CN208235305U - 一种下承式系杆拱桥结构单元及拱桥结构 - Google Patents

Abstract

一种下承式系杆拱桥结构单元及拱桥结构，其中下承式系杆拱桥结构单元包括有墩柱、墩柱连接系梁、安装在墩柱顶部的支座、拱肋、设置在拱肋两端底部的拱脚、连接在拱肋两端之间的系梁以及将系梁与拱肋相连接的吊杆；拱肋有两片、沿横向平行间隔布置，并且在两片拱肋之间连接有风撑横杆；在两片拱肋对应一侧的拱脚之间连接有端横梁；系梁为钢骨架混凝土结构，包括有系梁钢骨架、预应力钢筋以及浇筑在系梁钢骨架和预应力钢筋外侧的系梁混凝土；两片拱肋上的系梁之间通过一组中横梁连接。本实用新型解决了传统的钢管砼拱桥在施工过程中容易出现砼脱空效应以及施工时通航宽度较窄，不能在航道中搭设施工平台的技术问题。

Description

一种下承式系杆拱桥结构单元及拱桥结构

技术领域

本实用新型涉及一种下承式系杆拱桥结构单元及拱桥结构。

背景技术

下承式系杆拱桥是一种无推力的拱式组合体系,是外部静定结构,兼有拱桥的较大跨越能力和简支梁桥对地基适应能力强的两大特点,当桥面高程受到限制而桥下又要求保证较大的净空(桥下净跨和净高)时,无推力的拱式组合体系桥梁是较优越的桥型。

近年来，系杆拱桥以其跨度大、结构轻、造型美、省建材等优点，被广泛应用于公、铁路工程。而普通钢筋混凝土拱桥使地基承受很大的水平推力，不适合一些软土地基地区的应用，系杆拱桥解决了这一缺陷。由于系杆拱桥水平推力的自我平衡，解决了软土地区地基无法承受较大水平推力的问题。

目前国内钢管拱肋系杆拱桥较为多见，技术成熟，系杆拱桥增强了桥梁的景观性，但一般采用“先梁后拱”支架拼装法施工，工艺成熟。

本项目的桥梁为85m跨径、下承式无推力系杆拱桥，桥梁上跨湖航道日均船流量800~1000艘次，桥梁所处航道除去航道本身驳岸外实际通航宽度仅55米，不能在航道中搭设施工平台，整体桥梁采用无支架“先拱后梁”法施工。桥梁拱肋采用1.8m*1.3m矩形断面拱脚处灌注砼，其他部位不灌注砼从而避免了常规钢管砼拱桥在施工过程中的砼脱空效应。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种下承式系杆拱桥结构单元及拱桥结构，要解决传统的钢管砼拱桥在施工过程中容易出现砼脱空效应以及施工时通航宽度较窄，不能在航道中搭设施工平台的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案。

一种下承式系杆拱桥结构单元，包括有墩柱、墩柱连接系梁、安装在墩柱顶部的支座、拱肋、设置在拱肋两端底部的拱脚、连接在拱肋两端之间的系梁以及将系梁与拱肋相连接的吊杆；所述拱肋通过其底部的拱脚对应支撑在支座上；所述拱肋有两片、沿横向平行间隔布置，并且在两片拱肋之间连接有风撑横杆；所述拱肋为钢构件制成；在拱肋上、对应吊杆连接位置处开设有穿孔；所述拱脚包括有钢拱座和浇筑在钢拱座外侧的拱脚混凝土；其中，钢拱座竖向连接在支座上；在两片拱肋对应一侧的拱脚之间连接有端横梁；所述系梁为钢骨架混凝土结构，包括有系梁钢骨架、预应力钢筋以及浇筑在系梁钢骨架和预应力钢筋外侧的系梁混凝土；所述系梁钢骨架的横截面为箱形截面，并且系梁钢骨架的顶面和底面、对应吊杆连接的位置处分别开设有孔洞；所述系梁钢骨架的顶面孔洞和底面孔洞之间连接有竖向的吊杆套管；所述吊杆上端穿设在拱肋的穿孔中、与拱肋可拆卸连接，吊杆下端穿设在系梁钢骨架中的吊杆套管中、与系梁钢骨架可拆卸连接；两片拱肋上的系梁之间通过一组中横梁连接。

优选的，所述钢拱座的下部、沿钢拱座的外侧面设有一圈水平的搭接板，并且搭接板的外边线呈矩形；所述墩柱的顶部、位于搭接板的左右侧分别设有两根限位柱，并且搭接板的左侧的限位柱与右侧的限位柱对应设置；所述限位柱与对应一侧的搭接板的侧边之间留有间距，并且在限位柱上、靠近搭接板的一侧设有托接搭接板的水平的限位板；所述限位板的顶部、位于限位柱与搭接板之间的位置处连接有限位块；所述钢拱座的下端支撑在支座上，钢拱座下部的搭接板卡在左右两侧的限位块之间。

优选的，所述拱肋的横截面呈矩形，由钢板焊接而成；在拱肋内部、沿其轴线方向间隔设有竖向的加劲板。

优选的，所述端横梁包括有拱脚横撑和浇筑在拱脚横撑外侧的端横梁混凝土；所述拱脚横撑的两端分别与其两侧的拱脚中的钢拱座对应连接；所述端横梁混凝土与拱脚混凝土一体浇筑成型。

优选的，所述系梁的内侧、分别沿纵向间隔连接预埋钢板接头，中横梁的两端分别与两根系梁上的预埋钢板接头对应连接。

一种由下承式系杆拱桥结构单元构成的拱桥结构包括有一组拱桥结构单元，并且一组拱桥结构单元沿横向平行间隔设置在承台的顶部；所述拱桥结构单元的墩柱的混凝土与承台的混凝土一体浇筑成型；相邻两个拱桥结构单元之间的间距为400cm～600cm；在拱桥结构单元的中横梁上以及相邻两个拱桥结构单元之间位置处均铺设有桥面板。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果。

1、本实用新型中系梁钢骨架的横截面呈箱形，采用封闭的箱形+横隔板劲性骨架形式，这种结构形式较传统的桁架式劲性骨架施工更方便、可节省内模并且还能便于与人行道挑臂的连接。

2、本实用新型中的桥梁拱肋采用矩形断面的钢构件制成，在拱肋底部浇筑拱脚混凝土，拱肋的其他部位不灌注砼，从而避免了常规钢管砼拱桥在施工过程中的砼脱空效应。

3、本实用新型中在墩柱的顶部设置限位柱，并且在限位柱上设置限位板和限位块；同时，本实用新型在钢拱座的下部设设置一圈水平的搭接板；通过限位柱、限位板、限位块以及搭接板的配合对钢拱座进行限位，提高了本实用新型中钢拱座安装的精确度。

4、本实用新型在施工系梁混凝土时，在系梁钢骨架上悬吊浇筑系梁混凝土的施工平台，整体桥梁采用无支架“先拱后梁”法进行施工，解决了由于通航宽度较窄，而不能在航道中搭设施工平台的技术问题。

5、本实用新型的施工方法中，在拱肋吊装就位后，在其两侧安装支撑进行临时固定，并且在相邻下承式系杆拱桥结构单元之间安装连接件进行临时固定，这两种构件的设置提高了施工过程中结构的整体稳定性。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元的平面结构示意图。

图2是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元的侧面结构示意图。

图3是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元的竖向切面结构示意图。

图4是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中系梁与中横梁、端横梁的连接结构示意图。

图5是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中拱肋与系梁连接结构示意图。

图6是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中拱脚的结构示意图。

图7是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中吊杆套管与系梁钢骨架的连接结构的平面示意图。

图8是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中吊杆套管与系梁钢骨架的连接结构的竖向切面示意图。

图9是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中拱肋结构的竖向切面示意图。

图10是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中钢拱座与墩柱的连接结构的侧面示意图。

图11是本实用新型的下承式系杆拱桥结构单元中钢拱座与墩柱的连接结构的平面示意图。

图12是本实用新型的施工方法中拱肋结构单元的结构示意图。

图13是本实用新型的施工方法中拱肋结构单元两侧设置斜撑的平面结构示意图。

图14是本实用新型的施工方法中拱肋结构单元两侧设置斜撑的正面结构示意图。

图15是本实用新型的施工方法中两个下承式系杆拱桥结构单元之间设置连接件的侧面结构示意图。

图16是本实用新型的施工方法中在系梁钢骨架上悬吊浇筑系梁混凝土的施工平台的结构示意图。

附图标记：1-墩柱、2-墩柱连接系梁、3-支座、4-拱肋、5-拱脚、5.1-钢拱座、5.2-拱脚混凝土、6-系梁、6.1-系梁钢骨架、6.2-系梁混凝土、7-吊杆、8-风撑横杆、9-端横梁、9.1-拱脚横撑、9.2-端横梁混凝土、10-吊杆套管、11-搭接板、12-限位柱、13-限位板、14-限位块、15-加劲板、16-连接件、17-斜撑、18-中横梁、19-承台、20-拉接杆、21-垫块、22-上横杆、23-下横杆、24-承台连系梁、25-预埋钢板接头、26-桥面板、27-底模板、28-侧模板、29-对拉螺杆、30-防护栏杆、31-支撑地锚、32-土体。

具体实施方式

如图1-11所示，这种下承式系杆拱桥结构单元，包括有墩柱1、墩柱连接系梁2、安装在墩柱1顶部的支座3、拱肋4、设置在拱肋4两端底部的拱脚5、连接在拱肋4两端之间的系梁6以及将系梁6与拱肋4相连接的吊杆7；所述拱肋4通过其底部的拱脚5对应支撑在支座3上；所述拱肋4有两片、沿横向平行间隔布置，并且在两片拱肋4之间连接有风撑横杆8；所述拱肋4为钢构件制成；在拱肋4上、对应吊杆7连接位置处开设有穿孔；所述拱脚5包括有钢拱座5.1和浇筑在钢拱座5.1外侧的拱脚混凝土5.2；其中，钢拱座5.1竖向连接在支座3上；在两片拱肋4对应一侧的拱脚5之间连接有端横梁9；所述系梁6为钢骨架混凝土结构，包括有系梁钢骨架6.1、预应力钢筋以及浇筑在系梁钢骨架6.1和预应力钢筋外侧的系梁混凝土6.2；所述系梁钢骨架6.1的横截面为箱形截面，并且系梁钢骨架6.1的顶面和底面、对应吊杆7连接的位置处分别开设有孔洞；所述系梁钢骨架6.1的顶面孔洞和底面孔洞之间连接有竖向的吊杆套管10；所述吊杆7上端穿设在拱肋4的穿孔中、与拱肋4可拆卸连接，吊杆7下端穿设在系梁钢骨架6.1中的吊杆套管10中、与系梁钢骨架6.1可拆卸连接；两片拱肋4上的系梁6之间通过一组中横梁18连接。

本实施例中，所述钢拱座5.1的下部、沿钢拱座5.1的外侧面设有一圈水平的搭接板11，并且搭接板11的外边线呈矩形；所述墩柱1的顶部、位于搭接板11的左右侧分别设有两根限位柱12，并且搭接板11的左侧的限位柱12与右侧的限位柱12对应设置；所述限位柱12与对应一侧的搭接板11的侧边之间留有间距，并且在限位柱12上、靠近搭接板11的一侧设有托接搭接板11的水平的限位板13；所述限位板13的顶部、位于限位柱12与搭接板11之间的位置处连接有限位块14；所述钢拱座5.1的下端支撑在支座3上，钢拱座5.1下部的搭接板11卡在左右两侧的限位块14之间。

本实施例中，所述拱肋4的横截面呈矩形，由钢板焊接而成；在拱肋4内部、沿其轴线方向间隔设有竖向的加劲板15。

本实施例中，相邻拱肋4之间的间距为13m，当然在其他结构中，相邻拱肋4之间的间距可以根据实际单幅桥面宽度而定。

本实施例中，所述系梁钢骨架6.1的箱形空腔内设有水平的加强板和竖向的加强板，并且系梁钢骨架6.1拱肋4之间焊接连接。

本实施例中，所述端横梁9包括有拱脚横撑9.1和浇筑在拱脚横撑9.1外侧的端横梁混凝土9.2；所述拱脚横撑9.1的两端分别与其两侧的拱脚5中的钢拱座5.1对应连接；所述端横梁混凝土9.2与拱脚混凝土5.2一体浇筑成型。

这种由下承式系杆拱桥结构单元构成的拱桥结构包括有一组拱桥结构单元，并且一组拱桥结构单元沿横向平行间隔设置在承台19的顶部；所述拱桥结构单元的墩柱1的混凝土与承台19的混凝土一体浇筑成型；相邻两个拱桥结构单元之间的间距为400cm～600cm；在拱桥结构单元的中横梁18上以及相邻两个拱桥结构单元之间位置处均铺设有桥面板26。

这种拱桥结构的施工方法，包括步骤如下。

步骤一，施工墩柱1、墩柱连接系梁2，并且在墩柱1上安装支座3。

步骤二，在工厂中分段制作拱肋4、系梁钢骨架6.1、吊杆7及风撑横杆8，并将拱肋4、系梁钢骨架6.1、吊杆7拼装为一片整体吊装的拱肋结构单元，如图12所示，然后运至施工现场拼装。

步骤三，依次吊装步骤二中拼装完成的拱肋结构单元：第一片拱肋结构单元吊装就位后，在其两侧安装斜撑17进行临时固定，使其保持稳定；然后继续吊装下一片拱肋结构单元，第二片拱肋结构单元就位后，在其两侧安装斜撑17进行临时固定，如图13-图14所示，使其保持稳定。

步骤四，调整斜撑17，使吊装就位的两片拱肋结构单元实际平面位置与设计平面位置相适应，然后吊装拱脚横撑9.1和风撑横杆8。

步骤五，待各风撑横杆8吊装并连接完毕后，拆除两片拱肋4上的斜撑17。

步骤六，按照步骤三与步骤五的施工过程，吊装下一个下承式系杆拱桥结构单元的拱肋4，并完成拱肋4、风撑横杆8及拱脚横撑9.1安装。

步骤七，在相邻下承式系杆拱桥结构单元之间安装连接件16进行临时固定；该连接件16沿着拱轴线方向间隔布置，并且连接件16的两端分别与其两侧的拱肋4可拆卸连接，如图15所示。

步骤八，搭设拱脚混凝土5.2的现浇支架及端横梁混凝土9.2的现浇支架，并对现浇支架进行预压。

步骤九，安装拱脚混凝土5.2的模板及端横梁混凝土9.2的模板。

步骤十，待混凝土强度达到设计强度90%以上且龄期不小于7天，对端横梁9中的预应力钢筋进行张拉。

步骤十一，利用系梁钢骨架6.1作为支撑，在系梁钢骨架6.1上悬吊浇筑系梁混凝土6.2的施工平台，如图16所示。

步骤十二，按从拱脚5到跨中的顺序吊装中横梁18。

步骤十三，按从拱脚5到跨中的顺序安装桥面板26，并浇筑人行道板湿接缝及桥面整体化铺装。

步骤十四，砼强度达到设计强度80%以上后拆除拱脚混凝土5.2的现浇支架、端横梁混凝土9.2的现浇支架及连接件16。

步骤十五，安装人行道结构及护栏桥面结构。

步骤十六，待人行道结构及护栏桥面结构施工完毕，再次调整吊杆7的拉力，同时控制拱桥结构的纵段线形符合设计要求，至此拱桥结构施工完成。

本实施例中，步骤一中，在施工墩柱1时，在墩柱1的顶部、位于待施工拱肋4的左右侧分别预埋两根限位柱12，并且使限位柱12与对应一侧拱肋4底端的钢拱座5.1之间留有间距；在限位柱12上、靠近钢拱座5.1的一侧连接水平的限位板13；在限位板13的顶部连接限位块14。

本实施例中，步骤二中拼装系梁钢骨架6.1、拱肋4与吊杆7时，系梁钢骨架6.1与拱肋4均设预拱度，在拱肋4与系梁钢骨架6.1焊接完毕后安装吊杆7，并对吊杆7施加拉力；

步骤三中，所述斜撑17分布在拱肋结构单元中拱肋4的端部两侧，其中斜撑17的底端通过支撑地锚31锚固在土体32中，斜撑17的顶端抵在拱肋4对应一侧的侧面上。

本实施例中，步骤十一中，所述施工平台包括有垫块21、上横杆22、下横杆23和拉接杆20；所述垫块21至少有两组，沿横向间隔布置在系梁钢骨架6.1的顶部；其中每组垫块21沿纵向间隔布置；并且每块垫块21的高度大于待浇筑系梁混凝土6.2的厚度；所述上横杆22有一组，沿纵向平行间隔铺设在垫块21的顶部；并且上横杆22的两端分别超出待浇筑系梁混凝土6.2两侧面外；所述拉接杆20有两组，分别连接在上横杆22的两端超出待浇筑系梁混凝土6.2两侧面外的部位上；所述下横杆23有一组，沿纵向平行间隔布置在待浇筑系梁混凝土6.2底部下方；并且下横杆23与待浇筑系梁混凝土6.2底部之间留有间距；所述下横杆23的两侧通过对应的拉接杆20吊接在上横杆22上；

步骤十一中，在浇筑系梁混凝土6.2时，系梁混凝土6.2的底模板27铺设在下横杆23的上方，系梁混凝土6.2的侧模板28支撑在底模板27上、位于待浇筑的系梁混凝土6.2的两侧，在两侧的侧模板28之间拉结有对拉螺杆29。

本实施例中，步骤十一中，所述下横杆23的两端均超出上横杆22的两端，并且超出的部分上铺上模板形成操作平台；所述下横杆23的两端分别设置有防护栏杆30。

本实施例中，步骤十二中的中横梁18吊装的具体方法为：先在下承式系杆拱桥结构单元中两根系梁6的内侧、分别沿纵向间隔连接预埋钢板接头25，将中横梁18吊装至设计位置处，并且使中横梁18的两端分别与两根系梁6上的预埋钢板接头25对应连接。

本实施例中，所述连接件16由型钢制成，型钢的两侧与其两侧的拱肋4通过螺栓可拆卸连接。

本实施例中，为了提高拱桥结构的整体稳定性，相邻承台19之间连接有承台连系梁24。

上述实施例并非具体实施方式的穷举，还可有其它的实施例，上述实施例目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围，所有由本实用新型简单变化而来的应用均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种下承式系杆拱桥结构单元，包括有墩柱（1）、墩柱连接系梁（2）、安装在墩柱（1）顶部的支座（3）、拱肋（4）、设置在拱肋（4）两端底部的拱脚（5）、连接在拱肋（4）两端之间的系梁（6）以及将系梁（6）与拱肋（4）相连接的吊杆（7）；所述拱肋（4）通过其底部的拱脚（5）对应支撑在支座（3）上；其特征在于：所述拱肋（4）有两片、沿横向平行间隔布置，并且在两片拱肋（4）之间连接有风撑横杆（8）；所述拱肋（4）为钢构件制成；在拱肋（4）上、对应吊杆（7）连接位置处开设有穿孔；所述拱脚（5）包括有钢拱座（5.1）和浇筑在钢拱座（5.1）外侧的拱脚混凝土（5.2）；其中，钢拱座（5.1）竖向连接在支座（3）上；在两片拱肋（4）对应一侧的拱脚（5）之间连接有端横梁（9）；所述系梁（6）为钢骨架混凝土结构，包括有系梁钢骨架（6.1）、预应力钢筋以及浇筑在系梁钢骨架（6.1）和预应力钢筋外侧的系梁混凝土（6.2）；所述系梁钢骨架（6.1）的横截面为箱形截面，并且系梁钢骨架（6.1）的顶面和底面、对应吊杆（7）连接的位置处分别开设有孔洞；所述系梁钢骨架（6.1）的顶面孔洞和底面孔洞之间连接有竖向的吊杆套管（10）；所述吊杆（7）上端穿设在拱肋（4）的穿孔中、与拱肋（4）可拆卸连接，吊杆（7）下端穿设在系梁钢骨架（6.1）中的吊杆套管（10）中、与系梁钢骨架（6.1）可拆卸连接；两片拱肋（4）上的系梁（6）之间通过一组中横梁（18）连接。

2.根据权利要求1所述的一种下承式系杆拱桥结构单元，其特征在于：所述钢拱座（5.1）的下部、沿钢拱座（5.1）的外侧面设有一圈水平的搭接板（11），并且搭接板（11）的外边线呈矩形；所述墩柱（1）的顶部、位于搭接板（11）的左右侧分别设有两根限位柱（12），并且搭接板（11）的左侧的限位柱（12）与右侧的限位柱（12）对应设置；所述限位柱（12）与对应一侧的搭接板（11）的侧边之间留有间距，并且在限位柱（12）上、靠近搭接板（11）的一侧设有托接搭接板（11）的水平的限位板（13）；所述限位板（13）的顶部、位于限位柱（12）与搭接板（11）之间的位置处连接有限位块（14）；所述钢拱座（5.1）的下端支撑在支座（3）上，钢拱座（5.1）下部的搭接板（11）卡在左右两侧的限位块（14）之间。

3.根据权利要求1所述的一种下承式系杆拱桥结构单元，其特征在于：所述拱肋（4）的横截面呈矩形，由钢板焊接而成；在拱肋（4）内部、沿其轴线方向间隔设有竖向的加劲板（15）。

4.根据权利要求1所述的一种下承式系杆拱桥结构单元，其特征在于：所述端横梁（9）包括有拱脚横撑（9.1）和浇筑在拱脚横撑（9.1）外侧的端横梁混凝土（9.2）；所述拱脚横撑（9.1）的两端分别与其两侧的拱脚（5）中的钢拱座（5.1）对应连接；所述端横梁混凝土（9.2）与拱脚混凝土（5.2）一体浇筑成型。

5.根据权利要求4所述的一种下承式系杆拱桥结构单元，其特征在于：所述系梁（6）的内侧、分别沿纵向间隔连接预埋钢板接头（25），中横梁（18）的两端分别与两根系梁（6）上的预埋钢板接头（25）对应连接。

6.一种由权利要求1-5中任意一项所述的下承式系杆拱桥结构单元构成的拱桥结构；其特征在于：包括有一组拱桥结构单元，并且一组拱桥结构单元沿横向平行间隔设置在承台（19）的顶部；所述拱桥结构单元的墩柱（1）的混凝土与承台（19）的混凝土一体浇筑成型；相邻两个拱桥结构单元之间的间距为400cm～600cm；在拱桥结构单元的中横梁（18）上以及相邻两个拱桥结构单元之间位置处均铺设有桥面板（26）。