CN205443900U - 拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥，通过在拱肋下方设置若干与拱肋相连的纵梁，形成分布式抵抗拱肋恒、活载作用和平衡水平推力的系杆；通过在纵梁上设置竖向立柱和斜腹杆与拱肋底面相连，在拱肋面内形成弹性约束支撑体系，从而增强拱肋的整体刚度、强度。与跨径拱桥相比，具有更小的跨中拱肋弯矩和拱脚的水平推力；具有更高的拱肋稳定性和稳定承载能力，更小的跨中变形，从而提高了行车舒适性；并减少基础施工工作量和费用。
Description
技术领域
本实用新型属于一种系杆拱桥，特别是一种拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥。
背景技术
系杆拱桥是将拱与梁两种基本结构形式组合在一起，共同承受荷载，充分发挥梁受弯、拱受压的结构性能和组合作用，拱端的水平推力用拉杆承受，使拱端支座不产生水平推力。目前，以混凝土为主要材料的拱桥在营运过程中，在温度、车辆荷载等荷载作用下，拱肋跨中常会出现横桥裂缝，少数出现跨中明显下挠变形，承载能力和行车舒适性能力明显下降。
现有技术中，如中国专利CN1483895A设计了一种轨道交通与城市道路一体化系杆拱桥，该系杆拱桥通过设置加劲纵梁和横梁，加劲纵梁施加纵向预应力以克服恒、活载引起的拱肋水平推力，该方法用料较多、增加基础施工费用，不易对老旧桥梁进行施工；中国专利CN101638883A设计了一种拱桥，该拱桥在桥面和拱圈之间设置多根传递载荷的构件，传递载荷的构件从拱圈成放射状延伸至桥面用来减小跨中弯矩，该方法增大了桥面的弯矩，降低了行车的舒适性。
发明内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥，通过在拱肋下增设纵梁、立柱和斜腹杆，降低拱桥跨中弯矩、变形和拱脚水平推力，将拱桥向最大跨径推进，并用于改善拱桥受力和承载能力，同时降低了施工费用。
本实用新型采取以下技术方案实现上述目的：
拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥在拱肋(1)下方设置纵梁(2)、立柱(3)和斜腹杆(4)，利用纵梁(2)、斜腹杆(4)及立柱(3)对拱肋(1)提供多点约束，纵梁(2)为水平方向，两端与拱肋(1)连接，形成分布式抵抗拱肋恒、活载作用和平衡水平推力的系杆；立柱(3)顶端与拱肋(1)连接，底端与纵梁(2)连接；斜腹杆(4)设置在两个立柱之间，斜腹杆(4)顶端与纵梁(2)和立柱(3)的交点连接，底端与另一立柱(3)和拱肋(1)的交点连接，在拱肋面内形成弹性约束支撑体系。
本实用新型的进一步技术方案是：纵梁(2)长度与拱肋(1)的跨径比值在0.2～0.5之间。
本实用新型的有益效果是：
通过反复试验，设计出一种拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥，在拱肋下增设纵梁、立柱和斜腹杆，提供多点约束，改善了拱桥的传力途径，将拱跨中部分的荷载专递到纵梁上，由纵梁和拱肋共同承载荷载，增大了拱桥的承载能力和刚度，降低了拱肋跨中弯矩、拱脚水平推力，增大了拱肋的稳定性；减小了拱肋跨中的控制弯矩，即同样的截面和跨径下，可承载更大的荷载；减小了荷载作用下的拱肋跨中的最大挠度，提高了行车舒适性；减小了拱桥脚的水平推力与弯矩，减小了地基基础工程量；同种拱肋截面情况下，提高了拱桥的跨径；提高了拱的稳定性及承载能力；同跨径的拱桥，拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥具更佳经济效益。
附图说明
图1为本实用新型所述多纵梁拱肋面内多点约束及分布式系杆上承式拱桥结构图；
图2为本实用新型所述多纵梁拱肋面内多点约束及分布式系杆下承式拱桥结构图；
图3为本实用新型所述单纵梁拱肋面内多点约束及分布式系杆上承式拱桥结构图；
图4为本实用新型所述拱肋面内多点约束及分布式系杆上承式拱桥结构图。
图中：1，拱肋；2，纵梁；3，立柱；4，斜腹杆。
具体实施方式
下面结合附图1-4和实施例1-3对本实用新型进行说明。
实施例1：
实施例1中的拱桥为上承式拱桥，跨径100.00m，钢筋混凝土箱形拱肋，净矢高为11.10m，矢跨比为1/9，下部结构主跨为组合式桥墩、明挖扩大基础，两边跨桥台为浆砌片石埋置式桥台、明挖扩大基础，在拱肋(1)下方增设纵梁(2)、立柱(3)和斜腹杆(4)，拱肋(1)抗弯刚度和抗压刚度分别为7.23×1011kN·m2、1.24×108kN·m；架设长度分别为20m、35m和50m的水平钢桁架纵梁(2)，其抗弯刚度和抗压刚度均分别为3.62×1011kN·m2、1.24×108kN·m，纵梁(2)与拱肋均为固接；拱肋(1)下方设置5根抗压刚度为3.10×107kN·m的竖直方向钢桁架立柱(3)，立柱(3)顶端与拱肋(1)为铰接，底端与50m纵梁(2)固接，固接点分别为15m、20m、25m、30m和35m处，立柱(3)柱身与另两个纵梁固接；在相邻的两个立柱之间设置斜腹杆(4)，斜腹杆(4)顶端与拱肋(1)和立柱的交点铰接，底端与另一立柱和50m纵梁(2)的交点固接，且相邻的斜腹杆相互连接。拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥的工程费用约为同跨径现有拱桥工程建造费用的73％，即现有100m跨径的拱桥工程建造相同的费用，采用拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥可把跨径增加至120m，同时增大了拱桥的承载能力和刚度，降低了拱肋跨中弯矩、拱脚水平推力，增大了拱肋的稳定性。
实施例2：
实施例2中的拱桥为下承式拱桥，跨径100.00m钢筋混凝土箱形拱肋，净矢高为11.10m，矢跨比为1/9，在拱肋(1)下方增设纵梁(2)、立柱(3)和斜腹杆(4)，拱肋(1)抗弯刚度和抗压刚度分别为7.23×1011kN·m2、1.24×108kN·m；架设长度分别为20m、40m和50m的水平钢桁架纵梁(2)，其抗弯刚度和抗压刚度均分别为5.10×1011kN·m2、1.24×108kN·m，纵梁(2)与拱肋均为固接；拱肋(1)下方设置6根抗压刚度为4.95×107kN·m的竖直方向钢桁架立柱(3)，立柱(3)顶端与拱肋(1)为铰接，底端与50m纵梁(2)固接，固接点分别为15m、19m、23m、27m、31m和35m处，立柱(3)柱身与另两个纵梁固接；在相邻的两个立柱之间设置斜腹杆(4)，斜腹杆(4)顶端与拱肋(1)和立柱的交点铰接，底端与另一立柱和50m纵梁(2)的交点固接，且相邻的斜腹杆相互连接。拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥的工程费用约为同跨径现有拱桥工程建造费用的75％，即现有100m跨径的拱桥工程建造相同的费用，采用拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥可把跨径增加至118m，同时增大了拱桥的承载能力和刚度，降低了拱肋跨中弯矩、拱脚水平推力，增大了拱肋的稳定性。
实施例3：
实施例3中的拱桥为上承式拱桥，跨径100.00m，钢筋混凝土箱形拱肋，净矢高为11.10m，矢跨比为1/9，下部结构主跨为组合式桥墩、明挖扩大基础，两边跨桥台为浆砌片石埋置式桥台、明挖扩大基础，在拱肋(1)下方增设纵梁(2)、立柱(3)和斜腹杆(4)，拱肋(1)抗弯刚度和抗压刚度分别为7.23×1011kN·m2、1.24×108kN·m；架设长度为45m、抗弯刚度和抗压刚度分别为7.23×1011kN·m2、1.24×108kN·m的水平钢桁架作为纵梁(2)，纵梁(2)与拱肋均为固接；拱肋(1)下方设置4根抗压刚度为6.20×107kN·m的竖直方向钢桁架立柱(3)，立柱(3)顶端与拱肋(1)为铰接，底端与纵梁(2)固接，固接点分别为18m、23m、27m和32m处，在相邻的两个立柱之间设置斜腹杆(4)，斜腹杆(4)顶端与拱肋(1)和立柱的交点铰接，底端与另一立柱和50m纵梁(2)的交点固接，且相邻的斜腹杆相互连接。拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥的工程费用约为同跨径现有拱桥工程建造费用的80％，即现有100m跨径的拱桥工程建造相同的费用，采用拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥可把跨径增加至115m，同时增大了拱桥的承载能力和刚度，降低了拱肋跨中弯矩、拱脚水平推力，增大了拱肋的稳定性。
实施例1-3与现有技术的受力参数对比如下表：
Claims (2)
1.拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥，其特征在于：在拱肋(1)下方设置纵梁(2)、立柱(3)和斜腹杆(4)，所述纵梁(2)为水平方向，两端与拱肋(1)连接；立柱(3)顶端与拱肋(1)连接，底端与纵梁(2)连接；斜腹杆(4)设置在两个立柱之间，斜腹杆(4)顶端与拱肋(1)和立柱的交点连接，底端与另一立柱和纵梁(2)的交点连接。
2.根据权利要求1所述的拱肋面内多点约束及分布式系杆拱桥，其特征在于，所述纵梁(2)长度与拱肋(1)的跨径比值在0.2～0.5之间。
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| CN107761541A (zh) * | 2017-12-20 | 2018-03-06 | 广西大学 | 一种适用于大跨径拱桥基础的施工方法 |
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| CN107761541B (zh) * | 2017-12-20 | 2019-02-26 | 广西大学 | 一种适用于大跨径拱桥基础的施工方法 |
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