述水平拉索为柔性索且平行主梁设置，并以可沿纵桥向移动的方式与支撑杆活动连接。

5.根据权利要求4所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述支撑杆设置有与水平拉索滑动连接的环形件，所述环形件套接于水平拉索。

6.根据权利要求5所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述环形件与水平拉索之间设置有滑套。

7.根据权利要求6所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述滑套包括固定设置于环形件内侧壁的内滑套以及固定设置于水平拉索表面的与内滑套相对应的外滑套，所述内滑套和外滑套可沿纵桥向相对滑动。

8.根据权利要求7所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述支撑杆在水平向和竖直向形成位于水平拉索与桥面系主梁之间的若干个三角形支撑结构，且三角形支撑结构在水平向两两连接。

9.根据权利要求8所述的增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述三角形支撑结构在水平面由连接同一环形件的边支撑杆Ⅰ、中支撑杆Ⅱ、边支撑杆Ⅲ组成，所述中支撑杆Ⅱ与桥面系主梁的连接点与边支撑杆Ⅰ和边支撑杆Ⅲ与桥面系主梁的连接点不在同一水平线。

10.根据权利要求1所述增加主梁横向刚度并减小基础水平推力的下承式拱桥，其特征在于：所述拱肋为两条，两条拱肋之间设置有若干个等间距分布的横撑。

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