CN112482228A - 一种拱桥拱脚基础结构及其施工方法及拱桥 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种拱桥拱脚基础结构及其施工方法及拱桥，涉及桥梁建设技术领域。拱桥拱脚基础结构的施工方法包括场地平整、管棚施工、基坑开挖、基础施工和拱座施工几个步骤。场地平整：确定拱轴线与山坡相交处，开挖平台。管棚施工：在开挖洞口设置管棚支护结构。基础施工：在基坑施工形成基础。拱座施工：在基础上施工形成拱座，拱座用于与拱脚连接。拱桥拱脚基础结构包括拱座和基础，拱座与基础固定连接。拱座的靠近基础的表面的面积小于基础的靠近拱座的表面的面积。基础用于埋设在山体中，拱座用于与拱脚连接。拱桥包括拱脚和上述的拱桥拱脚基础结构，拱脚与拱座连接。在开挖时设置管棚支护结构，实现由明挖转变为暗挖，减少边坡开挖。
Description
技术领域
本申请涉及桥梁建设技术领域，具体而言，涉及一种拱桥拱脚基础结构及其施工方法及拱桥。
背景技术
中承式或上承式有推力拱桥是一种较经济美观的桥型方案。其上部荷载主要由主拱圈传递至拱脚，再通过拱脚扩大基础扩散荷载至可靠的中风化或微风化岩层。通常拱脚基础位于山谷陡崖上，常见的拱脚基础施工方式为明挖施工，挖除表面覆盖层及风化岩层至基础底面，通常开挖切口较大，当地形较陡时，上边坡削坡较高引起开挖量较大，对原始地形地貌破坏较大，边坡防护费用较高。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种拱桥拱脚基础结构的施工方法，其旨在改善相关技术中拱脚基础施工时开挖面积较大的问题。
本申请实施例提供了一种拱桥拱脚基础结构的施工方法，该拱桥拱脚基础结构的施工方法包括场地平整步骤、管棚施工步骤、基坑开挖步骤、基础施工步骤和拱座施工步骤。场地平整步骤包括：确定拱轴线与山坡相交处，开挖平台。管棚施工包括：在开挖洞口设置管棚支护结构。基础施工步骤包括：在基坑施工形成基础。拱座施工步骤包括：在基础上施工形成拱座，拱座用于与拱脚连接。该拱桥拱脚基础结构的施工方法通过采用管棚施工步骤，建立管棚支护结构，实现拱脚基础由明挖转变为暗挖方式，减少边坡开挖及防护工程，降低施工费用，对原始和谐自然景观破坏较小。通过基础施工步骤，形成基础，基础与山体接触，将所承受的力传至山体。通过拱座施工步骤，形成拱座，与拱脚连接，便于将拱脚的载荷传递给基础，再由基础传递至山体。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，在管棚施工步骤中，对开挖洞口采用钢管设置于拱顶部，并平行拱轴线布置。经钻孔、清验孔、安装管棚钢管、注浆形成管棚支护结构。通过使钢管平行于拱轴线布置，在形成基础及拱座后，容易保证基础及拱座位于拱脚的延长线上，使得拱脚承受的载荷容易传递给拱座和基础，并经过基础传递至山体。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，管棚支护结构留置于基础。将管棚支护结构留置于基础，可避免拆卸管棚支护结构的工作量，并且，管棚支护结构的存在，也不会影响基础传力。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，拱座的用于与拱脚连接的表面与拱轴线相垂直。通过使拱座与拱轴线相垂直，便于拱脚上的载荷传递至拱座，最后通过基础传递至岩层。
本申请实施例还提供了一种拱桥拱脚基础结构，该拱桥拱脚基础结构可由上述任一项中的拱桥拱脚基础结构的施工方法形成，拱桥拱脚基础结构包括拱座和基础，拱座与基础固定连接。拱座的靠近基础的表面的面积小于基础的靠近拱座的表面的面积。基础用于埋设在山体中，拱座用于与拱脚连接。基础埋设于山体中，与山体具有较大的接触面积，便于将载荷传递至山体。拱座用于与拱脚连接，拱脚承受的载荷通过拱座传递至基础，再由基础传递至山体。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，拱座的长度方向垂直于基础的与拱座连接的表面。通过使拱座与基础垂直，便于传递载荷。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，基础的横截面呈马蹄形。将基础的横截面设置为马蹄形，不但易于满足承载力的要求，还能够增大基础与山体的接触面，较好的分散载荷。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，基础为钢筋混凝土结构。采用钢架混凝土结构制成基础，不但具有较好的受压能力，还具有较好的受拉能力，具有较好的承重能力和耐久性。
本申请实施例还提供了一种拱桥，该拱桥包括拱脚和上述任一项中的拱桥拱脚基础结构，拱脚与拱座连接。该拱桥施工时，开挖较少，对自然环境破坏较小，施工费用较少。
作为本申请实施例的一种可选技术方案，拱脚的中心线、基础的中心线分别平行于拱轴线的延长线或与拱轴线的延长线重合。当拱脚的中心线、基础的中心线与拱轴线的延长线平行或重合时，拱脚的载荷传递至拱脚，基础仅承受轴力，避免了基础承受水平力的情况。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的拱桥拱脚基础结构的施工方法的施工框图；
图2为本申请实施例提供的场地平整的示意图；
图3为本申请实施例提供的基坑开挖在第一视角下的示意图；
图4为本申请实施例提供的基坑在第二视角下的示意图；
图5为本申请实施例提供的基础施工在第一视角下的示意图；
图6为本申请实施例提供的基础施工在第二视角下的示意图；
图7为本申请实施例提供的拱座施工在第一视角下的示意图；
图8为本申请实施例提供的拱座施工在第二视角下的示意图；
图9为本申请实施例提供的拱桥拱脚基础结构在第一视角下的结构示意图；
图10为本申请实施例提供的拱桥拱脚基础结构在第二视角下的结构示意图。
图标：110-待挖山体；120-山体；130-基坑；200-基础；300-拱座；400-拱脚。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
实施例
请参照图1，本实施例提供了一种拱桥拱脚基础结构的施工方法，该拱桥拱脚基础结构的施工方法包括场地平整S1步骤、管棚施工S2步骤、基坑开挖S3步骤、基础施工S4步骤和拱座施工S5步骤。场地平整S1步骤包括：确定拱轴线与山坡相交处，开挖平台。管棚施工S2步骤包括：在开挖洞口设置管棚支护结构。基础施工S4步骤包括：在基坑130施工形成基础200。拱座施工S5步骤包括：在基础200上施工形成拱座300，拱座300用于与拱脚400连接。该拱桥拱脚基础结构的施工方法通过采用管棚施工S2步骤，建立管棚支护结构，实现拱脚基础由明挖转变为暗挖方式，减少边坡开挖及防护工程，降低施工费用，对原始和谐自然景观破坏较小。通过基础施工S4步骤，形成基础200，基础200与山体120接触，将所承受的力传至山体120。通过拱座施工S5步骤，形成拱座300，与拱脚400连接，便于将拱脚400的载荷传递给基础200，再由基础200传递至山体120。
请参照图2，在本实施例中，场地平整S1步骤包括：测量放线，确定拱轴线与山坡线相交处。采用挖掘机或其他挖掘设备或人工开挖场地，挖出平台，便于后续操作。同时还可以在开挖洞口顶部、洞外及进出口设置截水沟。结合到图2中，需要将山体120的待挖山体110挖除，在山体120上形成平台，为后续开挖做准备。
在管棚施工S2步骤中，根据桥梁设计结合开挖洞口处的工程地质情况，对开挖洞口采用钢管设置于拱顶部，并平行拱轴线布置。经钻孔、清验孔、安装管棚钢管、注浆形成管棚支护结构，便于在管棚支护结构的保护下，开挖基坑130。通过使钢管平行于拱轴线布置，在形成基础200及拱座300后，容易保证基础200及拱座300位于拱脚400的延长线上，使得拱脚400承受的载荷容易传递给拱座300和基础200，并经过基础200传递至山体120。
需要说明的是，在完成施工后，管棚支护结构留置于基础200。将管棚支护结构留置于基础200，可避免拆卸管棚支护结构的工作量，并且，管棚支护结构的存在，也不会影响基础200的传力。
请参照图3，配合参照图4，通过机械及爆破结合人工进行基坑开挖S3步骤。在本实施例中，基坑的形状呈马蹄形，以便于后续在基坑130中建设基础200。在本实施例中，基坑130的形状也可以描述为开口被封闭的U形，又或者说，是长方形的长边被外凸的弧线所替代后的形状。
请参照图5，配合参照图6，基础施工S4步骤包括：在基坑130施工形成基础200。在本实施例中，基础200是通过在基坑130内进行钢筋绑扎、混凝土浇筑及养生成型后形成的。请参照图6，由于基础200是在基坑130内完成混凝土浇筑的，基础200的横截面同样呈马蹄状。基础200的横截面也可以描述为开口被封闭的实心U形，又或者说，是长方体的横筋面在长边形成圆弧凸起后的形状。
请参照图7，配合参照图8，拱座施工S5步骤包括：在基础200上施工形成拱座300，拱座300用于与拱脚400连接。在本实施例中，拱座300是在基础200达到强度后，在基础200上进行立模、钢筋绑扎、混凝土浇筑形成的。请参照贴图7，配合参照图8，在本实施例中，拱座300呈长方体状。拱座300的下表面与基础200连接，拱座300的上表面用于与拱脚400连接。
需要说明的是，拱座300的用于与拱脚400连接的表面与拱轴线相垂直。通过使拱座300与拱轴线相垂直，便于拱脚400上的载荷传递至拱座300，最后通过基础200传递至岩层。换句话说，在进行拱脚400建设时，将拱脚400与拱座300的上表面垂直设置，以便于拱座300传力。
请参照图9，配合参照图10，本实施例还提供了一种拱桥拱脚基础结构，该拱桥拱脚基础结构可由上述的拱桥拱脚基础结构的施工方法形成，拱桥拱脚基础结构包括拱座300和基础200，拱座300与基础200固定连接。拱座300的靠近基础200的表面的面积小于基础200的靠近拱座300的表面的面积。基础200用于埋设在山体120中，拱座300用于与拱脚400连接。基础200埋设于山体120中，与山体120具有较大的接触面积，便于将载荷传递至山体120。拱座300用于与拱脚400连接，拱脚400承受的载荷通过拱座300传递至基础200，再由基础200传递至山体120。
在本实施例中，拱座300为混凝土结构，拱座300的下表面连接基础200，拱座300下表面的面积小于基础200的上表面的面积。拱座300的上表面用于连接拱脚400。在本实施例中，拱座300的上表面与拱轴线垂直，以便于在建设拱脚400时，保证拱脚400垂直于拱座300的上表面，使得拱座300能够较好地传递轴力。
请参照图9，配合参照图10，在本实施例中，拱座300的长度方向垂直于基础200的与拱座300连接的表面。通过使拱座300与基础200垂直，便于传递载荷。
请参照图10，在本实施例中，基础200的横截面呈马蹄形。基础200的横截面也可以描述为开口被封闭的实心U形，又或者说，是长方体的横筋面在长边形成圆弧凸起后的形状。将基础200的横截面设置为马蹄形，不但易于满足承载力的要求，还能够增大基础200与山体120的接触面，较好的分散载荷。拱座300呈长方体状。拱座300的下表面与基础200连接，拱座300的上表面用于与拱脚400连接。
需要说明的是，在本实施例中，拱座300为混凝土结构，拱座300上表面垂直于拱脚400，保证拱座300与拱脚400的接触面积，更好地将荷载传至基础200。基础200为钢筋混凝土结构。采用钢架混凝土结构制成基础200，不但具有较好的受压能力，还具有较好的受拉能力，具有较好的承重能力和耐久性。
本实施例针对现有拱桥基础明挖施工工艺的不足，提供一种拱桥拱脚基础结构的施工方法，实现拱脚基础由明挖转变为暗挖，减少边坡开挖及防护工程，降低施工费用，维护原始和谐自然景观。本实施例的基础200延伸方向与拱轴线的延伸方向一致，合理的将基础200埋置于山体120中，与山体120接触面较大，能较大程度上分散所受荷载将水平力和竖向力传至深层岩层，结构受力好。相对于桩基础及扩大基础，该本发明的基础200仅承受轴力，避免了基础200承受水平力的情况，同时大大提高了材料的利用率。
本实施例还提供了一种拱桥，该拱桥包括拱脚400和上述的拱桥拱脚基础结构，拱脚400与拱座300连接，拱脚400垂直于拱座300，拱座300垂直于基础200。该拱桥施工时，开挖较少，对自然环境破坏较小，施工费用较少。需要说明的是，在本实施例中，拱脚400的中心线、基础200的中心线分别平行于拱轴线的延长线或与拱轴线的延长线重合。当拱脚400的中心线、基础200的中心线与拱轴线的延长线平行或重合时，拱脚400的载荷传递至拱脚400，基础200仅承受轴力，避免了基础200承受水平力的情况。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种拱桥拱脚基础结构的施工方法，其特征在于，包括：
场地平整，确定拱轴线与山坡相交处，开挖平台；
管棚施工，在开挖洞口设置管棚支护结构；
基坑开挖；
基础施工，在所述基坑施工形成基础；
拱座施工，在所述基础上施工形成所述拱座，所述拱座用于与拱脚连接。
2.根据权利要求1所述拱桥拱脚基础结构的施工方法，其特征在于，在管棚施工步骤中，对开挖洞口采用钢管设置于拱顶部，并平行拱轴线布置，经钻孔、清验孔、安装管棚钢管、注浆形成管棚支护结构。
3.根据权利要求1所述拱桥拱脚基础结构的施工方法，其特征在于，所述管棚支护结构留置于所述基础。
4.根据权利要求1所述拱桥拱脚基础结构的施工方法，其特征在于，所述拱座的用于与拱脚连接的表面与拱轴线相垂直。
5.一种拱桥拱脚基础结构，其特征在于，所述拱桥拱脚基础结构根据权利要求1-4任一项所述拱桥拱脚基础结构的施工方法形成，所述拱桥拱脚基础结构包括拱座和基础，所述拱座与所述基础固定连接，所述拱座的靠近所述基础的表面的面积小于所述基础的靠近所述拱座的表面的面积，所述基础用于埋设在山体中，所述拱座用于与拱脚连接。
6.根据权利要求5所述拱桥拱脚基础结构，其特征在于，所述拱座的长度方向垂直于所述基础的与所述拱座连接的表面。
7.根据权利要求5所述拱桥拱脚基础结构，其特征在于，所述基础的横截面呈马蹄形。
8.根据权利要求5所述拱桥拱脚基础结构，其特征在于，所述基础为钢筋混凝土结构。
9.一种拱桥，其特征在于，所述拱桥包括拱脚和根据权利要求5-8任一项所述的拱桥拱脚基础结构，所述拱脚与所述拱座连接。
10.根据权利要求9所述拱桥，其特征在于，所述拱脚的中心线、所述基础的中心线分别平行于拱轴线的延长线或与拱轴线的延长线重合。
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| CB02 | Change of applicant information | ||
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Address after: No. 928, yuhangtang Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310031 Applicant after: Zhejiang shuzhijiaoyuan Technology Co.,Ltd. Address before: No. 928, yuhangtang Road, Xihu District, Hangzhou City, Zhejiang Province 310031 Applicant before: ZHEJIANG PROVINCIAL INSTITUTE OF COMMUNICATIONS PLANNING DESIGN & RESEARCH Co.,Ltd. |
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