CN111733685A - 一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，包括拱轴向两侧端的第一端和第二端，所述第一端为水平支撑座，所述第二端的端面为沿拱轴向延伸的柱形半圆凹面，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面；所述第一端、第二端分别套设有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套在所述倾斜面上设置有倾斜壁板；所述端部预制拱梁段内沿拱轴线方向设置有上下两排孔道，所述孔道供预应力筋穿过，在所述倾斜壁板上直接通过锚具锚固预应力筋；在所述端部预制拱梁段的拱径向还预埋有多个竖向套管。本发明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。同时还提出了其成型方法，成型方便简单，质量可靠。

Description

一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段及其成型方法

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拱桥的标准段预制拱梁段及其成型方法。

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。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其可以通过预应力筋快速装配，具有具有抗震性能优越，施工速度快，质量保证等优点。

本发明另外一个目的是提供一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段的成型方法，成型方法简单，模具定位牢固。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其采用钢筋混凝土结构，包括拱轴向两侧端的第一端和第二端，所述第一端为水平支撑座，所述第二端的端面为沿拱轴向延伸的柱形半圆凹面，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面；

所述第一端、第二端分别套设有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套在所述倾斜面上设置有倾斜壁板；所述端部预制拱梁段内沿拱轴线方向设置有上下两排孔道，所述孔道供预应力筋穿过，在所述倾斜壁板上直接通过锚具锚固预应力筋；

在所述端部预制拱梁段的拱径向还预埋有多个竖向套管。

优选的，所述第三钢板护套通过完全包覆所述水平支撑座侧壁的壁板、倾斜壁板和包覆在部分端部预制段本体上的第一上拱板、第一下拱板和第一前侧板、第一后侧板焊接形成；

所述壁板紧密包覆在水平支撑座的侧壁，所述第一上拱板、第一下拱板、第一前侧板、第一后侧板紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

优选的，所述第二钢板护套的本体由第二上拱板、第二下拱板、第二前侧板、第二后侧板、第二端板焊接形成；

所述第二端板紧密包覆在所述柱形半圆凹面外侧，所述第二上拱板、第二下拱板、第二前侧板、第二后侧板紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

优选的，所述倾斜壁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。

优选的，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，所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层。

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的两端分别焊接在相应的所述第一上通孔和第二上通孔的周壁上或相应的所述第一下通孔和第二下通孔的周壁上。

其成型方法包括以下步骤：

(1)提供一块底模和两块侧模，所述底模开设有一定深度的定位槽，所述定位槽两端的形状与所述第一后侧板和第二后侧板的形状完全匹配，所述定位槽中部的走向与所述端部预制拱梁段的本体走向相同，所述定位槽中部向两侧各多预留一个侧模厚度的宽度；所述侧模在所述竖向套管对应的位置预留有通孔；

(2)将均匀焊接有第一栓钉的第一上拱板、第一下拱板、第一后侧板、倾斜壁板、水平支撑座侧壁的壁板焊接成未设置第一前侧板的第一钢板护套；将均匀焊接有第二栓钉的第二上拱板、第二下拱板、第第二后侧板、第二端板焊接成未设置第二前侧板的第二钢板护套；

(3)将未设置第一前侧板的第一钢板护套靠第一后侧板的一侧放置在底模定位槽对应的一端，将未设置第二前侧板的第二钢板护套靠第二后侧板的一侧放置在定位槽另外一端；

(4)在所述第一上拱板和第二上拱板外侧面以及第二上拱板和第二下拱板的外侧面与定位槽之间各设置一块侧模；

(5)向底模、两块侧模、第一钢板护套和第二钢板护套围合的空间内吊放钢筋骨架；

(6)在所述倾斜壁板的第一上通孔和对应的第二端板的第二上通孔之间焊接拱形管；在所述倾斜壁板的第一下通孔和对应的第二端板的第二下通孔之间也焊接拱形管；在两块侧模对应的通孔之间焊接所述竖向套管；

(7)浇筑混凝土并振捣密实；

(8)在混凝土初凝前，将均匀焊接有第一栓钉的第一前侧板压入混凝土内并与倾斜壁板、水平支撑座侧壁的壁板、第一上拱板、第一下拱板上端面焊接固定；将均匀焊接有第二栓钉的第二前侧板压入混凝土内并与第二上拱板、第二下拱板、第二端板上端面焊接固定；

(9)抹平端部预制拱梁段上表面的混凝土；

(10)养护，脱模，检验合格后出厂。

优选的，所述侧模还设置有第一旋转卡勾、第二旋转卡勾、第三旋转卡勾和第四旋转卡勾。

优选的，所述步骤(6)-(7)之间还包括：旋转所述第一旋转卡勾、第二旋转卡勾、第三旋转卡勾和第四旋转卡勾使其分别卡入第一上卡紧件、第一下卡紧件、第二上卡紧件、第二下卡紧件的插孔内。

本发明所能达到的技术效果有：

(1)本发明的拱桥的端部预制拱梁段在工厂预制，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，此外大大缩短了预制梁的长度，方便运输和吊装。

(2)本发明在实际使用时可以将多个端部预制拱梁段通过上下两排预应力筋拉结，这一方面提高了支撑的承载力，可以适当减少预制拱梁段的配筋；另一方面，在地震、车辆等荷载的作用下，即使预制拱梁段有轻微的变形，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)本发明在端部预制拱梁段的柱形半圆凹面面可以与标准预制拱梁段的半圆凸面配合，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，此外，另一端的水平支撑座便于其与基础装配，同时通过倾斜壁面的设置可以直接通过锚具锚固预应力筋，省去了锚板，简化了工艺。

(4)本发明在端部预制拱梁段两端的第一钢板护套、第二钢板护套，钢板护套使得预制拱板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，提高了标准预制拱梁端的承载力，在成型时，钢板护套还充当端部模板，极大地简化了成型工艺。此外，通过配置橡胶层，橡胶层可即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、第二钢板护套的上下拱板上均设置了卡紧件，卡紧件一方面便于成型时卡紧侧模，另一方面可以作为现场吊装的吊点。

(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，而竖向套管可以作为侧模的拉结筋，配合底模的定位槽可以非常稳固地固定成型模具，防止浇筑时变形，保证了成型质量。

(7)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，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端部预制梁段的结构示意图；

图2是本发明的一个实施例端部预制梁段第一端的剖面图；

图3是本发明的一个实施例端部预制梁段第二端的剖面图；

图4是本发明的一个实施例端部预制梁段成型模具的俯视图；

图5是本发明的一个实施例标准预制两端成型模具的正视图。

其中：第一端1、第一上拱板11、第一下拱板12、倾斜壁板13、第一后侧板14、第一前侧板15、第一上卡紧件16、第一下卡紧件17、第一栓钉18、第二端2、第二上拱板21、第二下拱板22、第二端板23、第二后侧板24、第二前侧板25、第二上卡紧件26、第二下卡紧件27、第二栓钉28、橡胶层29、底模3、侧模4、第一旋转卡勾41、第二旋转卡勾42、第三旋转卡勾43、第四旋转卡勾44、拱形管5、竖向套管6、通孔7。

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。

实施例1：

如图1，4所示，一种自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其采用钢筋混凝土结构，包括拱轴向两侧端的第一端1和第二端2，所述第一端1为水平支撑座，所述第二端的端面为沿拱轴向延伸的柱形半圆凹面，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面；

所述第一端1、第二端2分别套设有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套在所述倾斜面上设置有倾斜壁板13；所述端部预制拱梁段内沿拱轴线方向设置有上下两排孔道，所述孔道供预应力筋穿过，在所述倾斜壁板13上直接通过锚具锚固预应力筋；在所述端部预制拱梁段的拱径向还预埋有多个竖向套管6。

如图1-5所示，所述第三钢板护套通过完全包覆所述水平支撑座侧壁的壁板、倾斜壁板13和包覆在部分端部预制段本体上的第一上拱板11、第一下拱板12和第一前侧板15、第一后侧板14焊接形成；

所述壁板紧密包覆在水平支撑座的侧壁，所述第一上拱板11、第一下拱板12、第一前侧板15、第一后侧板14紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

优选的，所述第二钢板护套的本体由第二上拱板21、第二下拱板22、第二前侧板25、第二后侧板24、第二端板23焊接形成；所述第二端板23紧密包覆在所述柱形半圆凹面外侧，所述第二上拱板21、第二下拱板22、第二前侧板25、第二后侧板24紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

优选的，所述倾斜壁板13与所述上下两排孔道对应的位置设置有第一上通孔132和第一下通孔131，所述第二端板23与所述上下两排孔道对应的位置设置有第二上通孔232和第二下通孔231。

如图3-4所示，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18和第二栓钉28，所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层29。

如图2-3所示，所述第一上拱板11和第二上拱板21上表面焊接有第一上卡紧件16和第二上卡紧件26；

所述第一下拱板12和第二下拱板22下表面焊接有第一下卡紧件17和第二下卡紧件27。

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5成形，所述中部预制段的拱形管5的两端分别焊接在相应的所述第一上通孔132和第二上通孔232的周壁上或相应的所述第一下通孔131和第二下通孔231的周壁上。

实施例2：

实施例2的结构与实施例1相同，其具体为实施例1的成型方法，包括以下步骤：

(1)提供一块底模3和两块侧模4，所述底模3开设有一定深度的定位槽，所述定位槽两端的形状与所述第一后侧板14和第二后侧板24的形状完全匹配，所述定位槽中部的走向与所述端部预制拱梁段的本体走向相同，所述定位槽中部向两侧各多预留一个侧模厚度的宽度；所述侧模在所述竖向套管6对应的位置预留有通孔7；

(2)将均匀焊接有第一栓钉18的第一上拱板11、第一下拱板12、第一后侧板14、倾斜壁板13、水平支撑座侧壁的壁板焊接成未设置第一前侧板15的第一钢板护套；将均匀焊接有第二栓钉28的第二上拱板21、第二下拱板22、第二后侧板24、第二端板23焊接成未设置第二前侧板25的第二钢板护套；

(3)将未设置第一前侧板15的第一钢板护套靠第一后侧板14的一侧放置在底模3定位槽对应的一端，将未设置第二前侧板25的第二钢板护套靠第二后侧板24的一侧放置在定位槽另外一端；

(4)在所述第一上拱板11和第二上拱板21外侧面以及第二上拱板21和第二下拱板22的外侧面与定位槽之间各设置一块侧模4；

(5)向底模3、两块侧模4、第一钢板护套和第二钢板护套围合的空间内吊放钢筋骨架；

(6)在所述倾斜壁板13的第一上通孔132和对应的第二端板23的第二上通孔232之间焊接拱形管5；在所述倾斜壁板13的第一下通孔131和对应的第二端板23的第二下通孔231之间也焊接拱形管5；在两块侧模对应的通孔7之间焊接所述竖向套管6；

(7)浇筑混凝土并振捣密实；

(8)在混凝土初凝前，将均匀焊接有第一栓钉18的第一前侧板15压入混凝土内并与倾斜壁板13、水平支撑座侧壁的壁板、第一上拱板11、第一下拱板12上端面焊接固定；将均匀焊接有第二栓钉28的第二前侧板25压入混凝土内并与第二上拱板21、第二下拱板22、第二端板23上端面焊接固定；

(9)抹平端部预制拱梁段上表面的混凝土；

(10)养护，脱模，检验合格后出厂。

优选的，所述侧模4还设置有第一旋转卡勾41、第二旋转卡勾42、第三旋转卡勾43和第四旋转卡勾44。

优选的，所述步骤(6)-(7)之间还包括：旋转所述第一旋转卡勾41、第二旋转卡勾42、第三旋转卡勾43和第四旋转卡勾44使其分别卡入第一上卡紧件16、第一下卡紧件17、第二上卡紧件26、第二下卡紧件27的插孔内。

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拱桥的端部预制拱梁段，其采用钢筋混凝土结构，其特征在于：包括拱轴向两侧端的第一端(1)和第二端(2)，所述第一端(1)为水平支撑座，所述第二端的端面为沿拱轴向延伸的柱形半圆凹面，所述水平支撑座的下外端面呈倾斜面；所述第一端(1)、第二端(2)分别套设有第一钢板护套和第二钢板护套，所述第一钢板护套在所述倾斜面上设置有倾斜壁板(13)；所述端部预制拱梁段内沿拱轴线方向设置有上下两排孔道，所述孔道供预应力筋穿过，在所述倾斜壁板(13)上直接通过锚具锚固预应力筋；在所述端部预制拱梁段的拱径向还预埋有多个竖向套管(6)。

2.根据权利要求1所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其特征在于：所述第三钢板护套通过完全包覆所述水平支撑座侧壁的壁板、倾斜壁板(13)和包覆在部分端部预制段本体上的第一上拱板(11)、第一下拱板(12)和第一前侧板(15)、第一后侧板(14)焊接形成；所述壁板紧密包覆在水平支撑座的侧壁，所述第一上拱板(11)、第一下拱板(12)、第一前侧板(15)、第一后侧板(14)紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

3.根据权利要求2所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其特征在于：所述第二钢板护套的本体由第二上拱板(21)、第二下拱板(22)、第二前侧板(25)、第二后侧板(24)、第二端板(23)焊接形成；所述第二端板(23)紧密包覆在所述柱形半圆凹面外侧，所述第二上拱板(21)、第二下拱板(22)、第二前侧板(25)、第二后侧板(24)紧密包覆在所述端部预制拱梁段本体的外侧。

4.根据权利要求3所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，所述倾斜壁板(13)与所述上下两排孔道对应的位置设置有第一上通孔(132)和第一下通孔(131)，所述第二端板(23)与所述上下两排孔道对应的位置设置有第二上通孔(232)和第二下通孔(231)。

5.根据权利要求4所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其特征在于：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(18)和第二栓钉(28)，所述第二端板的外侧还复合有一层橡胶层(29)。

6.根据权利要求5所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，其特征在于：所述第一上拱板(11)和第二上拱板(21)上表面焊接有第一上卡紧件(16)和第二上卡紧件(26)；所述第一下拱板(12)和第二下拱板(22)下表面焊接有第一下卡紧件(17)和第二下卡紧件(27)。

7.根据权利要求6所述的自复位装配式拱桥的端部预制拱梁段，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(5)成形，所述中部预制段的拱形管(5)的两端分别焊接在相应的所述第一上通孔(132)和第二上通孔(232)的周壁上或相应的所述第一下通孔(131)和第二下通孔(231)的周壁上。

8.根据权利要求7所述的自复位装配式拱桥端部预制拱梁段的成型方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)提供一块底模(3)和两块侧模(4)，所述底模(3)开设有一定深度的定位槽，所述定位槽两端的形状与所述第一后侧板(14)和第二后侧板(24)的形状完全匹配，所述定位槽中部的走向与所述端部预制拱梁段的本体走向相同，所述定位槽中部向两侧各多预留一个侧模厚度的宽度；所述侧模在所述竖向套管(6)对应的位置预留有通孔(7)；

(2)将均匀焊接有第一栓钉(18)的第一上拱板(11)、第一下拱板(12)、第一后侧板(14)、倾斜壁板(13)、水平支撑座侧壁的壁板焊接成未设置第一前侧板(15)的第一钢板护套；将均匀焊接有第二栓钉(28)的第二上拱板(21)、第二下拱板(22)、第二后侧板(24)、第二端板(23)焊接成未设置第二前侧板(25)的第二钢板护套；

(3)将未设置第一前侧板(15)的第一钢板护套靠第一后侧板(14)的一侧放置在底模(3)定位槽对应的一端，将未设置第二前侧板(25)的第二钢板护套靠第二后侧板(24)的一侧放置在定位槽另外一端；

(4)在所述第一上拱板(11)和第二上拱板(21)外侧面以及第二上拱板(21)和第二下拱板(22)的外侧面与定位槽之间各设置一块侧模(4)；

(5)向底模(3)、两块侧模(4)、第一钢板护套和第二钢板护套围合的空间内吊放钢筋骨架；

(6)在所述倾斜壁板(13)的第一上通孔(132)和对应的第二端板(23)的第二上通孔(232)之间焊接拱形管(5)；在所述倾斜壁板(13)的第一下通孔(131)和对应的第二端板(23)的第二下通孔(231)之间也焊接拱形管(5)；在两块侧模对应的通孔(7)之间焊接所述竖向套管(6)；

(7)浇筑混凝土并振捣密实；

(8)在混凝土初凝前，将均匀焊接有第一栓钉(18)的第一前侧板(15)压入混凝土内并与倾斜壁板(13)、水平支撑座侧壁的壁板、第一上拱板(11)、第一下拱板(12)上端面焊接固定；将均匀焊接有第二栓钉(28)的第二前侧板(25)压入混凝土内并与第二上拱板(21)、第二下拱板(22)、第二端板(23)上端面焊接固定；

(9)抹平端部预制拱梁段上表面的混凝土；

(10)养护，脱模，检验合格后出厂。

9.根据权利要求8所述的成型方法，其特征在于：所述侧模(4)还设置有第一旋转卡勾(41)、第二旋转卡勾(42)、第三旋转卡勾(43)和第四旋转卡勾(44)。

10.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于：所述步骤(6)-(7)之间还包括：旋转所述第一旋转卡勾(41)、第二旋转卡勾(42)、第三旋转卡勾(43)和第四旋转卡勾(44)使其分别卡入第一上卡紧件(16)、第一下卡紧件(17)、第二上卡紧件(26)、第二下卡紧件(27)的插孔内。

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