CN110878518A

CN110878518A - 斜拉式拱桥

Info

Publication number: CN110878518A
Application number: CN201911323520.5A
Authority: CN
Inventors: 蒋甫海; 董冰; 方健; 张晨南; 袁胜峰; 许慧峰; 倪健; 王伟; 康迪
Original assignee: Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
Current assignee: Architecture Design and Research Institute of Tongji University Group Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2020-03-13

Abstract

本发明涉及一种斜拉式拱桥，包括：拱桥本体，包括拱肋及所述拱肋两端的拱脚；两个桥塔，分别设于拱肋的两端，桥塔置于同端的所述拱脚上且所述桥塔沿纵桥向向外倾斜；张拉部件，包括分别设于所述拱肋两端上方的上拉索段及设于所述拱肋下方的下穿索段，两根所述上拉索段的一端分别连接至同端的所述桥塔，另一端分别与所述下穿索段的两端连接；支撑部件，两端分别与所述下穿索段和所述拱肋连接，用于支撑所述拱肋。桥塔沿自身的延伸方向对基础产生倾斜向下的压力，该压力的水平分力可以平衡拱肋对拱脚产生的向外的水平推力；两端的桥塔向外倾斜使张拉部件绷紧，张拉部件通过支撑部件对拱肋提供支撑力，该支撑力可以加固桥梁并提高桥梁承载力。

Description

斜拉式拱桥

技术领域

本发明涉及桥梁设计领域，特别是涉及斜拉式拱桥。

背景技术

普通的上承式拱桥包括拱肋及两端拱脚处的基础，其具体为有推力结构，即拱肋对两端拱脚产生推力，该推力主要由拱脚及拱脚处的基础承受。而上承式拱桥受使用条件限制，一般无法设置系杆，因此无法通过张拉的方式平衡或减小拱脚处的推力，这就要求基础本身具有较高的强度和支撑性，建造时需要增大拱脚处基础的规模和体积；此外，随着拱桥跨度的增加和矢跨比的减小，拱肋的刚度越来越小，受力趋于不利容易变形，且承载力下降，因此所需的拱肋截面厚度越来越大，严重影响结构的经济性和美观性。

发明内容

基于此，有必要针对传统上承式拱桥的拱脚承受推力较大，容易变形且承载能力低的问题，提供一种斜拉式拱桥。

一种斜拉式拱桥，包括：

拱桥本体，包括拱肋及所述拱肋两端的拱脚；

两个桥塔，分别设于所述拱肋的两端，所述桥塔置于同端的所述拱脚上且所述桥塔沿纵桥向向外倾斜；

张拉部件，包括分别设于所述拱肋两端上方的上拉索段及设于所述拱肋下方的下穿索段，两根所述上拉索段的一端分别连接至同端的所述桥塔，另一端分别与所述下穿索段的两端连接；

支撑部件，其两端分别与所述下穿索段和所述拱肋连接，用于支撑所述拱肋。

上述斜拉式拱桥，至少具有以下有益的技术效果：

(1)拱肋两端的沿纵桥向向外倾斜的桥塔沿自身的延伸方向对基础产生倾斜向下的压力，该压力的水平分力可以平衡拱肋对拱脚产生的向外的水平推力；由于安装时对张拉部件进行了预应力张紧，并且桥塔自身具有沿纵桥向自然向外倾斜的趋势，两端的桥塔向外倾斜使张拉部件进一步绷紧，张拉部件通过支撑部件对拱肋提供较大的向上支撑力，该支撑力可以抵消一部分拱肋的自重，从而能够降低拱肋对拱脚产生的向下的竖直推力。拱肋对两端拱脚的水平推力和竖直推力降低后，直接降低了拱脚处基础的强度和支撑性要求，从而可以缩小拱脚处基础的建筑规模和体积，降低了施工成本。

(2)张紧的张拉部件通过支撑部件对拱肋提供向上的支撑力，该支撑力可以提升拱肋自身的刚度和改善拱肋的受力情况，降低发生形变的可能性；同时该向上的支撑力也辅助提升了拱肋的承载能力。整体上达到加固桥梁并提高桥梁承载力的效果，即使拱桥跨度增加或矢跨比减小也不需要设计较大的拱肋截面厚度，降低了施工成本，也能保证桥梁整体的美观。

在其中一个实施例中，所述上拉索段与所述下穿索段的连接点位于所述拱肋内部。

在其中一个实施例中，所述支撑部件包括沿纵桥向分布设置的多根支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接至所述下穿索段和所述拱肋。

在其中一个实施例中，所述支撑杆竖直设置。

在其中一个实施例中，所述张拉部件还包括两个背索组件，分别设于两个所述桥塔背对所述拱肋的一侧，所述背索组件一端固定于所述桥塔，另一端固定于地面。

在其中一个实施例中，所述背索组件包括背索和地锚，所述地锚固定于地面，所述背索一端与所述地锚连接，另一端连接至所述桥塔背对所述拱肋的一侧表面。

在其中一个实施例中，所述桥塔包括横桥向对称设置的两个塔体，两个所述塔体分别另一桥塔同侧的塔体通过所述张拉部件连接。

在其中一个实施例中，两个所述塔体分别向所述拱肋的横桥向的外侧倾斜。

在其中一个实施例中，所述拱桥本体和所述桥塔为钢结构、混凝土体或钢结构与混凝土体的组合结构中的一种。

在其中一个实施例中，所述上拉索段、所述下穿索段为钢丝或钢绞线。

在其中一个实施例中，所述拱脚固定于桩基础或扩大基础上。

附图说明

图1为本发明一实施例提供斜拉式拱桥的主视图；

图2为图1提供斜拉式拱桥的俯视图。

图中，100、拱桥本体，110、拱肋，120、拱脚，

200、桥塔，210、塔体，

300、张拉部件，310、上拉索段，320、下穿索段，330、背索组件，331、背索，332、地锚，

400、支撑部件，410、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。本领域普通技术人员将认识到，在不背离由随附的权利要求所限定的本发明的范围的情况下，可以对本文所描述的各种实施例作出变化和改进。此外，为了清楚和简洁起见，可能省略对熟知的功能和构造的描述。

应当理解的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本发明一实施例中，提供一种斜拉式拱桥，包括：

拱桥本体100，包括拱肋110及拱肋110两端的拱脚120；

两个桥塔200，分别设于拱肋110的两端，桥塔200的底部置于同端的拱脚120上且桥塔200沿纵桥向向外倾斜；

张拉部件300，包括分别设于拱肋110两端上方的上拉索段310及设于拱肋110下方的下穿索段320，两根上拉索段310的一端分别连接至同端的桥塔200，另一端分别与下穿索段320的两端连接；

支撑部件400，两端分别与下穿索段320和拱肋110连接，用于支撑拱肋110。

本实施例中，上拉索段310和下穿索段320共同组成张拉部件300，张拉部件300将两端的倾斜的桥塔200连接起来。具体的，上拉索段310和下穿索段320可以如图1所示连接形成张拉部件300；当然，张拉部件300也可以是一根完整的索条，上拉索段310和下穿索段320为张拉部件300上的不同部分。

拱肋110对拱脚120产生的力F可沿水平和竖直方向分解为水平推力F1和竖直推力F2。本实施例中，沿纵桥向向外倾斜的桥塔200沿自身的延伸方向对基础产生倾斜向下的压力P，该压力P可分解为水平分力P1和竖直分力P2，其中水平分力P1可以平衡拱肋110对拱脚120施加的向外的水平推力F1；由于安装时对张拉部件300进行了预应力张紧，并且桥塔200自身具有沿纵桥向自然向外倾斜的趋势，两端的桥塔200同时向外倾斜使张拉部件300进一步充分绷紧，张拉部件300通过支撑部件400对拱肋110提供较大的向上支撑力，该支撑力可以抵消一部分拱肋110的自重，从而能够降低拱肋110对拱脚120产生的向下的竖直推力F2。拱肋110对两端拱脚120的水平推力和竖直推力降低后，直接降低了拱脚120处基础的强度和支撑性要求，从而可以缩小拱脚120处基础的建筑规模和体积，降低了施工成本。

张紧的张拉部件300通过支撑部件400对拱肋110提供向上的支撑力，该支撑力可以提升拱肋110自身的刚度和改善拱肋110的受力情况，降低发生形变的可能性；同时该向上的支撑力也辅助提升了拱肋110的承载能力。整体上达到加固桥梁并提高桥梁承载力的效果，即使拱桥跨度增加或矢跨比减小也不需要设计较大的拱肋110截面厚度，降低了施工成本，也能保证桥梁整体的美观。

参考图1和图2，在一些实施例中，上拉索段310与下穿索段320的连接点位于拱肋110内部，此时张拉部件300下穿和上穿拱肋110的位置设在拱肋110内部，张拉部件300从拱肋110内穿过。

本实施例可以充分利用拱肋110本身的空间穿设张拉部件300，不需要为设置张拉部件300预留多余的空间，节约了空间的同时也方便安装施工。在其他一些实施例中，上拉索段310与下穿索段320的连接点位于拱肋110横桥向的侧边，此时张拉部件300需要占用到拱肋110外侧的空间。

参考图1，在一些实施例中，支撑部件400包括沿纵桥向分布设置的多根支撑杆410，支撑杆410的两端分别连接至下穿索段320和拱肋110。张拉部件300绷紧后，会通过支撑杆410向上顶住拱肋110，该支撑力可以直接抵消一部分拱肋110的自重，从而能够降低拱肋110对拱脚120产生的向下的竖直推力F2；同时该向上的支撑力也可以提升拱肋110的刚度和拱肋110自身的承重能力。优选的，支撑杆410竖直设置，竖直设置的支撑杆410可以将支撑力完全竖向传递至拱肋110，支撑效果更好。

继续参考图1，在一些实施例中，张拉部件300还包括两个背索组件330，分别设于两个桥塔200背对拱肋110的一侧，背索组件330一端固定于桥塔200，另一端固定于地面。背索组件330预紧后可以对桥塔200施加拉力，使桥塔200进一步沿纵桥向向外倾斜，从而充分提升张拉部件300中的张紧力，使得支撑部件400对拱肋110的向上支撑力更大。

在一些实施例中，背索组件330包括背索331和地锚332，地锚332固定于地面，背索331一端与地锚332连接，另一端连接至桥塔200背对拱肋110的一侧表面。地锚332具有较强的锚固力，使背索331可以通过地锚332更牢固地固定在地面上，保证安装状态的稳定。

在其他一些实施例中，背索组件330还可以采用其他结构，例如可以是并排布置的多根钢索，此处不作限制。

在一些实施例中，桥塔200包括横桥向对称设置的两个塔体210，两个塔体210分别与拱肋110另一端的同侧塔体210通过张拉部件300连接。横桥向对称设置的两个塔体210结构稳固，相较于单一的塔体210来说结构稳定性更强。

优选的，参考图2，塔体210向拱肋110的横桥向外侧倾斜。张拉部件300也向拱肋110的横桥向外侧倾斜，增大了张拉部件300横桥向的宽度，从而增大了支撑部件400支撑拱肋110的面积，可以为拱肋110提供更稳定的支撑以及更好地改善拱肋110自身的受力情况，使桥梁抵抗形变和承受载荷的能力更强。

当然，在其他一些实施例中，塔体210也可以在拱肋110的横桥向保持直立，此处不作限制。

优选的，拱桥本体100和桥塔200为钢结构、混凝土体或钢结构与混凝土体的组合结构中的一种。采用上述材质构造的拱肋110和桥塔200具有较好的稳定性和使用耐久性，可以在一定程度上提升桥梁的使用寿命。

在一些实施例中，上拉索段310、下穿索段320为钢丝或钢绞线。钢丝或钢绞线具有较高的强度和抗拉性能，可以延长整体的使用寿命。

在一些实施例中，拱脚120固定于基础上。基础为拱脚120提供了固定支撑，在一定程度上可以防止拱脚120沿地面滑移，提升了拱桥的使用安全性。优选的，基础为桩基础或扩大基础。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种斜拉式拱桥，其特征在于，包括：

拱桥本体，包括拱肋及所述拱肋两端的拱脚；

2.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述上拉索段与所述下穿索段的连接点位于所述拱肋内部。

3.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述支撑部件包括沿纵桥向分布设置的多根支撑杆，所述支撑杆的两端分别连接至所述下穿索段和所述拱肋。

4.根据权利要求3所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述支撑杆竖直设置。

5.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述张拉部件还包括两个背索组件，分别设于两个所述桥塔背对所述拱肋的一侧，所述背索组件一端固定于所述桥塔，另一端固定于地面。

6.根据权利要求5所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述背索组件包括背索和地锚，所述地锚固定于地面，所述背索一端与所述地锚连接，另一端连接至所述桥塔背对所述拱肋的一侧表面。

7.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述桥塔包括横桥向对称设置的两个塔体，两个所述塔体分别另一桥塔同侧的塔体通过所述张拉部件连接。

8.根据权利要求7所述的斜拉式拱桥，其特征在于，两个所述塔体分别向所述拱肋的横桥向的外侧倾斜。

9.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述拱桥本体和所述桥塔为钢结构、混凝土体或钢结构与混凝土体的组合结构中的一种。

10.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述上拉索段、所述下穿索段为钢丝或钢绞线。

11.根据权利要求1所述的斜拉式拱桥，其特征在于，所述拱脚固定于桩基础或扩大基础上。