CN111101433A - 拱桥系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拱桥系统，包括桥面结构；桥墩结构包括第一桥墩、第二桥墩和第三桥墩；拱肋结构包括第一拱肋和第二拱肋，第一拱肋的一端设于第一桥墩、并位于桥面结构以下，第二拱肋的一端设于第三桥墩、并位于桥面结构以下，第一拱肋的另一端和第二拱肋的另一端均设于第二桥墩、并与桥面结构的位置对应；斜撑结构包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑的两端分别支撑于第一桥墩和桥面结构，第二斜撑的两端分别支撑于第三桥墩和桥面结构。第一拱肋和第二拱肋在第二桥墩位置形成下承式拱桥结构，第一拱肋在第一桥墩对应位置形成中承式拱桥结构，第二拱肋在第三桥墩对应位置形成中承式拱桥结构，解决了单纯中承式拱桥的拱脚结构受力不均问题。

Description

拱桥系统

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，特别是涉及一种拱桥系统。

背景技术

拱桥是指在竖向平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁。拱桥根据桥面与拱肋的相对位置关系，分为上承式、中承式和下承式三种不同的拱桥结构。

然而，对于拱桥来说，若中间两跨为主跨，主跨与边跨较大时，拱脚容易出现受力不均的情况，不仅对桥墩不利，而且使整体的桥结构稳定性变差。

发明内容

基于此，有必要提供一种拱桥系统；该拱桥系统的拱脚受力相对均匀，且结构稳定性好。

其技术方案如下：

一种拱桥系统，包括桥面结构；桥墩结构，桥墩结构包括第一桥墩、第二桥墩和第三桥墩；拱肋结构，拱肋结构包括第一拱肋和第二拱肋，桥面结构支撑于第一拱肋和第二拱肋，第一拱肋的一端设于第一桥墩、并位于桥面结构以下，第二拱肋的一端设于第三桥墩、并位于桥面结构以下，第一拱肋的另一端和第二拱肋的另一端均设于第二桥墩、并与桥面结构的位置对应；及斜撑结构，斜撑结构包括第一斜撑和第二斜撑，第一斜撑的两端分别支撑于第一桥墩和桥面结构，第二斜撑的两端分别支撑于第三桥墩和桥面结构。

上述拱桥系统，第一拱肋和第二拱肋形成两个拱肋体系，分别对应中间较大的两跨，第一拱肋和第二拱肋在第二桥墩的位置形成下承式拱桥结构，第一拱肋在第一桥墩对应位置形成中承式拱桥结构，第二拱肋在第三桥墩对应位置形成中承式拱桥结构，解决了单纯中承式拱桥的拱脚结构受力不均的问题，使整体的拱桥结构稳定性更好。

下面进一步对技术方案进行说明：

在其中一个实施例中，拱桥系统还包括第一网架结构，第一拱肋设有两个，第一网架结构连接于两个第一拱肋之间；

拱桥系统还包括第二网架结构，第二拱肋设有两个，第二网架结构连接于两个第二拱肋之间。

在其中一个实施例中，第一网架结构包括第一杆，第一杆设有多个、并交错连接形成网状结构；

第二网架结构包括第二杆，第二杆设有多个、并交错连接形成网状结构。

在其中一个实施例中，拱桥系统还包括吊杆结构，吊杆结构包括第一中吊杆和第二中吊杆，第一中吊杆的两端分别连接于第一网架结构的中部和桥面结构的中部，第二中吊杆的两端分别连接于第二网架结构的中部和桥面结构的中部。

在其中一个实施例中，吊杆结构还包括第一边吊杆和第二边吊杆，第一边吊杆的两端分别连接于第一拱肋和桥面结构，第二边吊杆的两端分别连接于第二拱肋和桥面结构。

在其中一个实施例中，第一桥墩、第二桥墩和第三桥墩均设有两个，第一拱肋的两端分别设于对应的第一桥墩和第二桥墩，第二拱肋的两端分别设于对应的第三桥墩和第二桥墩；

桥墩结构还包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，第一横梁的两端分别支撑在对应的第一桥墩上，第二横梁的两端分别支撑在对应的第二桥墩上，第三横梁的两端分别支撑在对应的第三桥墩上。

在其中一个实施例中，第一拱肋的一端和第一斜撑的一端相交、并形成第一拱脚结构，第二拱肋的一端和第二斜撑的一端相交、并形成第二拱脚结构，第一拱肋的另一端和第二拱肋的另一端相交、并形成第三拱脚结构，桥墩结构还包括第一滑动支座、第二滑动支座和固定支座；

第一滑动支座设于第一桥墩，第一拱脚结构设于第一滑动支座；

第二滑动支座设于第三桥墩，第二拱脚结构设于第二滑动支座；

固定支座设于第二桥墩，第三拱脚结构设于固定支座。

在其中一个实施例中，桥墩系统还包括辅助桥墩，辅助桥墩设有至少一个、并用于支撑桥面结构；

桥墩结构还包括至少一个第三滑动支座，第三滑动支座设于辅助桥墩和桥面结构之间。

在其中一个实施例中，桥面结构包括纵梁和桥面横梁，纵梁呈间隔设有两个，桥面横梁的两端支撑于纵梁之间。

在其中一个实施例中，拱桥系统还包括配重结构，桥面结构具有第一配重位和第二配重位，第一配重位与第一斜撑的支撑位置对应，第二配重位与第二斜撑的支撑位置对应，第一配重位和第二配重位均设有配重结构。

附图说明

图1为实施例中拱桥系统的整体正视图；

图2为图1实施例中拱桥系统的俯视图；

图3为图1实施例中的A-A视角结构图；

图4为图1实施例中的B-B视角结构图；

图5为图1中第一拱肋和第一斜撑结构图。

附图标注说明：

100、桥面结构；111、边纵梁；112、中纵梁；120、桥面横梁；131、第一配重位；132、第二配重位；210、第一桥墩；220、第二桥墩；230、第三桥墩；240、辅助桥墩；250、第一横梁；310、第一拱肋；320、第二拱肋；331、第一拱脚结构；332、第二拱脚结构；333、第三拱脚结构；341、第一滑动支座；342、第二滑动支座；343、第三滑动支座；344、固定支座；410、第一斜撑；420、第二斜撑；510、第一网架结构；520、第二网架结构；610、第一中吊杆；620、第一边吊杆；630、第二边吊杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明：

需要说明的是，文中所称元件与另一个元件“固定”时，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与另一个元件“连接”时，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。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

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方式的目的，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。

请参照图1至图5，一种拱桥系统，包括桥面结构100；桥墩结构，桥墩结构包括第一桥墩210、第二桥墩220和第三桥墩230；拱肋结构，拱肋结构包括第一拱肋310和第二拱肋320，桥面结构100支撑于第一拱肋310和第二拱肋320，第一拱肋310的一端设于第一桥墩210、并位于桥面结构100以下，第二拱肋320的一端设于第三桥墩230、并位于桥面结构100以下，第一拱肋310的另一端和第二拱肋320的另一端均设于第二桥墩220、并与桥面结构100的位置对应；及斜撑结构，斜撑结构包括第一斜撑410和第二斜撑420，第一斜撑410的两端分别支撑于第一桥墩210和桥面结构100，第二斜撑420的两端分别支撑于第三桥墩230和桥面结构100。

该拱桥系统，第一拱肋310和第二拱肋320形成两个拱肋体系，分别对应中间较大的两跨，第一拱肋310和第二拱肋320在第二桥墩220的位置形成下承式拱桥结构，第一拱肋310在第一桥墩210对应位置形成中承式拱桥结构，第二拱肋320在第三桥墩230对应位置形成中承式拱桥结构，解决了单纯中承式拱桥的拱脚结构受力不均的问题，使整体的拱桥结构稳定性更好。

需要说明的是，拱脚是指拱的端部，也即拱肋用于与桥墩或对应结构进行对接的端部结构；斜撑为本领域技术人员知悉的技术术语，指倾斜设置的撑杆或撑柱；桥面结构100为拱桥的桥面，桥墩结构是为满足对桥面结构100及拱肋结构等的支持而设置的支撑基础，本领域技术人员可根据实际需要进行桥面及桥墩的设计、选用和布置，这里不再赘述。

常规的拱桥结构，当中间两跨为主跨，主跨与边跨较大时，如图1所示，第二桥墩220对应的拱脚位置(中拱脚)分配的竖向力将明显大于第一桥墩210和第三桥墩230对应的拱脚位置(边拱脚)分配的竖向力，尤其是当发生地质变动时(如强震作用下)，这种受力不均将带来极大的安全隐患。

本实施例中，两个主跨分别对应第一拱肋310和第二拱肋320，第一拱肋310和第二拱肋320在中拱脚位置与桥面结构100形成下承式拱桥结构，第一拱肋310和第二拱肋320还分别在对应侧的边拱脚位置形成中承式拱桥结构，这种复合式拱桥结构不仅有效保证了不同拱脚位置的受力均衡性，而且还提升了整个拱桥系统的结构稳定性。

如图1所示，第一桥墩210和第三桥墩230的高度相当或相当，使得对应的第一拱肋310的一端(对应的边拱脚)和第二拱肋320的一端(对应的边拱脚)的设置高度相当，第二桥墩220的高度大于第一桥墩210的高度，使得第一拱肋310的另一端和第二拱肋320的另一端对应的中拱脚的设置高度高于边拱脚的设置高度，不再赘述。

请参照图1至图5，拱桥系统还包括第一网架结构510，第一拱肋310设有两个，第一网架结构510连接于两个第一拱肋310之间。

拱桥系统还包括第二网架结构520，第二拱肋320设有两个，第二网架结构520连接于两个第二拱肋320之间。

第一网架结构510可以采用造型轻巧、通透、外形美观，并具有一定刚度的网架结构，将其布设在第一拱肋310之间，提升了拱肋的横向稳定性，在相同情况下，若桥面较宽，则相比常规的中承式拱桥结构，高度可以更小，而同样满足受力等建筑要求；第二网架结构520同理，这里不再赘述。

请参照图1至图5，第一网架结构510包括第一杆，第一杆设有多个、并交错连接形成网状结构。

第二网架结构520包括第二杆，第二杆设有多个、并交错连接形成网状结构。

第一杆和第二杆可以均是钢材质制作而成的杆件，多个第一杆/第二杆呈规律的交汇成X形，从而形成网状结构，交汇点可以采用全焊接连接的方式进行加工；另外，第一杆和第二杆可以呈钢材质箱型截面设置，不再赘述。

请参照图3，拱桥系统还包括吊杆结构，吊杆结构包括第一中吊杆610和第二中吊杆，第一中吊杆610的两端分别连接于第一网架结构510的中部和桥面结构100的中部，第二中吊杆的两端分别连接于第二网架结构520的中部和桥面结构100的中部。

第一中吊杆610的两端连接于第一网架结构510的中部和桥面结构100的中部，相应地，第二中吊杆的两端连接于第二网架结构520的中部和桥面结构100的中部，一方面，提升了第一网架结构510和第二网架结构520的支撑力，另一方面，也起到了对路面结构的支撑作用；当然，第一中吊杆610和第二中吊杆均可以设有不止一个，这里不再赘述。

请参照图1，吊杆结构还包括第一边吊杆620和第二边吊杆630，第一边吊杆620的两端分别连接于第一拱肋310和桥面结构100，第二边吊杆630的两端分别连接于第二拱肋320和桥面结构100。

第一边吊杆620呈间隔设有多个，第二边吊杆630同样呈间隔设有多个，第一中吊杆610、第二中吊杆、第一边吊杆620和第二边吊杆630的设置，使得桥面结构100上的竖向载荷通过第一拱肋310/第二拱肋320另一端与路面结构的连接位置(拱梁连接位)，以及第一中吊杆610/第二中吊杆、第一边吊杆620/第二边吊杆630等传递至第一拱肋310/第二拱肋320，第一拱肋310/第二拱肋320的轴力再通过拱梁连接位和第一斜撑410/第二斜撑420以及桥面结构100的相应位置传递至路面结构的边纵梁111，并进一步通过桥面横梁120传递给中纵梁112，不再赘述。

进一步地，第一中吊杆610和第一网架结构510的连接可以采用吊耳的形式进行连接；第二中吊杆和第二网架结构520的连接可以采用吊耳的形式进行连接；第一边吊杆620和桥面结构100(对应位置的边纵梁111)的连接可以采用锚箱或吊耳的形式进行连接；第二边吊杆630和桥面结构100(对应位置的边纵梁111)的连接可以采用锚箱或吊耳的形式进行连接，不再赘述。

请参照图3和图4，第一桥墩210、第二桥墩220和第三桥墩230均设有两个，第一拱肋310的两端分别设于对应的第一桥墩210和第二桥墩220，第二拱肋320的两端分别设于对应的第三桥墩230和第二桥墩220。

桥墩结构还包括第一横梁250、第二横梁和第三横梁，第一横梁250的两端分别支撑在对应的第一桥墩210上，第二横梁的两端分别支撑在对应的第二桥墩220上，第三横梁的两端分别支撑在对应的第三桥墩230上。

第一桥墩210、第二桥墩220和第三桥墩230均呈对设置，以提供更好的基础支撑，第一拱肋310的两端和第二拱肋320的两端分别对应于相应的桥墩。

如图3所示，根据实际的需要，可以设置第二横梁，第二横梁的两端支撑在对应的两个第二桥墩220上，具体布置时，相应的第二斜撑420和第一拱肋310、第二拱肋320的端部可以与第二横梁的相应位置进行连接和固定；第一横梁250和第三横梁可根据实际需要同理设置，不再赘述。

请参照图1至图3，第一拱肋310的一端和第一斜撑410的一端相交、并形成第一拱脚结构331，第二拱肋320的一端和第二斜撑420的一端相交、并形成第二拱脚结构332，第一拱肋310的另一端和第二拱肋320的另一端相交、并形成第三拱脚结构333，桥墩结构还包括第一滑动支座341、第二滑动支座342和固定支座344。而在具体布置时：

第一滑动支座341设于第一桥墩210，第一拱脚结构331设于第一滑动支座341；

第二滑动支座342设于第三桥墩230，第二拱脚结构332设于第二滑动支座342；

固定支座344设于第二桥墩220，第三拱脚结构333设于固定支座344。

传统的中承式拱桥结构，桥墩的墩柱与拱桥之间的连接均采用固结连接的方式进行，本实施例采用固定支座344和滑动支座的连接方式，使得对应的拱脚对桥墩(基础)不产生水平力，可以根据实际的地质结构选择和设计减隔震结构，一方面提供了更多的设计余地，另一方面，若设计减震结构，则可以减少地震对桥墩(基础)的破坏作用。

进一步地，滑动支座为纵向滑动支座，固定支座344为纵向固定支座344，不再赘述。

请参照图1，桥墩系统还包括辅助桥墩240，辅助桥墩240设有至少一个、并用于支撑桥面结构100。

另外，桥墩结构还包括至少一个第三滑动支座343，第三滑动支座343设于辅助桥墩240和桥面结构100之间。

如图1所示，辅助桥墩240可以设有4个，分布在两个主跨的左右侧，以起到对桥面结构100的支撑作用，不再赘述。

请参照图3和图4，桥面结构100包括纵梁和桥面横梁120，纵梁呈间隔设有两个，桥面横梁120的两端支撑于纵梁之间。

纵梁和桥面横梁120均设有多个，纵梁沿桥面的长度方向布置，桥面横梁120的两端支撑于纵梁之间，以形成路面架构。

请参照图3和图4，纵梁包括边纵梁111和中纵梁112，边纵梁111指位于桥面的两侧的纵梁，中纵梁112指位于桥面的中部的纵梁，边纵梁111在桥面的两侧位置均设置，中纵梁112在桥面的中部呈间隔设有两个(第一中吊杆610和第二中吊杆对应设在两个中纵梁112之间)，桥面横梁120也对应设有多个，桥面横梁120的两端分别支撑在对应的边纵梁111和中纵梁112之间(如图3和图4所示)。

桥面较宽的时候，在边纵梁111之间进一步设置中纵梁112，边纵梁111、中纵梁112以及桥面横梁120共同组成桥面的基础构架；第一网架结构510还与桥面结构100(具体的，与对应的桥面横梁120连接)之间设置第一中吊杆610，第二网架结构520还与桥面结构100(具体地，与对应的桥面横梁120连接)之间设置第二中吊杆，从而减小桥面结构100的横向受力。

当然，根据实际的需要，在设计和后期施工过程中，还可以在桥面结构100上布置相应的绿化带、排水系统等等，以满足实际的需要，这里不再赘述。

在一个实施例中，拱桥系统还包括配重结构，桥面结构100具有第一配重位131和第二配重位132，第一配重位131与第一斜撑410的支撑位置对应，第二配重位132与第二斜撑420的支撑位置对应，第一配重位131和第二配重位132均设有配重结构。

请参照图1和图2，第一斜撑410与桥面结构100对应的边纵梁111支撑位置，容易产生较大的竖向剪力和负弯矩，因此，在该位置(也即第一配重位131)设置配重结构，如配重块或结合其他的设置进行布置形成配重结构，来改善该处受力较大的状况；第二配重位132设置配重结构同理，这里不再赘述。

在一个实施例中，两个第一斜撑410所在位置对应的边纵梁111和中纵梁112内还设置有纵向柔性系杆，以分担或抵消恒载产生的水平推力，分担边纵梁111和中纵梁112的水平拉力，同时还可以减小因第一拱脚结构331和第二拱脚结构332纵向滑移引起的附加应力。

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 (10)

1.一种拱桥系统，其特征在于，包括：

桥面结构；

桥墩结构，所述桥墩结构包括第一桥墩、第二桥墩和第三桥墩；

拱肋结构，所述拱肋结构包括第一拱肋和第二拱肋，所述桥面结构支撑于所述第一拱肋和所述第二拱肋，所述第一拱肋的一端设于所述第一桥墩、并位于所述桥面结构以下，所述第二拱肋的一端设于所述第三桥墩、并位于所述桥面结构以下，所述第一拱肋的另一端和所述第二拱肋的另一端均设于所述第二桥墩、并与所述桥面结构的位置对应；及

斜撑结构，所述斜撑结构包括第一斜撑和第二斜撑，所述第一斜撑的两端分别支撑于所述第一桥墩和所述桥面结构，所述第二斜撑的两端分别支撑于所述第三桥墩和所述桥面结构。

2.根据权利要求1所述的拱桥系统，其特征在于，所述拱桥系统还包括第一网架结构，所述第一拱肋设有两个，所述第一网架结构连接于两个所述第一拱肋之间；

所述拱桥系统还包括第二网架结构，所述第二拱肋设有两个，所述第二网架结构连接于两个所述第二拱肋之间。

3.根据权利要求2所述的拱桥系统，其特征在于，所述第一网架结构包括第一杆，所述第一杆设有多个、并交错连接形成网状结构；

所述第二网架结构包括第二杆，所述第二杆设有多个、并交错连接形成网状结构。

4.根据权利要求3所述的拱桥系统，其特征在于，所述拱桥系统还包括吊杆结构，所述吊杆结构包括第一中吊杆和第二中吊杆，所述第一中吊杆的两端分别连接于所述第一网架结构的中部和所述桥面结构的中部，所述第二中吊杆的两端分别连接于所述第二网架结构的中部和所述桥面结构的中部。

5.根据权利要求4所述的拱桥系统，其特征在于，所述吊杆结构还包括第一边吊杆和第二边吊杆，所述第一边吊杆的两端分别连接于所述第一拱肋和所述桥面结构，所述第二边吊杆的两端分别连接于所述第二拱肋和所述桥面结构。

6.根据权利要求2所述的拱桥系统，其特征在于，所述第一桥墩、所述第二桥墩和所述第三桥墩均设有两个，所述第一拱肋的两端分别设于对应的所述第一桥墩和所述第二桥墩，所述第二拱肋的两端分别设于对应的所述第三桥墩和所述第二桥墩；

所述桥墩结构还包括第一横梁、第二横梁和第三横梁，所述第一横梁的两端分别支撑在对应的所述第一桥墩上，所述第二横梁的两端分别支撑在对应的所述第二桥墩上，所述第三横梁的两端分别支撑在对应的所述第三桥墩上。

7.根据权利要求1-6任一项所述的拱桥系统，其特征在于，所述第一拱肋的一端和所述第一斜撑的一端相交、并形成第一拱脚结构，所述第二拱肋的一端和所述第二斜撑的一端相交、并形成第二拱脚结构，所述第一拱肋的另一端和所述第二拱肋的另一端相交、并形成第三拱脚结构，所述桥墩结构还包括第一滑动支座、第二滑动支座和固定支座；

所述第一滑动支座设于所述第一桥墩，所述第一拱脚结构设于所述第一滑动支座；

所述第二滑动支座设于所述第三桥墩，所述第二拱脚结构设于所述第二滑动支座；

所述固定支座设于所述第二桥墩，所述第三拱脚结构设于所述固定支座。

8.根据权利要求7所述的拱桥系统，其特征在于，所述桥墩系统还包括辅助桥墩，所述辅助桥墩设有至少一个、并用于支撑所述桥面结构；

所述桥墩结构还包括至少一个第三滑动支座，所述第三滑动支座设于所述辅助桥墩和所述桥面结构之间。

9.根据权利要求1-6任一项所述的拱桥系统，其特征在于，所述桥面结构包括纵梁和桥面横梁，所述纵梁呈间隔设有两个，所述桥面横梁的两端支撑于所述纵梁之间。

10.根据权利要求1-6任一项所述的拱桥系统，其特征在于，所述拱桥系统还包括配重结构，所述桥面结构具有第一配重位和第二配重位，所述第一配重位与所述第一斜撑的支撑位置对应，所述第二配重位与所述第二斜撑的支撑位置对应，所述第一配重位和所述第二配重位均设有所述配重结构。

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