CN113585038A - 一种单片拱肋两铰拱桥 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单片拱肋两铰拱桥，包括单片拱肋、拱脚横梁、拱脚铰接机构、拱座以及桥面结构；所述单片拱肋的两端与拱脚横梁固结；所述拱座位于所述拱脚横梁下方，通过所述拱脚铰接机构可转动式连接至所述拱脚横梁；所述桥面结构设于所述单片拱肋上。本发明在采用单片拱肋以获得上承式拱桥简洁美观造型效果的同时，确保了结构的抗倾覆稳定性；由于释放了拱脚的转动约束，从而大幅度降低了由地基变形（沉降和水平位移）导致的拱肋次应力。本发明构造简单，可应用于软土地基和岩石地基，具有很好的经济效益和推广价值。

Description

一种单片拱肋两铰拱桥

技术领域

本发明涉及桥梁工程技术领域，具体涉及一种单片拱肋两铰拱桥。

背景技术

跨越城市河道的上承式拱桥往往具有较高的景观需求，减少拱肋数量使得桥梁结构简洁、现代，可显著改善桥下空间景观效果。

而上承式拱桥通常横向布置两片或多片拱肋，以保证活荷载偏载布置工况下结构的横向抗倾覆稳定性。当采用单片拱肋布置时，为保证横向抗倾覆稳定性，拱脚往往与拱座固结，且拱肋横向宽度较大，此时拱肋将承受由于拱脚固结导致的较大的温度应力。

发明内容

发明的目的在于，提供一种单片拱肋两铰拱桥，属于上承式拱桥，通过单片拱肋、拱脚横梁及拱脚铰接机构的布置解决了目前单片拱肋布置拱桥的拱肋横向宽度较大，拱肋将承受由于拱脚固结导致的温度及地基变形下（沉降和水平位移）拱肋次应力大的问题。

为了实现上述目的，本发明其中一实施例中提供一种单片拱肋两铰拱桥，包括单片拱肋、拱脚横梁、拱脚铰接机构、拱座以及桥面结构；所述单片拱肋的两端设有拱脚横梁；所述拱脚横梁与所述拱肋固结；所述拱座位于拱脚横梁底部，通过拱脚铰接机构可转动式连接至所述拱脚横梁；所述桥面结构设于所述单片拱肋上。

进一步地，所述拱脚横梁为钢结构构件，其横截面为矩形、圆形或多边形的闭口截面；所述拱脚横梁端部设有相对设置的两个横梁耳板，所述横梁耳板与所述拱脚横梁的翼缘板及腹板采用熔透焊可靠连接，所述横梁耳板朝向所述拱座一侧延伸并通过拱脚铰接机构与所述拱座可转动式连接。

进一步地，所述拱脚铰接机构包括销棒、两个限位销、两个支承耳板；其中所述两个支承耳板与所述拱脚横梁的一个横梁耳板对应设置，所述横梁耳板与所述支承耳板间隔布置；所述支承耳板和所述横梁耳板的重叠区域设置开孔，所述销棒通过所述开孔依次穿过所述横梁耳板及所述支承耳板，并在所述销棒两端头各设置一个限位销。

进一步地，在一个横梁耳板朝向另一个横梁耳板的侧面、所述支承耳板的两侧面设置耳板加劲。

进一步地，所述拱脚铰接机构还包括锚固螺栓和预埋钢板；所述锚固螺栓设于所述拱座内并在朝向所述拱脚横梁一侧突出于所述拱座的表面；所述预埋钢板设于所述拱座的表面且通过所述锚固螺栓锚固于所述拱座中；所述支承耳板及所述耳板加劲与所述预埋钢板焊接连接。

进一步地，在所述桥面结构与所述拱肋之间设有立柱；所述立柱的上端与所述桥面结构的下表面连接，所述立柱的下端与所述拱肋的上表面固结。

进一步地，所述的单片拱肋两铰拱桥设于软土地基上时，在所述拱座上设置与所述桥面结构等宽的矩形钢筋混凝土框架结构；所述框架结构的上表面与所述桥面结构的上表面齐平；所述框架结构在朝向所述桥面结构的一侧设置支座，用以支承所述桥面结构；在所述框架结构远离所述桥面结构的一侧设置台后填土，用以平衡拱脚水平力；所述台后填土的上表面与所述桥面结构的上表面齐平。

进一步地，所述拱座的下方设有深入至所述软土地基内的桩基础。

进一步地，当所述单片拱肋两铰拱桥设于岩石地基上时，在所述岩石地基上设置拱座，并在拱座上设置拱脚铰接机构。

进一步地，在所述岩石地基上设置卧梁，所述卧梁上方设置支座，用以支承所述桥面结构。

本发明的有益效果在于，提供一种单片拱肋两铰拱桥结构，采用单片拱肋支撑桥面结构荷载，通过在拱脚处设置拱脚横梁，拱肋端部与拱脚横梁中部固结，拱脚横梁两端与拱座间采用铰接构造释放了拱脚的转动约束。本发明在采用单片拱肋以获得上承式拱桥简洁美观造型效果的同时，确保了结构的抗倾覆稳定性；由于释放了拱脚的转动约束，从而大幅度降低了由地基变形（沉降和水平位移）导致的拱肋次应力。本发明构造简单，可应用于软土地基和岩石地基，具有很好的经济效益和推广价值。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，呈现本申请的技术方案及其它有益效果。

图1为本发明提供的单片拱肋两铰拱桥的结构体系立面图。

图2为本发明提供的单片拱肋两铰拱桥的结构体系平面图。

图3为本发明单片拱肋两铰拱桥在软土地基上应用示例立面图。

图4为本发明单片拱肋两铰拱桥在岩石地基上应用示例立面图。

图5为本发明图3或图4顺桥向不同位置A-A处的截面图。

图6为本发明图3或图4顺桥向不同位置B-B处的截面图。

图7为本发明拱脚横梁及拱脚铰接机构位置的平面布置图。

图8为本发明拱脚横梁C-C横断面图。

图9为本发明拱脚铰接机构D-D横断面图。

图10为本发明拱脚铰接机构E-E横断面图。

图中部件标识如下：

1——拱肋、2——立柱、3——桥面结构、4——拱脚横梁、5——横梁隔板、6——横梁耳板、7——销棒、8——限位销、9——支承耳板、10——耳板加劲、11——锚固螺栓、12——预埋钢板、20——拱脚铰接机构、21——支座、22——拱座、23——桩基础、24——框架结构、25——台后填土、26——卧梁、27——基岩。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，也可以是焊接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

具体的，请参阅图1至图10，本申请实施例提供一种单片拱肋两铰拱桥，包括单片拱肋1、拱脚横梁4、拱脚铰接机构20、拱座22以及桥面结构3；所述单片拱肋1的两端设有拱脚横梁4；所述拱脚横梁4与所述拱肋1固结；所述拱座22位于拱脚横梁4下方，通过拱脚铰接机构20可转动式连接至所述拱脚横梁4；所述桥面结构3设于所述单片拱肋1上。

进一步地，所述拱脚横梁4为一两端铰接支撑、跨中承受拱肋1集中荷载的简支梁，为确保足够的抗扭刚度及抗弯能力，拱脚横梁4断面通常为闭口断面，为便于与拱脚铰接机构20连接，所述拱脚横梁4为钢结构构件，其横截面为矩形、圆形或多边形的闭口截面；所述拱脚横梁4设有相对设置的两个横梁耳板6与所述拱肋横梁4的翼缘板及腹板采用熔透焊可靠连接；所述横梁耳板6朝向所述拱座22一侧延伸并通过拱脚铰接机构20与所述拱座22可转动式连接，释放了拱脚的转动约束。

为了加强拱脚横梁4与拱肋1的连接可靠性，在拱脚横梁4中部对应拱肋1两侧腹板对应位置设有横梁隔板5，与拱脚横梁4焊接连接。

进一步地，所述拱脚铰接机构20包括销棒7、两个限位销8、两个支承耳板9、耳板加劲10、锚固螺栓11、预埋钢板12；其中所述两个支承耳板9与所述拱脚横梁4的一个横梁耳板6对应设置，所述横梁耳板6与所述支承耳板9间隔布置；所述支承耳板9和所述横梁耳板6的重叠区域设置开孔，所述销棒7通过所述开孔依次穿过所述横梁耳板6及所述支承耳板9，并在所述销棒7两端头各设置一个限位销8，限制销棒7的横桥向位移。在一个横梁耳板6朝向另一个横梁耳板6的侧面、所述支承耳板9的两侧面设置耳板加劲10，所述横梁耳板6单侧、所述支承耳板9双侧通过设置所述耳板加劲10确保耳板的侧向稳定。所述锚固螺栓11设于所述拱座22内并在朝向所述拱脚横梁4一侧突出于所述拱座22的表面；所述预埋钢板12设于所述拱座22的表面且通过所述锚固螺栓11锚固于所述拱座22中；所述支承耳板9、所述耳板加劲10与所述预埋钢板12焊接连接。预埋钢板12四周均匀布置锚固螺栓11并锚固于拱脚钢筋混凝土拱座22中，实现拱脚铰接机构20与拱座22的可靠连接。所述横梁耳板6兼做拱脚横梁4端封板，横梁耳板6将荷载通过销棒7传递给支承耳板9，最终将荷载传递至拱座22。

进一步地，在所述桥面结构3与所述拱肋1之间设有立柱2；所述立柱2的上端与所述桥面结构3的下表面连接，所述立柱2的下端与所述拱肋1的上表面固结。其中，桥面结构3将荷载经立柱2传递至拱肋1上，拱肋1端部与拱脚横梁4固结，并最终通过拱脚铰接机构20将荷载传递至拱座22。拱脚横梁4是实现拱肋1与拱座22间荷载分散传递、实现拱脚铰接受力并保证结构抗倾覆稳定的关键受力构件。

进一步地，所述的单片拱肋1两铰拱桥设于软土地基上时，虽两铰拱的拱脚铰接机构20造释放了拱脚弯矩，但恒载、活荷载及温度荷载作用仍有较大水平力；所述拱座22的下方设有深入至所述软土地基内的桩基础23；为进一步降低桩基础23承受的水平力，可在钢筋混凝土拱座22上设置与桥面等宽的矩形钢筋混凝土框架结构24。所述框架结构24的上表面与所述桥面结构3的上表面齐平；该框架临主桥一侧墙顶设置支座21，用以支承桥面结构3；钢筋混凝土框架结构24远离主桥一侧可设置台后填土25，以台后填土25的主动土压力平衡所述拱肋1传递给钢筋混凝土拱座22的水平力。亦即所述框架结构24在朝向所述桥面结构3的一侧设置支座21，用以支承所述桥面结构3；在所述框架结构24远离所述桥面结构3的一侧设置台后填土25，所述台后填土25的上表面与所述桥面结构3的上表面齐平。所述框架结构24可兼做护岸结构，所述框架结构24中空部分可作为防汛通道或滨河步道。

进一步地，当所述单片拱肋两铰拱桥设于岩石地基上时，在所述岩石地基的基岩27上设置拱座22，并在拱座22中设置拱脚铰接机构20，实现拱脚横梁4与拱座22的可靠连接。并在所述岩石地基的基岩27上设置卧梁26，所述卧梁26上设置支座21，用以支承所述桥面结构3。

本发明的有益效果在于，提供一种单片拱肋两铰拱桥结构，采用单片拱肋支撑桥面结构荷载，通过在拱脚处设置拱脚横梁，拱肋端部与拱脚横梁中部固结，拱脚横梁两端与拱座间采用铰接构造释放了拱脚的转动约束。本发明在采用单片拱肋以获得上承式拱桥简洁美观造型效果的同时，确保了结构的抗倾覆稳定性；由于释放了拱脚的转动约束，从而大幅度降低了由地基变形（沉降和水平位移）导致的拱肋次应力。本发明构造简单，可应用于软土地基和岩石地基，具有很好的经济效益和推广价值。

以上对本申请实施例所提供的一种桥梁结构形式进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；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申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种单片拱肋两铰拱桥，为上承式拱桥，其特征在于，包括：

单片拱肋；

拱脚横梁，与所述拱肋的两端固结；

拱座，位于拱脚横梁底部，通过拱脚铰接机构可转动式连接至所述拱脚横梁；以及

桥面结构，设于所述单片拱肋上。

2.根据权利要求1所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，

所述拱脚横梁为钢结构构件，其横截面为矩形、圆形或多边形的闭口截面；

所述拱脚横梁端部设有相对设置的两个横梁耳板,所述横梁耳板与所述拱脚横梁的翼缘板及腹板采用熔透焊可靠连接，所述横梁耳板朝向所述拱座一侧延伸并通过拱脚铰接机构与所述拱座可转动式连接。

3.根据权利要求2所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，所述拱脚铰接机构包括销棒、两个限位销、两个支承耳板；其中所述两个支承耳板与所述拱脚横梁的一个横梁耳板对应设置，所述横梁耳板与所述支承耳板间隔布置；所述支承耳板和所述横梁耳板的重叠区域设置开孔，所述销棒通过所述开孔依次穿过所述横梁耳板及所述支承耳板，并在所述销棒两端头各设置一个限位销。

4.根据权利要求3所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，在一个横梁耳板朝向另一个横梁耳板的侧面、所述支承耳板的两侧面设置耳板加劲。

5.根据权利要求4所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，所述拱脚铰接机构还包括锚固螺栓和预埋钢板；所述锚固螺栓设于所述拱座内并在朝向所述拱脚横梁一侧突出于所述拱座的表面；所述预埋钢板设于所述拱座的表面且通过所述锚固螺栓锚固于所述拱座中；所述支承耳板及所述耳板加劲与所述预埋钢板焊接连接。

6.根据权利要求1所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，在所述桥面结构与所述拱肋之间设有立柱；所述立柱的上端与所述桥面结构的下表面连接，所述立柱的下端与所述拱肋的上表面固结。

7.根据权利要求1所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，所述的单片拱肋两铰拱桥设于软土地基上时，在所述拱座上设置与所述桥面结构等宽的矩形钢筋混凝土框架结构；所述框架结构的上表面与所述桥面结构的上表面齐平；所述框架结构在朝向所述桥面结构的一侧设置支座，用以支承所述桥面结构；在所述框架结构远离所述桥面结构的一侧设置台后填土，用以平衡拱脚水平推力，所述台后填土的上表面与所述桥面结构的上表面齐平。

8.根据权利要求7所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，所述拱座的下方设有深入至所述软土地基内的桩基础。

9.根据权利要求1所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，当所述单片拱肋两铰拱桥设于岩石地基上时，在所述岩石地基上设置拱座，并在拱座上设置拱脚铰接机构。

10.根据权利要求9所述的单片拱肋两铰拱桥，其特征在于，在所述岩石地基上设置卧梁，在所述卧梁上方设置支座，用以支承所述桥面结构。

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