CN111705621A - 一种适用于大跨悬臂浇筑拱桥的轻型化拱上建筑体系 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢筋砼拱桥领域，具体涉及一种适用于大跨悬臂浇筑拱桥的轻型化拱上建筑体系；其中，桥面梁包括组合桥面板和若干个I型梁，I型梁用于支撑组合桥面板；组合桥面板包括钢底板和混凝土，钢底板铺设于I型梁上方，钢底板上设有混凝土；拱上建筑体系包括钢内壳组合结构薄壁箱型立柱、预应力盖梁和上述桥面梁，预应力盖梁下方与立柱固定连接，预应力盖梁上部承接桥面梁，使拱上建筑体系结构整体轻型化，促进跨径进一步发展。

Description

一种适用于大跨悬臂浇筑拱桥的轻型化拱上建筑体系

技术领域

本发明涉及钢筋砼拱桥领域，特别是一种适用于大跨悬臂浇筑拱桥的轻型化拱上建筑体系。

背景技术

国内拱桥悬臂浇筑法从本世纪初四川省西昌至攀枝花高速公路主跨150米白沙沟1号大桥开始使用并得到发展，目前国内已建成的悬臂浇筑拱桥大都在200米左右，截止目前跨径的突破并不大。国内已经建成的悬臂浇筑拱桥除拱圈截面本身尺寸较大外，拱上建筑(拱肋上部结构)重量大也是限制跨度进一步加大的因素。拱桥的拱上建筑主要包含立柱、盖梁和桥面梁。其中，拱上立柱通常采用钢筋混凝土箱型结构、自重大，在大跨径拱桥中，高立柱为减小自重，常在立柱内部设置若干空腔箱室，各箱室之间通过设置隔板横向隔断，隔板中间预留人洞；盖梁通常采用矩形截面、普通钢筋混凝土结构，截面尺寸较大、自重大；同时上部结构桥面梁采用预制小箱梁、预制空心板及预制T梁等形式居多，采用混凝土桥面梁均存在自重大、吊装困难等缺点，影响主拱跨度的进一步加大。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术拱上建筑自重大影响主拱跨度进一步加大的问题，提供一种适用于大跨悬臂浇筑拱桥的轻型化拱上建筑体系，能够实现结构轻型化。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁，包括组合桥面板和若干个I型梁，I型梁用于支撑组合桥面板；组合桥面板包括钢底板和混凝土，钢底板铺设于I型梁上方，钢底板上设有混凝土。

本发明采用I型梁、钢-混凝土组合桥面板技术，结构简单、架设方便、易于维护、耐久性好，减少了桥面梁混凝土浇筑量，30米跨度的钢-砼组合梁重量和吊重相比传统的T梁减少了近30％，可降低工程造价，对于拱桥桥面梁轻型化的应用优势突出。

作为本发明的优选方案，每个I型梁竖向设置，且每个I型梁的长度方向均沿同一方向延伸(即每个I型梁之间相互平行的状态)；相邻两个I型梁之间通过横隔板相连接，利于加强桥面板结构的整体稳定性及承压能力。

作为本发明的优选方案，I型梁沿组合桥面板的横向方向分布，即每个I型梁的长度延伸方向沿桥梁纵向方向设置，方便施工。

作为本发明的优选方案，钢底板为波折形，且波折形的长度方向沿I型梁的分布方向设置。波折形利于粘附填充混凝土，也减少了混凝土浇筑量，使结构更轻型化；与此同时，波折形的长度方向沿I型梁的分布方向设置，使钢底板与I型梁之间有更多的着力点，钢底板的受力性能更好。

作为本发明的优选方案，钢底板包括若干块，每块钢底板连接相邻两个I型梁，且相邻钢底板之间横向留有间隙，供混凝土填充，利于加强桥面板和I型梁之间的联系。

作为本发明的优选方案，混凝土为14～17cm厚的C50钢纤维混凝土，使桥面板高强高性能，结构轻型化。

本发明基于上述桥面梁结构提供一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，包括立柱、预应力盖梁和上述桥面梁，预应力盖梁下方与立柱固定连接，预应力盖梁上部承接桥面梁，使拱上建筑体系结构整体轻型化，促进跨径进一步发展。

作为本发明的优选方案，立柱为钢筋砼箱型结构，立柱内侧设有钢内壳。钢内壳的设置增加了混凝土的抗裂性能、增加截面抗扭刚度，在保证立柱承压能力的前提下可使立柱内部进一步避免设置隔板，也减小了立柱箱室的壁厚；同时，钢内壳可以作为立柱混凝土施工的内模，成型后不用取出，施工方便，实现结构和施工的轻型化。

作为本发明的优选方案，钢内壳通过剪力钉与立柱混凝土连接，增强钢内壳与立柱之间的联系，提高结构强度。

作为本发明的优选方案，钢内壳设有倒角，可有效降低倒角局部应力。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用I型梁、波折型钢-混凝土组合桥面板技术，架设方便、易于维护、耐久性好、可降低工程造价，30米跨度的钢-砼组合梁重量和吊重相比传统的T梁减少了近30％，对于拱桥桥面梁轻型化的应用优势突出。

2、本发明采用钢内壳组合结构薄壁箱型立柱，可有效减轻高立柱的结构自重，相对于常规钢筋混凝土箱型高立柱可减少重量约28％。钢内壳既增加了混凝土的抗裂性能及截面的抗扭刚度，避免了在柱内设置隔板，也减小了立柱箱室的壁厚，同时可以作为立柱混凝土施工的内模，成型后不用取出，施工方便，实现结构和施工轻型化。

3、本发明采用预应力盖梁可大大缩小盖梁截面尺寸、减少混凝土材料用量，砼减少约35％，同时尽量作到正、负弯矩配筋对应，减少普通钢筋用量；轻型化的预应力盖梁减小了立柱传到拱圈的集中力，可使主拱跨度的进一步加大。

附图说明

图1是桥面梁的横截面结构示意图。

图2是图1中A-A向剖视结构示意图。

图3是图2中B-B向剖视结构示意图。

图4是图1中I部放大图。

图5是组合桥面板的纵截面示意图。

图6是波折型钢底板的结构示意图。

图7是拱上建筑体系的立面示意图。

图8是图7中C-C向截面结构示意图(省略了桥面梁)。

图9是图8的侧面结构示意图。

图10是图8中D-D向截面结构示意图。

图标：1-桥面梁；11-I型梁；12-组合桥面板；121-钢底板；122-C50钢纤维混凝土；13-横隔板；2-预应力盖梁；3-立柱；31-钢内壳；32-剪力钉；33-倒角。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁1，如图1-图6，采用钢-砼组合梁，包括组合桥面板12和若干个I型梁11，I型梁11的上部与组合桥面板12固定连接，I型梁11起支撑作用；组合桥面板12包括钢底板121和混凝土122，钢底板121铺设于I型梁11上方，钢底板121上现浇14～17cm厚的C50钢纤维混凝土122。其中，I型梁11采用C50混凝土预制，高1.8m；钢底板121厚1cm，现浇的组合桥面板12高0.18m，桥面梁1总高度1.98m。组合桥面板12表面可进一步铺装7cm厚的沥青混凝土122，并在两侧设置防护栏。

具体地，如图1、2，每个I型梁11竖向设置，且每个I型梁11的长度方向均沿桥面梁1纵向方向延伸，即I型梁11横向分布；相邻两个I型梁11之间通过横隔板13横向连接，利于加强桥面板结构的整体稳定性及承压能力。每个I型梁11可以为整体预制结构，也可以在施工中根据桥面梁设计尺寸由若干个I型梁单元节段组合而成(图3中只标识了桥面梁某小段以示意侧面结构)，以方便施工。

如图5、6，钢底板121为波折形，波折形利于粘附填充混凝土，也减少了混凝土浇筑量，使结构更轻型化；与此同时，波折形的长度方向沿I型梁11的分布方向(即横向)设置，使钢底板121与I型梁11之间有更多的着力点，钢底板121的受力性能更好。

如图4，钢底板121包括若干块，每块钢底板121连接相邻两个I型梁11，且相邻钢底板121之间横向留有间隙，供混凝土填充，利于加强桥面板和I型梁11之间的联系。

采用I型梁、钢-混凝土组合桥面板技术，结构简单、架设方便、易于维护、耐久性好，减少了桥面梁混凝土浇筑量，30米跨度的钢-砼组合梁重量和吊重比对比传统的T梁减少了近30％，可降低工程造价，对于拱桥桥面梁轻型化的应用优势突出。

实施例2

基于实施例1，本实施例提供一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，如图7-图10，包括立柱3、T型断面预应力盖梁2和上述桥面梁1，预应力盖梁2下方与立柱3固定连接，预应力盖梁2上部承接桥面梁1，使拱上建筑体系结构整体轻型化，促进跨径进一步发展。

其中，如图9，预应力盖梁2设计为砼T型断面，按照全预应力控制设计，尽量控制正、负弯矩相近，按施工阶段和运营阶段应力的需要控制进行合理预应力钢束的配置，以确定最优的截面尺寸达到最轻的盖梁重量，实现结构轻型化。

悬臂浇筑砼拱桥随着跨度的加大，拱上立柱的高度也需要加高。在本实施例中，为使高立柱与大跨径拱桥结构适应，对于高度大于40m以上的高立柱，采用钢内壳组合结构薄壁箱型立柱，即将立柱3设计为钢筋砼箱型结构，如图8、图10，立柱3箱室内侧设有薄壁钢内壳31，钢内壳31可通过剪力钉32与立柱3混凝土122连接。其中，钢内壳31厚8mm-10mm，立柱3箱室壁厚30mm；钢内壳31设有30cm(宽)×30cm(高)的倒角33，可有效降低倒角33局部应力。钢内壳的设置既增加了混凝土的抗裂性能、增加截面抗扭刚度，减小了箱室壁厚、避免了在柱内设置隔板，减小立柱混凝土的浇筑重量；同时，钢内壳可以作为立柱混凝土施工的内模，成型后不用取出，施工方便，进一步实现结构和施工的轻型化。

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 (10)

1.一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，包括组合桥面板(12)和若干个I型梁(11)，所述I型梁(11)用于支撑所述组合桥面板(12)；所述组合桥面板(12)包括钢底板(121)和混凝土，所述钢底板(121)铺设于所述I型梁(11)上方，所述钢底板(121)上方设有所述混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，每个所述I型梁(11)竖向设置，且每个所述I型梁(11)的长度方向均沿同一方向延伸；相邻两个所述I型梁(11)之间通过横隔板(13)相连接。

3.根据权利要求2所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，所述I型梁(11)沿所述组合桥面板(13)的横向方向分布。

4.根据权利要求2所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，所述钢底板(121)为波折形，且波折形的长度方向沿所述I型梁(11)的分布方向设置。

5.根据权利要求4所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，所述钢底板(121)包括若干块，每块所述钢底板(121)连接相邻两个所述I型梁(11)，且相邻所述钢底板(121)之间横向留有间隙，供所述混凝土填充。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的桥面梁(1)，其特征在于，所述混凝土为14～17cm厚的C50钢纤维混凝土(122)。

7.一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，其特征在于，包括立柱(3)、预应力盖梁(2)和如权利要求1-6任一项所述的桥面梁(1)，所述预应力盖梁(2)下方与所述立柱(3)固定连接，所述预应力盖梁(2)上部承接所述桥面梁(1)。

8.根据权利要求7所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，其特征在于，所述立柱(3)为钢筋砼箱型结构，所述立柱(3)内侧设有钢内壳(31)。

9.根据权利要求8所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，其特征在于，所述钢内壳(31)通过剪力钉(32)与立柱混凝土连接。

10.根据权利要求8所述的一种适用于大跨悬臂浇筑砼拱桥的拱上建筑体系，其特征在于，所述钢内壳(31)设有倒角(33)。

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