CN113430907A - 铁路格构式拱上立柱 - Google Patents

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宁未华
康炜
张小坤
吴文华
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刘红绪
刘骞儒
许德利
赵会平
李承文
李博
李侠
魏亮道
吕存杰
李青
王辉
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Abstract

本发明涉及铁路格构式拱上立柱，所述拱上立柱为众多钢管组成的格构型立柱，在主拱圈上方沿纵桥向间隔竖向布置；拱上立柱底部通过混凝土节点固定到主拱圈的顶部，拱上立柱顶部支撑主梁。本发明施工时将格构式立柱竖向分段，每段在工厂或工地焊接好，然后分段起吊，定位，在工地现场利用法兰盘连接，最后形成格构式拱上立柱；结构构造简单，特别对于大跨高立柱的结构，立柱刚度大、自重轻，对主拱圈受力影响小，抗震性能好，受力合理，制造简洁，施工简便，经济性好，能很好的满足铁路列车行车时的舒适性和安全性要求。

Description

铁路格构式拱上立柱
技术领域
本发明属于桥梁工程技术领域，具体涉及一种铁路格构式拱上立柱。
背景技术
大跨度上承式拱桥跨度大，靠近拱脚处的拱上立柱高度高，刚度较柔，若采用混凝土立柱，虽可满足铁路行车的刚度要求，但由于立柱高度高，混凝土自重大，对主拱圈受力影响大，且抗震性能差；若采用钢立柱，虽自重轻，由于截面小，立柱刚度小，若要满足刚度需求，截面面积增加过大，经济性差。
随着复杂艰险山区铁路的修建，大跨上承式拱桥的修建不可避免，如何设计一种自重轻、结构受力合理、加工制造简洁，施工方便的拱上立柱显得十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种铁路格构式拱上立柱，可应用于大跨上承式拱桥的立柱设计及施工上，能有效解决高立柱的小刚度和抗震设防难题，减小立柱对主拱圈受力的影响，有利于施工架设的新拱上立柱结构形式。
本发明所采用的技术方案为：
铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
所述拱上立柱为众多钢管组成的格构型立柱，在主拱圈上方沿纵桥向间隔竖向布置；
拱上立柱底部通过混凝土节点固定到主拱圈的顶部，拱上立柱顶部支撑主梁。
拱上立柱包括四根竖向立柱钢管，相邻的竖向立柱钢管之间通过水平连接钢管联结。
上下两根水平连接钢管之间设置有斜向的横向连接钢管和纵向连接钢管，分别位于横桥向平面内和纵桥向平面内。
钢管为圆钢管或方钢管。
竖向立柱钢管内灌注有自密实混凝土。
拱上立柱顶部通过支座支撑主梁。
拱上立柱纵桥向上下等宽，横桥向上窄下宽。
拱上立柱竖向分为多个节段，各节段通过竖向立柱钢管端部设置的内法兰相固定连接。
主拱圈的顶部设置有剪力钉并浇筑有混凝土节点，混凝土节点内设置有预埋钢板，拱上立柱底部通过螺栓固定到预埋钢板上。
本发明具有以下优点：
（1）断面形式简单，可直接利用成品钢管加工制造，减少了由于钢箱截面小而加工制造困难、制造缺陷多的缺点，有效保证了结构质量；
（2）采用立柱钢管、水平连接钢管、纵向及横向连接钢管组成格构式，结构受力合理，相比普通钢立柱能有效提高立柱刚度，满足列车行车舒适性及安全性要求，相比混凝土立柱，结构自重轻，能大幅度减小对主拱圈的影响，提高了结构的抗震性能；
（3）格构式拱上立柱采用分段加工、现场吊装组拼连接的方式，相比普通钢立柱的安装，施工要求降低，相比混凝土立柱施工，缩短了高空作业时间，提高了施工效率和施工安全性能。
附图说明
图1为实施例1的B-B断面图。
图2为实施例2的B-B断面图。
图3为拱上立柱立面布置图。
图4为图3的A-A断面图。
图中，1-主拱圈，2-混凝土节点，3-拱上立柱，4-主梁，5-拱座基础，6-支座，7-地面，31-竖向立柱钢管，32-水平连接钢管，33-纵向连接钢管，34-横向连接钢管。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及一种铁路格构式拱上立柱，所述拱上立柱3为众多钢管组成的格构型立柱，在主拱圈1上方沿纵桥向间隔竖向布置；主拱圈1两端插入拱座基础5中。
拱上立柱3底部通过混凝土节点2固定到主拱圈1的顶部，拱上立柱3顶部支撑主梁4。
拱上立柱3包括四根竖向立柱钢管31，相邻的竖向立柱钢管31之间通过水平连接钢管32联结，水平连接钢管32高度方向等间距设置。上下两根水平连接钢管32之间设置有斜向的横向连接钢管34和纵向连接钢管33，分别位于横桥向平面内和纵桥向平面内。钢管为圆钢管或方钢管。竖向立柱钢管31内可灌注自密实混凝土。
拱上立柱3顶部通过支座6支撑主梁4。拱上立柱3纵桥向上下等宽，横桥向上窄下宽。
拱上立柱3竖向分为多个节段，分节段吊装拼接，施工时利用吊机将分好段的格构式立柱按顺序依次吊装，定位，然后进行连接。各节段通过竖向立柱钢管31端部设置的内法兰相固定连接。钢管间可通过焊接方式或连接接头的方式连接，连接接头均在工厂或现场附近的厂房内焊接而成，外层再包覆一层钢板焊接加强。
主拱圈1的顶部设置有剪力钉并浇筑有混凝土节点2，混凝土节点2内设置有预埋钢板，拱上立柱3底部通过螺栓固定到预埋钢板上。
拱上立柱竖向分段加工制造，现场吊装到位后，进行定位，最下段节段通过主拱圈上的混凝土预埋螺栓与主拱圈连接，拱上立柱3节段与节段之间通过组成拱上立柱3的各部分钢管的内法兰进行螺栓栓接，外层焊接钢板进行加强。
根据不同的立柱高度和受力需求，可以灵活调整断面竖向立柱钢管31数量及是否与混凝土结合，如：
实施例1：参见图1，拱上立柱3包括四根竖向立柱钢管31，呈上下游两侧布置，主拱圈上游侧两根，下层两根，四根竖向立柱钢管31之间每隔一定竖向高度焊接水平连接钢管32。每层竖向立柱钢管31之间焊接纵向连接钢管33及横向连接钢管34。
实施例2：参见图2：拱上立柱3包括四根竖向立柱钢管31，呈上下游两侧布置，主拱圈上游侧两根，下层两根，四根竖向立柱钢管31之间每隔一定竖向高度焊接水平连接钢管32。每层竖向钢管32之间焊接纵向连接钢管33及横向连接钢管34，拱上立柱3施工完成后将自密实混凝土灌入四根竖向立柱钢管31中，使之成为钢管混凝土结构，进一步增大结构刚度。
拱上立柱3与混凝土节点2之间通过预埋钢板，用高强螺栓连接，混凝土节点2与主拱圈1通过在主拱圈1上面设置剪力钉进行连接。拱上立柱3节段中的钢管连接均采用焊接连接，节段与节段之间的连接采用内法兰栓接，外层钢管包覆钢板进行焊接加强的方式连接。
拱上立柱3的竖向立柱钢管31直径大于水平连接钢管32、纵向连接钢管33及横向连接钢管34的直径，竖向立柱钢管31、水平连接钢管32、纵向连接钢管33及横向连接钢管34为圆形或矩形截面钢管。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
所述拱上立柱（3）为众多钢管组成的格构型立柱，在主拱圈（1）上方沿纵桥向间隔竖向布置；
拱上立柱（3）底部通过混凝土节点（2）固定到主拱圈（1）的顶部，拱上立柱（3）顶部支撑主梁（4）。
2.根据权利要求1所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
拱上立柱（3）包括四根竖向立柱钢管（31），相邻的竖向立柱钢管（31）之间通过水平连接钢管（32）联结。
3.根据权利要求2所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
上下两根水平连接钢管（32）之间设置有斜向的横向连接钢管（34）和纵向连接钢管（33），分别位于横桥向平面内和纵桥向平面内。
4.根据权利要求3所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
钢管为圆钢管或方钢管。
5.根据权利要求4所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
竖向立柱钢管（31）内灌注有自密实混凝土。
6.根据权利要求5所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
拱上立柱（3）顶部通过支座（6）支撑主梁（4）。
7.根据权利要求6所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
拱上立柱（3）纵桥向上下等宽，横桥向上窄下宽。
8.根据权利要求7所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
拱上立柱（3）竖向分为多个节段，各节段通过竖向立柱钢管（31）端部设置的内法兰相固定连接。
9.根据权利要求8所述的铁路格构式拱上立柱，其特征在于：
主拱圈（1）的顶部设置有剪力钉并浇筑有混凝土节点（2），混凝土节点（2）内设置有预埋钢板，拱上立柱（3）底部通过螺栓固定到预埋钢板上。
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