CN114263095B - 下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥及施工方法，其中下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥包括多个桥墩，在每个桥墩上设有拱座，沿着拱桥的长度方向，相邻拱肋与拱座相连，且多个桥墩之间通过桥面系相连，拱肋与桥面系之间通过吊杆相连，横桥向设置的两个拱肋之间通过风撑相连，相间分布的桥墩之间通过系杆相连，整体上形成交叉系杆。

Description

下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥及施工方法

技术领域

本发明属于钢管混凝土拱桥领域，具体涉及一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥及施工方法。

背景技术

钢管混凝土拱桥是在钢管中灌注混凝土而形成拱肋的拱桥，其结构受力合理，承载能力高，造型优美。按照桥面系与拱肋的相对位置，拱桥可分为上承式、中承式和下承式三种，其中上承式拱桥一般多用于V形山谷；而中承式系杆拱桥拱肋与主梁固结，景观效果较好，但是其建筑高度较高，桥梁总长度由于其建筑高度的影响，引桥比较长，所以对整体桥梁规模影响较大，工程造价高。

而下承式拱桥建筑高度低，通航能力强，但是下承式拱桥结构体系一般为简支结构或者单跨刚架体系。其中简支结构为拱梁固结，墩梁分离体系，墩顶设支座，其缺点首先是大跨径桥梁的支座墩位很大，后期更换及养护难度很大，其次如果需要多跨结构，需设置多座简支系杆拱桥，各跨独立设置，拱脚处设置支座，墩顶所需尺寸较大；而下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥为拱梁墩固结体系，而已建成的下承式钢管混凝土刚架系杆拱桥均为单跨拱桥，其规模不能满足目前建设条件对桥梁建设的需要。

发明内容

针对目前中承式和下承式系杆拱桥的缺点，本发明提出了一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，拱肋与拱座及桥墩固结，拱肋与钢混组合梁分离，主梁在桥墩处设置支座，支座与主梁相连，每一跨经济跨径在80-400米范围，可以采用三跨及以上跨数等多种组合，整个桥梁规模可以得到有效控制。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，包括多个桥墩，在每个桥墩上设有拱座，沿着拱桥的长度方向，相邻拱肋与拱座固结，且多个桥墩之间通过桥面系相连，拱肋与桥面系之间通过吊杆相连，横桥向设置的两个拱肋之间通过风撑相连，相间分布的桥墩之间通过系杆相连，整体上形成交叉系杆。

作为进一步的技术方案，所述的拱肋为钢筋混凝土拱肋。

作为进一步的技术方案，主拱的矢跨比按照边、中跨比例分别设置，中跨的矢跨比为1/5，边跨的矢跨比为1/4.5，此处矢跨比可根据结构受力进行调整。

作为进一步的技术方案，所述的桥面系采用钢混组合梁。

作为进一步的技术方案，桥面系在拱座处设置伸缩缝，即桥面为不连续构造。

作为进一步的技术方案，所述的钢混组合梁由钢主梁、钢横梁、钢小纵梁和混凝土面板组成，钢主梁设置在钢横梁的两端，钢小纵梁设置在横梁中间；所述的混凝土桥面板铺设在钢主梁、钢横梁顶部。

进一步的，吊索锚点设在钢主梁上。

进一步的，桥面设2％双向横坡，桥面横坡通过改变横梁梁高实现。外伸横梁设1.5％反向横坡，变坡点在汇水槽中心位置。

第二方面，本发明实施例还提供了一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥施工方法，包括以下步骤：

1.完成基础工程施工，然后施工桥墩墩身、桥墩横梁施工。在河道内搭设临时墩，同时在预制场预制混凝土桥面板，钢结构厂家制造钢主梁，顶推平台上钢梁施工。

2.在顶推平台安装顶推装置，完成全部钢梁顶推施工。

3.吊装两侧两块桥面板,并浇筑湿接缝，桥面板上搭设支架，三段法安装钢管拱肋，两端各40米满堂支架法安装到位，中间段支架上卧拼安装到位，安装中段拱肋提升设备。

4.提升中段钢管拱肋到位后，吊装两侧拱肋合龙段，安装拱肋间的风撑。由两侧同时对称压注拱肋钢管内的C55自密实补偿收缩混凝土，混凝土压注顺序为先压注下管混凝土，待下管混凝土达到强度后压注上管混凝土。待钢管内混凝土达到设计强度后,拆除拱肋安装支架。

5.张拉第一批系杆，安装吊杆。张拉吊杆，吊杆分三批张拉,两片拱肋的吊杆，对称同时张拉。吊杆张拉完成后张拉第二批系杆。

6、防水层、桥面铺装及附属结构工程施工，张拉第三批系杆。拆除桥面下临时墩。静、动载试验，通车。

上述本发明的实施例的有益效果如下：

1、本发明提出的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，拱肋为连续体系，全桥结构刚度大，承载能力高，稳定性能好；

2、每跨桥面系设置伸缩缝，可以大大降低收缩徐变，温度以及汽车活载的影响，减小对拱肋以及基础的规模；可以减小支座型号，有利于支座养护和更换，同时可以降低支座费用；避免了大型伸缩缝的使用，降低工程造价和施工难度；

3、采用交叉锚固系杆，可以减小单根系杆长度，有利于后期养护和更换系杆；

4、采用提篮式造型，景观美观大方，适用于各种环境

5、本发明的连拱体系，结构简单，施工工期短，造价低廉。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明实施例提出的桥梁整体结构主视图；

图2是本发明实施例提出的桥梁整体结构俯视图；

图3是本发明实施例提出的桥梁整体结构侧视图；

图4是本发明实施例提出的桥梁整体结构侧视图；

图5是本发明实施例提出的桥面系结构示意图；

图6-1、图6-2、图6-3、图6-4、图6-5、图6-6为施工工艺示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。

1边拱座，2拱肋，3桥面系，4桥墩，5中拱座，6吊杆，7风撑，8系杆。

3-1钢主梁、3-2钢小纵梁、3-3钢横梁、3-5混凝土面板。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非本发明另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本发明中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

正如背景技术所介绍的，现有技术中存在的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥。

本发明的一种典型的实施方式中，如图1所示，提出一种下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，拱肋与桥墩固结，拱梁分离，主梁在桥墩处设置支座。每一跨经济跨径在80-400米范围，可以采用三跨及以上多种组合，整个桥梁规模可以得到有效控制。全桥的桥面系均在拱肋以下，为下承式拱桥体系。具体的，下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥包括多个桥墩，在每个桥墩上设有拱座，沿着拱桥的长度方向，相邻拱肋与拱座固结，且在桥墩顶部设置桥面板，拱肋与桥面板之间通过吊杆相连，横桥向设置的两个拱肋之间通过风撑相连，相间分布的桥墩之间通过系杆相连，整体上形成交叉系杆。

拱肋2采用钢管混凝土结构，每一跨的拱肋2与桥墩4上的拱座固结，钢管锚固在对应的拱座内，拱座分边拱座1和中拱座5，边拱座1为位于桥梁最外侧的两个拱座，中拱座5位于两个边拱座1之间的拱座，最外侧相邻两跨的拱肋均锚固在中拱座中，拱座均与桥墩固结。

为了减小在次边墩处的水平反力，主拱(拱肋)的矢跨比按照边中跨比例分别设置，中跨矢跨比为1/5，边跨为1/4.5，此处矢跨比可根据结构受力进行调整。

为减轻上部结构自重，桥面系采用钢混组合梁，桥面系在拱座处设置伸缩缝，为桥面不连续构造。

钢混组合梁由钢主梁3-1、钢横梁3-3、钢小纵梁3-2和混凝土面板3-5组成。其中钢主梁梁高2.5m，横梁梁高3.2m，混凝土桥面板厚为0.24m，桥面铺装厚0.1m。钢梁由钢主梁3-1、钢小纵梁、钢横梁和外伸横梁组成，横向设两片钢主梁，吊索锚点设在钢主梁上，纵向间距与每隔横梁间距一致，横梁为变高度工形断面。沿横桥向布置10道钢小纵梁3-2，钢小纵梁3-2顶面与钢横梁3-3顶面平齐。钢梁节段采用栓焊组合连接。桥面设2％双向横坡，桥面横坡通过改变横梁梁高实现。外伸横梁设1.5％反向横坡，变坡点在汇水槽中心位置。

进一步的，本实施例提供的混凝土桥面板3-5包括三层，从上至下依次是：10cm厚的沥青混凝土层、防水层和24cm厚的预制C50混凝土层。

进一步的，为了解决单根系杆过长，施工风险和难度高，预应力损失大的问题，因此，相间分布的桥墩之间通过系杆相连，由于本实施例中设置有5个桥墩，因此采用三根预应力系杆8交叉锚固，即1#桥墩和3#桥墩之间设置一根，2#桥墩和4#桥墩设置一根，3#桥墩和5#桥墩设置一根。

进一步的，每一跨桥面系设置在4个支座，4个支座设置在桥墩上，实现桥墩与钢主梁之间的连接。

本实施例提供了一种结构刚度大、造价较低、可靠性高的新型钢管混凝土拱桥体系，具体的施工方法如下：

如图6-1所示，首先完成基础工程施工，然后施工桥墩墩身、桥墩横梁施工。在河道内搭设临时墩，同时在预制场预制混凝土桥面板，钢结构厂家制造钢主梁，顶推平台上钢梁施工。

如图6-2所示，在顶推平台安装顶推装置，完成全部钢梁顶推施工。

如图6-3所示，吊装两侧两块桥面板,并浇筑湿接缝，桥面板上搭设支架，三段法安装钢管拱肋，两端各40米支架法安装到位，中间段支架上卧拼安装到位，安装中段拱肋提升设备。

如图6-4所示，提升中段钢管拱肋到位后，吊装两侧拱肋合龙段，安装拱肋间的风撑。由两侧同时对称压注拱肋钢管内的C55自密实补偿收缩混凝土，混凝土压注顺序为先压注下管混凝土，待下管混凝土达到强度后压注上管混凝土。待钢管内混凝土达到设计强度后,拆除拱肋安装支架。

如图6-5所示，张拉第一批系杆，安装吊杆。张拉吊杆，吊杆分三批张拉,两片拱肋的吊杆，对称同时张拉。吊杆张拉完成后张拉第二批系杆。

如图6-6所示，防水层、桥面铺装及附属结构工程施工，张拉第三批系杆。拆除桥面下临时墩。静、动载试验，通车。

最后还需要说明的是，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，包括多个桥墩，在每个桥墩上设有拱座，沿着拱桥的长度方向，相邻拱肋与拱座固结，桥墩顶部设置桥面板，且多个桥墩之间通过桥面系相连，拱肋与桥面系之间通过吊杆相连，横桥向设置的两个拱肋之间通过风撑相连，相间分布的桥墩之间通过系杆相连，整体上形成交叉系杆。

2.如权利要求1所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，所述的拱肋为钢筋混凝土拱肋。

3.如权利要求1所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，每一跨桥面系设置在4个支座，4个支座设置在桥墩上，实现桥墩与钢主梁之间的连接。

4.如权利要求1所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，主拱的矢跨比按照边、中跨比例分别设置，矢跨比可根据结构受力进行调整。

5.如权利要求1所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，所述的桥面系采用钢混组合梁。

6.如权利要求5所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，在两跨之间桥面系的处设置伸缩缝。

7.如权利要求5所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，所述的钢混组合梁由钢主梁、钢横梁、钢小纵梁和混凝土桥面板组成，钢主梁设置在钢横梁的两端，钢小纵梁设置在横梁中间；所述的混凝土桥面板铺设在钢主梁、钢横梁顶部。

8.如权利要求5所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，所述的吊杆锚点设在钢主梁上。

9.如权利要求5所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥，其特征在于，所述的桥面系设2％双向横坡，桥面横坡通过改变钢横梁的梁高实现，还设置外伸横梁，外伸横梁设1.5％反向横坡，变坡点在汇水槽中心位置。

10.如权利要求1-9任一所述的下承式交叉系杆多跨连续钢管混凝土提篮拱桥的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

完成基础工程施工，然后施工桥墩墩身、桥墩横梁，在河道内搭设临时墩，同时预制混凝土桥面板和钢主梁，顶推平台上钢梁施工；

在顶推平台安装顶推装置，完成全部钢梁顶推施工；

吊装两侧两块混凝土桥面板,桥面板临时连接，混凝土桥面板上搭设支架，三段法安装钢管拱肋，两端支架法安装到位，中间段支架上卧拼安装到位，安装中段拱肋提升设备；

提升中段钢管拱肋到位后，吊装两侧拱肋合龙段，安装拱肋间的风撑；

由两侧同时对称压注拱肋钢管内的自密实补偿收缩混凝土，混凝土压注顺序为先压注下管混凝土，待下管混凝土达到强度后压注上管混凝土。待钢管内混凝土达到设计强度后,拆除拱肋安装支架；

张拉系杆，安装吊杆；

进行防水层、桥面铺装及附属结构工程施工。