CN111705622A - 一种自复位装配式预制混凝土拱桥 - Google Patents

Abstract

一种自复位装配式预制混凝土拱桥，包括至少两个拱梁组件和多个间隔搭设在拱梁组件之间的拱桥板，所述拱梁组件采用预制钢筋混凝土结构，包括多个中部预制段和设置在两端的端部预制段，各预制段之间通过预应力筋拉结，同时在各预制段的端部设置钢板护套。本发明提出的上述拱桥结构，在地震或车辆等荷载作用下实现自复位，大大提高了施工效率和施工质量，抗震性能优越。

Description

一种自复位装配式预制混凝土拱桥

技术领域

本发明涉及桥梁结构领域，尤其涉及一种自复位装配式预制混凝土拱桥。

背景技术

拱桥指的是在竖直平面内以拱作为结构主要承重构件的桥梁，拱桥上拱圈截面只受轴向压力而无弯矩和剪力作用，具有跨越能力大、耐久性好，外形美观，构造简单，易于掌握等优点。

拱桥是我国最常用的一种桥梁型式，其式样之多，数量之大，为各种桥型之冠，特别是公路桥梁，据不完全统计，我国的公路桥中7％为拱桥。

目前，按建筑材料的不同拱桥可以分为石拱桥、混凝土拱桥、钢拱桥。石拱桥自重大，跨越能力有限，且石料的开采、加工河砌筑均需要较多的劳动力，且工期较长。

混凝土拱桥需要现场制模、绑扎钢筋、浇筑混凝土，工期长，施工质量难以保障，尤其对现场施工工人的技术要求非常高。钢拱桥结构复杂，对地基要求高，造价高，且维护费用高。此外，石拱桥和混凝土拱桥抗震性能差，在地震力的作用下往往出现不可逆的破坏。

综上，基于上述存在的众多技术缺陷，现在急需一种施工速度快，质量保证，抗震性能好的拱桥结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在地震力或车辆荷载等作用下能够实现自复位功能的装配式预制混凝土拱桥，其具有抗震性能优越，施工速度快，质量保证等优点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自复位装配式预制混凝土拱桥，包括至少两个拱梁组件和多个间隔搭设在拱梁组件之间的拱桥板；

所述拱梁组件采用预制钢筋混凝土结构，包括多个中部预制段和设置在两端的端部预制段；

所述中部预制段和端部预制段内沿拱轴向在拱径向上下同一高度位置均设置有上下两排孔道，所述多个中部预制段和两端的端部预制段在拱轴向串接，所述上下两排孔道分别在拱梁组件内彼此连通形成拱形上下两排预应力筋穿孔，所述上下两排预应力筋穿孔内分别穿设上排预应力筋和下排预应力筋；

所述中部预制段和端部预制段在拱桥板设置的位置分别预埋有多个第一竖向套管和多个第二竖向套管，所述拱桥板通过设置在所述第一竖向套管和第二竖向套管内的固定件锁紧连接。

优选的，所述中部预制段包括第一端和第二端，所述第一端的端面为沿拱轴线方向延伸的柱形圆弧凸面，所述第二端的端面为沿拱轴线方向延伸的柱形圆弧凹面；

所述端部预制段包括第三端和第四端，所述第三端为水平支撑座，所述第四端的端面与所述第二端端面结构相同，所述柱形圆弧凸面和所述柱形圆弧凹面相适配。

优选的，所述第一端、第二端分别设置有第一钢板护套和第二钢板护套；

所述第一钢板护套通过包覆在中部预制段本体四周的第一上拱板、第一下拱板、两个第一侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凸面外侧的第一端板焊接形成；

所述第二钢板护套通过包覆在通过包覆在中部预制段本体四周的第二上拱板、第二下拱板、两个第二侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凹面外侧的第二端板焊接形成；

所述第一端板与所述上下两排孔道对应的位置设置有第一上通孔和第一下通孔，所述第二端板与所述上下两排孔道对应的位置设置有第二上通孔和第二下通孔；

所述第一钢板护套和第二钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第一栓钉和第二栓钉。

优选的，所述第三端和第四端分别设置有第三钢板护套和第四钢板护套；

所述第三钢板护套通过完全包覆所述水平支撑座四周的周壁板和贴覆在部分端部预制段本体的第三上拱板、第三下拱板和两个第三侧板焊接形成；

所述第三钢板护套和第四钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第三栓钉和第四栓钉。

优选的，所述第一上拱板和第二上拱板上表面焊接有第一上卡紧件和第二上卡紧件；

所述第一下拱板和第二下拱板下表面焊接有第一下卡紧件和第二下卡紧件。

优选的，所述第三上拱板的上表面焊接有第三上卡紧件，所述第三下拱板的下表面焊接有第三下卡紧件。

优选的，所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层；所述第四钢板护套与所述第二钢板护套结构相同。

优选的，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面，所述倾斜面与所述预应力穿孔方向垂直；

所述第三钢板护套在所述倾斜面的位置贴覆有倾斜壁板，所述倾斜壁板与所述上下两排孔道对应的位置设置有第三上通孔和第三下通孔；

在所述倾斜壁板上直接通过所述上锚具和下锚具锚固所述上排预应力筋和下排预应力筋。

优选的，所述上下两排孔道由预埋在混凝土内部的上下两排拱形管成形，所述中部预制段的拱形管焊接固定在第一钢板护套和第二钢板护套之间；

所述端部预制段的拱形管焊接固定支撑在第三钢板护套和第四钢板护套之间。

优选的，所述固定件为对拉螺杆，所述拱桥板与拱梁组件的搭接面与拱梁组件的上表面完全适配。

本发明所能达到的技术效果有：

(1)本发明的拱桥全部在工厂预制，现场装配，大大缩短了施工工期，工厂统一预制，有效保证了构件质量，同时减少了混凝土浇筑等现场湿作业，节能环保，降低成本，此外预制段长度大大缩小，方便运输和吊装。

(2)本发明各预制段之间通过上下两排预应力筋拉结，一方面提高了拱桥的承载力，可以适当减少拱梁组件的配筋；另一方面，在地震、车辆等荷载的作用下，即使拱梁组件有轻微的变形，通过预应力的拉结也可以实现自复位，大大提高了使用寿命。

(3)本发明在预制段设置的相互适配的柱形圆弧凸面和柱形圆弧凹面结构，在预应力筋的作用下很容易自定型成拱，极大了降低了现场装配难度；同时也方便变形后自复位。

(4)本发明在端部预制段和中部预制端的两端第一钢板护套、第二钢板护套、第三钢板护套、第四钢板护套，钢板护套使得端部混凝土处于三向约束状态，有效防止了端部混凝土被压坏，提高了拱梁组件的承载力，同时在工厂预制时，钢板护套还可以充当端部免拆模板。此外，通过配置橡胶层，橡胶层可以与钢板护套摩擦耗能，提高了抗震或抗振效果。

(5)本发明在第一钢板护套、第二钢板护套、第三钢板护套、第四钢板护套的上下拱板上均设置了卡紧件，卡紧件一方面便于工厂预制卡紧侧模，另一方面可以作为现场吊装的吊点，一举两用。

(6)本发明拱形管一方面用于成型预应力筋穿孔，另一方面可作为钢板护套的拉结筋，便于工厂预制；第一竖向套管和第二竖向套管同样可以作为侧模的拉结筋。

(7)本发明通过在水平支撑座的下外端面设置成与预应力穿孔方向垂直的倾斜面，极大地方便了预应力张拉，同时，在倾斜面的外侧的第三钢板护套的倾斜壁板可以直接充当张拉垫板，简化了张拉工序。

(8)本发明通过在各钢板护套内壁设置栓钉有效的提高了钢板护套与混凝土的整体性，此外，拱梁组件的轴向应力可先传递至钢板护套，再由钢板护套传递至栓钉，栓钉再将应力均匀分散至混凝土，避免了应力集中现象。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例的结构主视图；

图3是本发明的一个实施例的中部预制段的结构示意图；

图4是本发明的一个实施例的端部预制段的结构示意图；

图5是本发明的一个实施例的中部预制段的第二端或端部预制端的第四端的剖面图；

图6是本发明的一个实施例的中部预制段的第一端的剖面图；

图7是本发明的一个实施例的端部预制段的第第三端的剖面图。

其中：中部预制段1、拱梁组件1-1、固定件1-1-1、第一端11、第二端12、第一竖向套管13、第一下通孔111、第一上通孔112、第一上卡紧件113、第一下卡紧件114、第一端板116、第一上拱板117、第一下拱板118、第一栓钉119、第二下通孔121、第二上通孔122、第二上卡紧件123、第二下卡紧件124、橡胶层125、第二端板126、第二上拱板127、第二下拱板128、第二栓钉129、端部预制段2、拱梁组件2-1、第三端21、第四端22、第二竖向套管23、第三下通孔211、第三上通孔212、第三上卡紧件213、第三下卡紧件214、倾斜壁板216、第三上拱板217、第二下拱板218、第三栓钉219、拱桥板3-1、上排预应力筋4、下排预应力筋5、上锚具6、下锚具7、上下两排预应力筋穿孔8。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-2所示，一种自复位装配式预制混凝土拱桥，包括至少两个拱梁组件1-1，2-1(根据桥的宽度需要，其个数可以设置多个)和多个间隔搭设在拱梁组件之间的拱桥板3-1；

述拱梁组件1-1，2-1采用预制钢筋混凝土结构，包括两个中部预制段1和设置在两端的端部预制段2，

所述中部预制段1和端部预制段2内沿拱轴向在拱径向上下同一高度位置均设置有上下两排孔道，所述多个中部预制段和两端的端部预制段在拱轴向串接，所述上下两排孔道分别在拱梁组件内彼此连通形成拱形上下两排预应力筋穿孔8，所述上下两排预应力筋穿孔8内分别穿设上排预应力筋4和下排预应力筋5；

所述中部预制段1和端部预制段2在拱桥板3-1设置的位置分别预埋有多个第一竖向套管13和多个第二竖向套管23，所述拱桥板3-1通过设置在所述第一竖向套管13和第二竖向套管23内的固定件1-1-1锁紧连接。

如图3-4所示，所述中部预制段2包括第一端11和第二端12，所述第一端11的端面为沿拱轴线方向延伸的柱形圆弧凸面，所述第二端12的端面为沿拱轴线方向延伸的柱形圆弧凹面；

所述端部预制段2包括第三端21和第四端22，所述第三端21为水平支撑座，所述第四端22的端面与所述第二端11端面结构相同，所述柱形圆弧凸面和所述柱形圆弧凹面相适配。

如图5-6，所示，所述第一端11、第二端12分别设置有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套通过包覆在中部预制段本体四周的第一上拱板117、第一下拱板118、两个第一侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凸面外侧的第一端板116焊接形成；

所述第二钢板护套通过包覆在通过包覆在中部预制段本体四周的第二上拱板127、第二下拱板128、两个第二侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凹面外侧的第二端板126焊接形成；

所述第一端板116与所述上下两排孔道对应的位置设置有第一上通孔112和第一下通孔111，所述第二端板126与所述上下两排孔道对应的位置设置有第二上通孔122和第二下通孔121；所述第一钢板护套和第二钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第一栓钉119和第二栓钉129。

如图4,5,7所示，所述第三端21和第四端22分别设置有第三钢板护套和第四钢板护套；所述第三钢板护套通过完全包覆所述支撑座四周的周壁板和贴覆在部分端部预制段本体的第三上拱板217、第三下拱板218和两个第三侧板焊接形成；所述第三钢板护套和第四钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第三栓钉219和第四栓钉。

如图5-7所示，所述第一上拱板117和第二上拱板127上表面焊接有第一上卡紧件113和第二上卡紧件123；所述第一下拱板118和第二下拱板128下表面焊接有第一下卡紧件114和第二下卡紧件124。

所述第三上拱板217的上表面焊接有第三上卡紧件213，所述第三下拱板218的下表面焊接有第三下卡紧件214。

所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层125；所述第四钢板护套与所述第二钢板护套结构相同。

如图2,7所示，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面，所述倾斜面与所述预应力穿孔8方向垂直；所述第三钢板护套在所述倾斜面的位置贴覆有倾斜壁板216，所述倾斜壁板216与所述上下两排孔道对应的位置设置有第三上通孔212和第三下通孔211，在所述倾斜壁板上直接通过所述上锚具6和下锚具7锚固所述上排预应力筋4和下排预应力筋5。

如图2所述上下两排孔道由预埋在混凝土内部的上下两排拱形管成形，所述中部预制段的拱形管焊接固定在第一钢板护套和第二钢板护套之间，所述端部预制段的拱形管焊接固定支撑在第三钢板护套和第四钢板护套之间。

所述固定件1-1-1为对拉螺杆，所述拱桥板3-1与拱梁组件的搭接面与拱梁组件的上表面完全适配。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自复位装配式预制混凝土拱桥，包括至少两个拱梁组件(1-1，2-1)和多个密拼搭接在所述拱梁组件(1-1，2-1)上的拱桥板(3-1)，其特征在于：所述拱梁组件(1-1，2-1)采用预制钢筋混凝土结构，包括多个中部预制段(1)和设置在两端的端部预制段(2)，所述中部预制段(1)和端部预制段(2)内沿拱轴向在拱径向上下同一高度位置均设置有上下两排孔道，所述多个中部预制拱段(1)和两端的端部预制段在拱轴向串接，所述上下两排孔道分别在拱梁组件内彼此连通形成拱形上下两排预应力筋穿孔(8)，所述上下两排预应力筋穿孔(8)内分别穿设上排预应力筋(4)和下排预应力筋(5)；所述中部预制段(1)和端部预制段(2)在拱桥板(3-1)设置的位置分别预埋有多个第一竖向套管(13)和多个第二竖向套管(23)，所述拱桥板(3-1)通过设置在所述第一竖向套管(13)和第二竖向套管(23)内的固定件(1-1-1)锁紧连接。

2.根据权利要求1所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述中部预制段(2)包括第一端(11)和第二端(12)，所述第一端(11)的端面为沿拱轴向延伸的柱形圆弧凸面，所述第二端(12)的端面为沿拱轴向延伸的柱形圆弧凹面；所述端部预制段(2)包括第三端(21)和第四端(22)，所述第三端(21)为水平支撑座，所述第四端(22)的端面与所述第二端(11)端面结构相同，所述柱形圆弧凸面和所述柱形圆弧凹面相适配。

3.根据权利要求2所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述第一端(11)、第二端(12)分别设置有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套通过包覆在中部预制段本体四周的第一上拱板(117)、第一下拱板(118)、两个第一侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凸面外侧的第一端板(116)焊接形成；所述第二钢板护套通过包覆在通过包覆在中部预制段本体四周的第二上拱板(127)、第二下拱板(128)、两个第二侧板，及贴覆在所述柱形圆弧凹面外侧的第二端板(126)焊接形成；所述第一端板(116)与所述上下两排孔道对应的位置设置有第一上通孔(112)和第一下通孔(111)，所述第二端板(126)与所述上下两排孔道对应的位置设置有第二上通孔(122)和第二下通孔(121)；所述第一钢板护套和第二钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第一栓钉(119)和第二栓钉(129)。

4.根据权利要求2或3所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述第三端(21)和第四端(22)分别设置有第三钢板护套和第四钢板护套；所述第三钢板护套通过完全包覆所述水平支撑座四周的周壁板和贴覆在部分端部预制段本体的第三上拱板(217)、第三下拱板(218)和两个第三侧板焊接形成；所述第三钢板护套和第四钢板护套的内壁分别均匀设置有锚固在混凝土内部的第三栓钉(219)和第四栓钉。

5.根据权利要求3所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述第一上拱板(117)和第二上拱板(127)上表面焊接有第一上卡紧件(113)和第二上卡紧件(123)；所述第一下拱板(118)和第二下拱板(128)下表面焊接有第一下卡紧件(114)和第二下卡紧件(124)。

6.根据权利要求4所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述第三上拱板(217)的上表面焊接有第三上卡紧件(213)，所述第三下拱板(218)的下表面焊接有第三下卡紧件(214)。

7.根据权利要求4所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层(125)；所述第四钢板护套与所述第二钢板护套结构相同。

8.根据权利要求6-7任一项权利要求所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面，所述倾斜面与所述预应力穿孔(8)方向垂直；所述第三钢板护套在所述倾斜面的位置贴覆有倾斜壁板(216)，所述倾斜壁板(216)与所述上下两排孔道对应的位置设置有第三上通孔(212)和第三下通孔(211)，在所述倾斜壁板上直接通过所述上锚具(6)和下锚具(7)锚固所述上排预应力筋(4)和下排预应力筋(5)。

9.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述上下两排孔道由预埋在混凝土内部的上下两排拱形管成形，所述中部预制段的拱形管焊接固定在第一钢板护套和第二钢板护套之间，所述端部预制段的拱形管焊接固定支撑在第三钢板护套和第四钢板护套之间。

10.根据权利要求1-3任一项权利要求所述的自复位装配式预制混凝土拱桥，其特征在于：所述固定件(1-1-1)为对拉螺杆，所述拱桥板(3-1)与拱梁组件的搭接面与拱梁组件的上表面完全适配。

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