CN111945549B - 一种拱桥拱脚结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及桥梁结构领域，具体为一种拱桥拱脚结构，包括型材主体、螺旋筋、锚固板、端锚板及拱肋件，所述型材主体沿着长度方向设置有多个通孔，所述螺旋筋横向穿过通孔，从而实现拱肋件到型材主体拱肋内力的传递，浇灌混凝土后，螺旋筋能有效约束型材主体周围的拱座混凝土，使该区域混凝土始终处于多向受压状态，从而提高拱座混凝土的局部承压能力；型材主体外包混凝土与拱座混凝土同批浇筑，可以从根本上避免管内混凝土泵送压力、水化热导致、钢管端部承压应力集中导致的混凝土开裂问题，优化了结构力学性能，具有安装方便、使用简单、经济性好等特点。

Description

一种拱桥拱脚结构
技术领域
本发明涉及桥梁结构领域，具体为一种拱桥拱脚结构。
背景技术
目前钢管混凝土拱桥中的拱脚，普遍将拱肋钢管延伸进入拱座混凝土，通过拱肋钢管外侧的剪力键与拱座混凝土连接成整体，使用时首先浇筑拱肋钢管外围混凝土，待所有拱肋钢管安装完成，然后往拱肋钢管内泵送混凝土并填充密实。由于拱座外围混凝土先于拱肋钢管混凝土浇筑，在泵送钢管混凝土过程中，因泵送压力和管内混凝土水化热导致的拱座混凝土开裂非常普遍，严重危及结构梁受力安全和桥梁耐久性。此外，常规拱脚主要通过埋入拱座的钢管混凝土端部承压作用传递内力，拱座混凝土应力集中明显，由此导致的混凝土开裂问题也较为突出。因此，优化钢管混凝土拱桥的拱脚结构形式，进而改善拱座混凝土的抗裂性能，是本技术领域长期未得到解决的技术难题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足，提出一种适用于混凝土拱桥的拱脚结构，具体特指一种适于混凝土拱桥中拱肋与拱座间内力传递的拱脚结构。该结构具有承载力高、内力传递均匀、拱座混凝土免开裂等优点，能有效避免混凝土泵送压力和水化热导致的拱座外包混凝土拉应力，显著提高桥梁脚区域的混凝土抗裂能力，满足不同使用工况下结构的传力需求。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种拱桥拱脚结构，包括型材主体、沿着型材主体的长度方向设置的螺旋筋、与型材主体的一端固定连接的锚固板、与锚固板连接的端锚板及与端锚板固定连接的拱肋件，所述拱肋件向远离锚固板的方向延伸；所述型材主体沿着长度方向设置有多个通孔，所述螺旋筋横向穿过通孔。
进一步的，还包括套筒，所述套筒设置于通孔内，所述螺旋筋穿设于套筒。
进一步的，还包括包裹于型材主体、螺旋筋、套筒和锚固板的混凝土，所述型材主体、螺旋筋、套筒和混凝土形成剪力键。
进一步的，还包括螺栓，锚固板和端锚板对应设置有多组用于连接螺栓的螺栓孔，螺栓的一端贯穿锚固板后固于混凝土，螺栓的另一端固定于端锚板。
优选的，所述型材主体包括第一板材及与第一板材交叉设置的第二板材，所述第一板材与第二板材沿着长度方向均设置有所述通孔，所述通孔的外边缘预留开口。
优选的，所述型材主体采用十字型钢，所述螺旋筋采用螺旋状的钢筋。
优选的，所述套筒为具有柔性的套筒。
优选的，所述拱肋件采用钢管，该钢管内填充有混凝土。
优选的，所述型材主体与锚固板焊接，所述端锚板与拱肋件的一端焊接。
优选的，所述套筒的内径等于螺旋筋的外径，套筒外径小于所述通孔的直径。
本发明的有益效果是：
实际应用时，所述拱肋件采用钢管，该钢管内填充有混凝土。所述型材主体与锚固板固定连接，端锚板与锚固板固定连接，拱肋件与端锚板固定连接，从而实现拱肋件到型材主体拱肋内力的传递，型材主体设置有多个通孔，通孔内穿设螺旋筋，浇灌混凝土后，螺旋筋能有效约束型材主体周围的拱座混凝土，使该区域混凝土始终处于多向受压状态，从而提高拱座混凝土的局部承压能力；不同于常规拱脚钢管混凝土与拱座混凝土分次浇筑方式，型材主体外包混凝土与拱座混凝土同批浇筑，可以从根本上避免管内混凝土泵送压力、水化热导致、钢管端部承压应力集中导致的混凝土开裂问题，优化了结构力学性能。本发明具有安装方便、使用简单、经济性好等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为本发明灌注混凝土后的结构示意图；
图2为本发明的立体结构示意图；
图3为本发明的螺旋筋与套筒装配后的示意图；
图4为本发明的型材主体、锚固板、端锚板、螺栓及拱肋件的装配示意图；
图5为本发明的型材主体的立体结构示意图；
图6为本发明的型材主体的另一结构示意图；
其中，1-型材主体；11-通孔；12-第一板材；13-第二板材；2-螺旋筋；3-套筒；4-锚固板；5-端锚板；6-螺栓；7-拱肋件；8-混凝土。
具体实施方式
本实施例中，结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1-图6所示，一种拱桥拱脚结构，包括型材主体1、沿着型材主体1的长度方向设置的螺旋筋2、与型材主体1的一端固定连接的锚固板4、与锚固板4连接的端锚板5及与端锚板5固定连接的拱肋件7，所述拱肋件7向远离锚固板4的方向延伸；所述型材主体1沿着长度方向设置有多个通孔11，所述螺旋筋2横向穿过通孔11。
实际应用时，所述拱肋件7采用钢管，该钢管内填充有混凝土。所述型材主体1与锚固板4固定连接，端锚板5与锚固板4固定连接，拱肋件7与端锚板5固定连接，从而实现拱肋件7到型材主体1拱肋内力的传递，型材主体1设置有多个通孔11，通孔11内穿设螺旋筋2，浇灌混凝土后，螺旋筋2能有效约束型材主体1周围的拱座混凝土，使该区域混凝土始终处于多向受压状态，从而提高拱座混凝土的局部承压能力；不同于常规拱脚钢管混凝土与拱座混凝土分次浇筑方式，型材主体1外包混凝土与拱座混凝土同批浇筑，可以从根本上避免管内混凝土泵送压力、水化热导致、钢管端部承压应力集中导致的混凝土开裂问题，优化了结构力学性能。本发明具有安装方便、使用简单、经济性好等特点。
本实施例中，拱桥拱脚结构还包括套筒3，所述套筒3设置于通孔11内，所述螺旋筋2穿设于套筒3，还包括包裹于型材主体1、螺旋筋2、套筒3和锚固板4的混凝土8，所述型材主体1、螺旋筋2、套筒3和混凝土8形成剪力键。具体的，所述通孔11采用圆孔，圆孔沿型材主体1长度方向按一定间距布置；所述套筒3为具有柔性的套筒；所述所述套筒3的内径等于螺旋筋2的外径，套筒3外径小于所述通孔11的直径。通孔11内穿有局部包裹柔性的套筒3的螺旋筋2，所述螺旋筋2可采用螺旋状的钢筋；螺旋筋2周围包裹柔性的套筒3，可避免剪力键沿型材主体1纵向“串联”布置时的受力不均匀性，确保不同部位拱座混凝土内力传递均匀。
本实施例中，还包括螺栓6，锚固板4和端锚板5对应设置有多组用于连接螺栓6的螺栓孔，螺栓6的一端贯穿锚固板4后固于混凝土8，螺栓6的另一端固定于端锚板5。所述螺栓采用高强螺栓，采用螺栓6连接锚固板4和端锚板5，其连接方便和可靠，螺栓6的一端贯穿锚固板4后固于混凝土8，增加内力传递，提高了整体结构的承载力。
本实施例中，所述型材主体1包括第一板材12及与第一板材12交叉设置的第二板材13，所述第一板材12与第二板材13沿着长度方向均设置有所述通孔11。型材主体1采用第一板材12与第二板材13交叉设置结构，构成一个立体空间架构，所述通孔11根据螺旋筋2的空间几何特征布置，螺旋筋2从通孔11穿过，并将混凝土拉紧在型材主体1周围，有效约束型材主体1周围的拱座混凝土，提高局部承压能力。优选的，所述型材主体1采用十字型钢；型材主体1也可以采用三块或三块以上的板件交叉构成的结构，如图6所示，为包括六块板材的型材主体。在通孔11外边缘附近预留开口，便于螺旋筋2的安装。
本实施例中，所述型材主体1与锚固板4焊接，所述端锚板5与拱肋件7的一端焊接。型材主体1通过双面角焊缝与锚固板4焊接，端锚板5与拱肋件7的一端通过单面角焊缝连成整体，锚固板4与端锚板5通过螺栓6连接，其成一体式连接设置，结构稳定，连接可靠，从而实现拱肋内力到十字型钢的传递。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种拱桥拱脚结构，其特征在于，包括型材主体(1)、沿着型材主体(1)的长度方向设置的螺旋筋(2)、与型材主体(1)的一端固定连接的锚固板(4)、与锚固板(4)连接的端锚板(5)及与端锚板(5)固定连接的拱肋件(7)，所述拱肋件(7)向远离锚固板(4)的方向延伸；所述型材主体(1)沿着长度方向设置有多个通孔(11)，所述螺旋筋(2)横向穿过通孔(11)；
还包括套筒(3)，所述套筒(3)设置于通孔(11)内，所述螺旋筋(2)穿设于套筒(3)；所述型材主体(1)包括第一板材(12)及与第一板材(12)交叉设置的第二板材(13)，所述第一板材(12)与第二板材(13)沿着长度方向均设置有所述通孔(11)，所述通孔(11)的外边缘预留开口；
还包括包裹于型材主体(1)、螺旋筋(2)、套筒(3)和锚固板(4)的混凝土(8)，所述型材主体(1)、螺旋筋(2)、套筒(3)和混凝土(8)形成剪力键。
2.根据权利要求1所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：还包括螺栓(6)，锚固板(4)和端锚板(5)对应设置有多组用于连接螺栓(6)的螺栓孔，螺栓(6)的一端贯穿锚固板(4)后固于混凝土(8)，螺栓(6)的另一端固定于端锚板(5)。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：所述型材主体(1)采用十字型钢，所述螺旋筋(2)采用螺旋状的钢筋。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：所述套筒(3)为具有柔性的套筒。
5.根据权利要求1至2任意一项所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：所述拱肋件(7)采用钢管，该钢管内填充有混凝土。
6.根据权利要求1至2任意一项所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：所述型材主体(1)与锚固板(4)焊接，所述端锚板(5)与拱肋件(7)的一端焊接。
7.根据权利要求1至2任意一项所述的一种拱桥拱脚结构，其特征在于：所述套筒(3)的内径等于螺旋筋(2)的外径，套筒(3)外径小于所述通孔(11)的直径。
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