CN114016371B - 钢管混凝土折边拱桥及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢管混凝土折边拱桥及施工方法，包括桥台、钢管混凝土拱架、桥面结构；钢管混凝土拱架为钢管混凝土折边拱结构，由沿桥宽方向交错布置的若干第一系统拱肋、第二系统拱肋交错布置组成；第一系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁B，第二系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁A；第一系统拱肋与第二系统拱肋的折角节点间夹持有安装在桥面结构底面的钢管混凝土横梁，使两系统组成整体，相互承托；本拱桥通过改变拱肋连接方式，将钢管拱实现以直代曲，并做到快速施工，具有强度高、刚度大、结构简洁、受力合理、使用寿命长、桥型优美等优点，极具推广研究与应用价值。

Description

钢管混凝土折边拱桥及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程领域，尤其涉及一种钢管混凝土折边拱桥及施工方法。

背景技术

编梁木拱廊桥曾广泛分布于福建东北与浙西南地区，该类地区山高地远，沟谷幽深，溪流密布，架桥铺路出行成为人们基本生活需求，由于经济不发达，生产力技术水平也低，古代先民能工巧匠们因地制宜，就地取材，开路搭桥，营造了横跨高山深涧之间、湍急溪流之上的如彩虹般的编梁木拱廊桥。编梁木拱廊桥的拱结构是由多节大木拱骨组成的折梁体系，桥梁沿横向共有三折拱骨和四折拱骨两个系统，两个系统纵横相贯，穿插别压，相互承托，受力均匀。这种结构的主要巧妙之处在于以直代曲，由直木穿插别压组合成曲形拱桥。

但是由原木组成的编梁木拱桥还存在有不少缺陷：1.承受荷载的能力较为有限；2.易受环境侵蚀破坏，不利于当代生产生活使用；3.木拱肋采用榫卯连接，精度不易控制，搭建难度高。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足之处，提供了一种钢管混凝土折边拱桥及施工方法。

本发明解决技术问题所采用的方案是，一种钢管混凝土折边拱桥，包括桥台、钢管混凝土拱架、桥面结构，钢管混凝土拱架下侧两端连接两侧的桥台，钢管混凝土拱架上侧连接桥面结构；

所述钢管混凝土拱架为钢管混凝土折边拱结构，由沿桥宽方向交错布置的若干第一系统拱肋、第二系统拱肋交错布置组成；

第一系统拱肋由两节斜置钢管混凝土杆件A分别与一节水平钢管混凝土杆件两端对接，斜置钢管混凝土杆件与水平钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁A，三者经钢管接长装置相连接，形成三折边的第一系统拱肋；

第二系统拱肋由四节斜置钢管混凝土杆件B依次连接构成，相邻的斜置钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁B，三者经钢管接长装置相连接，形成四折边的第二系统拱肋；

第一系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁B，第二系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁A；

第一系统拱肋与第二系统拱肋的折角节点间夹持有安装在桥面结构底面的钢管混凝土横梁，使两系统组成整体，相互承托。

进一步的，所述桥台设置两组拱脚约束件，分别用于对接安装钢管混凝土拱架的端部，承接拱桥重量。

进一步的，拱脚约束件为一端焊有封隔钢板的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉，钢管混凝土拱架的端部插入拱脚约束件中固定。

进一步的，拱脚约束件为一端焊有封隔钢板，另一端焊有法兰盘A的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉，钢管混凝土拱架的端部焊接有与法兰盘相连接的法兰盘B，法兰盘A与法兰盘B通过螺栓对接固定。

进一步的，所述钢管接长装置包括两个钢管夹体及一个钢管卡箍，所述钢管包括上半夹体、下半夹体，上半夹体、下半夹体通过螺栓可拆连接，两个下半夹体内端铰接，上半夹体、下半夹体嵌合后在横截面上形成钢管夹孔，两个钢管夹体上固定的两个直钢管轴线之间的夹角不大于180度，钢管卡箍两端分别与两个下半夹体相连接，两个下半夹体与钢管卡箍相互配合搭接固定另一根异面正交直钢管，钢管卡箍用于连接拱肋杆件。

进一步的，所述钢管卡箍一端与其中一个下半夹体铰接，另一端经螺栓与另一下半夹体可拆连接。

进一步的，所述上半夹体上具有连贯的上嵌合口，下半夹体设置有与上嵌合口配合的下嵌合口，上下嵌合口嵌合后在横截面上形成钢管夹孔。

进一步的，两个钢管夹体的下半夹体内端栓接，在同一平面内形成两个共面且不同轴心的钢管夹孔，一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凸部，另一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凹部，连接凸部、连接凹部上开设有相配合的螺栓孔。

进一步的，所述桥面结构为压型钢板-混凝土组合桥面板。

一种钢管混凝土折边拱桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：工厂预制桥体构件：根据桥体设计跨度、高度以及桥梁等级确定桥体所需材料的尺寸与材料强度，由工厂预制桥体所需的钢构件；

步骤二：现场浇筑桥台，预埋拱脚约束件；

步骤三：搭建第一系统拱肋：将第一系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件A一端安装固定于拱脚；在第一系统斜置钢管混凝土杆件A另一端安置钢管接长装置并对接第一系统水平钢管混凝土杆件，形成第一系统拱肋，在第一系统拱肋的两个折角节点处分别扣接一根钢管混凝土横梁，完成第一系统拱肋的搭建；

步骤四：在安装好第一系统拱肋的基础上，以第一系统拱肋为受力支撑，搭建第二系统拱肋：首先，将第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B一端安装固定于拱脚，在第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B另一端安置钢管接长装置并扣接钢管混凝土横梁，该横梁利用钢管扣件扣紧贴在第一系统拱肋上；接着，将第二系统钢管扣件上部斜置钢管混凝土杆件B下端成一定角度对接下部斜置钢管混凝土杆件B，上部斜置钢管混凝土杆件B从第一系统拱肋之间、第一系统拱肋横梁的下面穿过，其上端使用钢管接长装置对接并扣接一根钢管混凝土横梁，该横梁同样使用钢管扣件扣紧贴在第一系统水平拱肋中部；至此，两系统拱肋通过夹持固定在两系统拱肋折角节点处的钢管混凝土横梁相互承托，组成整体；

步骤五：向钢管内部灌注混凝土，完成拱架施工；

步骤六：安装桥面结构：将钢梁沿纵向安置于上桥台与第一系统拱肋顶部平拱肋处设置的平台上；压型钢板-混凝土组合桥面板通过焊于钢梁上的焊钉与钢梁组合成上部结构；

步骤七：进行桥面铺装施工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：结构简单，设计合理，通过改变拱肋连接方式，将钢管拱实现以直代曲，并做到快速施工，具有强度高、刚度大、结构简洁、受力合理、使用寿命长、桥型优美等优点，极具推广研究与应用价值。

附图说明

下面结合附图对本发明专利进一步说明。

图1是本拱桥的结构示意图一。

图2是本拱桥的结构示意图二。

图3是第一系统拱肋结构示意图。

图4是第二系统拱肋结构示意图。

图5是一种拱脚约束件的结构示意图。

图6是另一种拱脚约束件的结构示意图。

图7是钢管接长装置的结构示意图。

图8是钢管接长装置的使用示意图。

图中：1-栏杆扶手；2-桥面板；3-钢梁；4-拱脚约束件；5-钢管接长装置；6-平台；7-第二系统拱肋；8-钢管扣件；9-第一系统拱肋；10-钢管混凝土横梁A；11-桥台；12-钢管夹体；13-钢管卡箍；14-上半夹体；15-下半夹体；16-高强螺栓副；17-上嵌合企口；18-下嵌合企口；19-弧形凹陷部；20-两个下半夹体的铰接点；21-钢管卡箍与下半夹体铰接点；22-普通螺栓副；23-封隔钢板；24-焊钉；25-法兰盘A。

具体实施方式

下面将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。

如图1-8所示，一种钢管混凝土折边拱桥，包括桥台11、钢管混凝土拱架、桥面结构，钢管混凝土拱架下侧两端连接两侧的桥台，钢管混凝土拱架上侧连接桥面结构；

所述钢管混凝土拱架为钢管混凝土折边拱结构，由沿桥宽方向交错布置的若干第一系统拱肋9、第二系统拱肋7交错布置组成；

第一系统拱肋由两节斜置钢管混凝土杆件A分别与一节水平钢管混凝土杆件两端对接，斜置钢管混凝土杆件与水平钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁A10，三者经钢管接长装置5相连接，形成三折边的第一系统拱肋；

第二系统拱肋由四节斜置钢管混凝土杆件B依次连接构成，相邻的斜置钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁B，三者经钢管接长装置相连接，形成四折边的第二系统拱肋；

第一系统拱肋经钢管扣件8连接相邻的钢管混凝土横梁B，第二系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁A；

第一系统拱肋与第二系统拱肋的折角节点间夹持有安装在桥面结构底面的钢管混凝土横梁，使两系统组成整体，相互承托。

在本实施例中，所述桥台设置两组拱脚约束件4，分别用于对接安装钢管混凝土拱架的端部，承接拱桥重量。

在本实施例中，拱脚约束件为一端焊有封隔钢板23的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉34，钢管混凝土拱架的端部插入拱脚约束件中固定。

在本实施例中，拱脚约束件为一端焊有封隔钢板，另一端焊有法兰盘A25的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉，钢管混凝土拱架的端部焊接有与法兰盘相连接的法兰盘B，法兰盘A与法兰盘B通过螺栓对接固定。

在本实施例中，所述钢管接长装置包括两个钢管夹体12及一个钢管卡箍13，所述钢管包括上半夹体14、下半夹体15，上半夹体、下半夹体通过螺栓可拆连接，两个下半夹体内端铰接，上半夹体、下半夹体嵌合后在横截面上形成钢管夹孔，两个钢管夹体上固定的两个直钢管轴线之间的夹角不大于180度，钢管卡箍两端分别与两个下半夹体相连接，两个下半夹体与钢管卡箍相互配合搭接固定另一根异面正交直钢管，钢管卡箍用于连接拱肋杆件。

在本实施例中，所述钢管卡箍一端与其中一个下半夹体铰接，另一端经普通螺栓副21与另一下半夹体可拆连接。

在本实施例中，所述上半夹体上具有连贯的上嵌合口17，下半夹体设置有与上嵌合口配合的下嵌合口18，上下嵌合口嵌合后在横截面上形成钢管夹孔。

在本实施例中，两个钢管夹体的下半夹体内端栓接，在同一平面内形成两个共面且不同轴心的钢管夹孔，一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凸部，另一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凹部，连接凸部、连接凹部上开设有相配合的螺栓孔。

在本实施例中，所述下半夹体内端下侧设置有弧形凹陷部19，弧形凹陷部于钢管卡箍配合搭接固定钢管构件。所述钢管卡箍为呈弧形，其可拆连接端设置有连接耳。所述钢管夹体的上半夹体、下半夹体两端均沿长多方向间隔设置若干螺栓孔，上半夹体、下半夹体经穿设螺栓孔的高强螺栓副16连接。

在本实施例中，所述桥面结构为压型钢板-混凝土组合桥面板2。

一种钢管混凝土折边拱桥的施工方法，包括以下步骤：

步骤一：工厂预制桥体构件：根据桥体设计跨度、高度以及桥梁等级确定桥体所需材料的尺寸与材料强度，由工厂预制桥体所需的钢构件；

步骤二：现场浇筑桥台，预埋拱脚约束件；

步骤三：搭建第一系统拱肋：将第一系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件A一端安装固定于拱脚；在第一系统斜置钢管混凝土杆件A另一端安置钢管接长装置并对接第一系统水平钢管混凝土杆件，形成第一系统拱肋，在第一系统拱肋的两个折角节点处分别扣接一根钢管混凝土横梁，完成第一系统拱肋的搭建；

步骤四：在安装好第一系统拱肋的基础上，以第一系统拱肋为受力支撑，搭建第二系统拱肋：首先，将第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B一端安装固定于拱脚，在第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B另一端安置钢管接长装置并扣接钢管混凝土横梁，该横梁利用钢管扣件扣紧贴在第一系统拱肋上；接着，将第二系统钢管扣件上部斜置钢管混凝土杆件B下端成一定角度对接下部斜置钢管混凝土杆件B，上部斜置钢管混凝土杆件B从第一系统拱肋之间、第一系统拱肋横梁的下面穿过，其上端使用钢管接长装置对接并扣接一根钢管混凝土横梁，该横梁同样使用钢管扣件扣紧贴在第一系统水平拱肋中部；至此，两系统拱肋通过夹持固定在两系统拱肋折角节点处的钢管混凝土横梁相互承托，组成整体；

步骤五：向钢管内部灌注混凝土，完成拱架施工；

步骤六：安装桥面结构：将钢梁3沿纵向安置于上桥台与第一系统拱肋顶部平拱肋处设置的平台6上；压型钢板-混凝土组合桥面板通过焊于钢梁上的焊钉与钢梁组合成上部结构；

步骤七：进行桥面铺装施工。

本专利如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接( 例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构( 例如使用铸造工艺一体成形制造出来) 所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利，而不是指示或暗示所指的装置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专利的限制。

上列较佳实施例，对本发明的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：包括桥台、钢管混凝土拱架、桥面结构，钢管混凝土拱架下侧两端连接两侧的桥台，钢管混凝土拱架上侧连接桥面结构；

所述钢管混凝土拱架为钢管混凝土折边拱结构，由沿桥宽方向交错布置的若干第一系统拱肋、第二系统拱肋交错布置组成；

第一系统拱肋由两节斜置钢管混凝土杆件A分别与一节水平钢管混凝土杆件两端对接，斜置钢管混凝土杆件与水平钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁A，三者经钢管接长装置相连接，形成三折边的第一系统拱肋；

第二系统拱肋由四节斜置钢管混凝土杆件B依次连接构成，相邻的斜置钢管混凝土杆件的连接节点处布置有沿桥宽方向布置的钢管混凝土横梁B，三者经钢管接长装置相连接，形成四折边的第二系统拱肋；

第一系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁B，第二系统拱肋经钢管扣件连接相邻的钢管混凝土横梁A；

第一系统拱肋与第二系统拱肋的折角节点间夹持有安装在桥面结构底面的钢管混凝土横梁，使两系统组成整体，相互承托；

所述钢管接长装置包括两个钢管夹体及一个钢管卡箍，所述钢管夹体包括上半夹体、下半夹体，上半夹体、下半夹体通过螺栓可拆连接，两个下半夹体内端铰接，上半夹体、下半夹体嵌合后在横截面上形成钢管夹孔，两个钢管夹体上固定的两个直钢管轴线之间的夹角不大于180度，钢管卡箍两端分别与两个下半夹体相连接，两个下半夹体与钢管卡箍相互配合搭接固定另一根异面正交直钢管，钢管卡箍用于连接拱肋杆件。

2.根据权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：所述桥台设置两组拱脚约束件，分别用于对接安装钢管混凝土拱架的端部，承接拱桥重量。

3.根据权利要求2所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：拱脚约束件为一端焊有封隔钢板的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉，钢管混凝土拱架的端部插入拱脚约束件中固定。

4.根据权利要求2所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：拱脚约束件为一端焊有封隔钢板，另一端焊有法兰盘A的钢管，该钢管焊有封隔钢板的一端埋入桥台内，该端外周沿轴向间隔焊接若干焊钉，钢管混凝土拱架的端部焊接有与法兰盘相连接的法兰盘B，法兰盘A与法兰盘B通过螺栓对接固定。

5.根据权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：所述钢管卡箍一端与其中一个下半夹体铰接，另一端经螺栓与另一下半夹体可拆连接。

6.根据权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：所述上半夹体上具有连贯的上嵌合口，下半夹体设置有与上嵌合口配合的下嵌合口，上下嵌合口嵌合后在横截面上形成钢管夹孔。

7.根据权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：两个钢管夹体的下半夹体内端栓接，在同一平面内形成两个共面且不同轴心的钢管夹孔，一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凸部，另一钢管夹体的下半夹体内端设置有连接凹部，连接凸部、连接凹部上开设有相配合的螺栓孔。

8.根据权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于：所述桥面结构为压型钢板-混凝土组合桥面板。

9.一种钢管混凝土折边拱桥的施工方法，采用如权利要求1所述的钢管混凝土折边拱桥，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：工厂预制桥体构件：根据桥体设计跨度、高度以及桥梁等级确定桥体所需材料的尺寸与材料强度，由工厂预制桥体所需的钢构件；

步骤二：现场浇筑桥台，预埋拱脚约束件；

步骤三：搭建第一系统拱肋：将第一系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件A一端安装固定于拱脚；在第一系统斜置钢管混凝土杆件A另一端安置钢管接长装置并对接第一系统水平钢管混凝土杆件，形成第一系统拱肋，在第一系统拱肋的两个折角节点处分别扣接一根钢管混凝土横梁，完成第一系统拱肋的搭建；

步骤四：在安装好第一系统拱肋的基础上，以第一系统拱肋为受力支撑，搭建第二系统拱肋：首先，将第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B一端安装固定于拱脚，在第二系统拱肋下部斜置钢管混凝土杆件B另一端安置钢管接长装置并扣接钢管混凝土横梁，该横梁利用钢管扣件扣紧贴在第一系统拱肋上；接着，将第二系统钢管扣件上部斜置钢管混凝土杆件B下端成一定角度对接下部斜置钢管混凝土杆件B，上部斜置钢管混凝土杆件B从第一系统拱肋之间、第一系统拱肋横梁的下面穿过，其上端使用钢管接长装置对接并扣接一根钢管混凝土横梁，该横梁同样使用钢管扣件扣紧贴在第一系统水平拱肋中部；至此，两系统拱肋通过夹持固定在两系统拱肋折角节点处的钢管混凝土横梁相互承托，组成整体；

步骤五：向钢管内部灌注混凝土，完成拱架施工；

步骤六：安装桥面结构：将钢梁沿纵向安置于上桥台与第一系统拱肋顶部平拱肋处设置的平台上；压型钢板-混凝土组合桥面板通过焊于钢梁上的焊钉与钢梁组合成上部结构；

步骤七：进行桥面铺装施工。

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