CN209816632U - 一种用于空间异形拱桥的拱脚结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于空间异形拱桥的拱脚结构，所述空间异形拱桥包括左右对称设置的支撑结构、设于两支撑结构上的主梁以及设于主梁上的主拱肋和两根副拱肋，所述主拱肋位于竖直平面内，两根所述副拱肋分设于主拱肋的两侧；所述主梁的两端中间均设有拱座，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均固定于相应侧的所述拱座中；位于所述拱座内的主拱肋和副拱肋的拱脚相互平行，且拱座内的主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干个一一对称设置的主连接板连接，两根副拱肋之间通过若干个副连接板连接。本实用新型拱脚结构可确保主梁与拱肋的结合良好，且使拱脚处的受力结构更稳固和更合理。

Description

一种用于空间异形拱桥的拱脚结构

技术领域

本实用新型涉及公路、市政桥梁工程技术领域，尤其涉及一种用于空间异形拱桥的拱脚结构。

背景技术

我国有着丰富的桥梁资源和深厚的桥梁文化，在城市建设飞速发展的当今时代，传统的城市空间被注入了现代内涵，新型城市空间不断被创造出来。而作为城市功能与文化载体的桥梁，人们不再简单的要求它坚固耐用，而是希望它成为一种空间艺术，并且存在于人们的社会文化生活之中；尤其对于城市中的跨河(跨江)桥梁，由于其地理位置的特殊性，周边人烟稠密，背景轮廓参差不齐，桥梁在造型上更应追求时代特点和个性特征的统一。

对于城市中的跨河(跨江)桥梁，通常需要同时满足景观、防洪、通航尺度及桥下车行净宽净空要求，而采用较大跨径桥梁。目前大跨径桥梁种类主要有悬索桥、斜拉桥、拱桥等。悬索桥和斜拉桥采用节段悬拼施工方法施工，常适用于河面宽度较大，水深较深的江河湖泊，而对于城市中的江河溪流，往往水深较浅，不具备使用大型浮吊设备的条件，但有条件采用搭设支架架设主梁的方法进行施工。

鉴于此，大跨度空间异形拱梁组合桥，能较好地同时适应城市跨河(跨江)桥梁在景观、防洪及通航等方面的技术要求，尤其适用于当桥面高程受到严格限制而桥下又要求保证较大的净空，或当墩台基础地质条件不良易发生沉降，但又要保证较大跨径时，拱梁组合桥具有较大的优越性；而空间异形拱梁组合桥中的主梁与拱肋之间的结合结构也比较重要。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于空间异形拱桥的拱脚结构，该拱脚结构可确保主梁与拱肋的结合良好，且使拱脚处的受力结构更稳固和更合理。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于空间异形拱桥的拱脚结构，所述空间异形拱桥包括左右对称设置的支撑结构、设于两支撑结构上的主梁以及设于主梁上的主拱肋和两根副拱肋，所述主拱肋位于竖直平面内，两根所述副拱肋分设于主拱肋的两侧；所述主梁的两端中间均设有拱座，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均固定于相应侧的所述拱座中；位于所述拱座内的主拱肋和副拱肋的拱脚相互平行，且拱座内的主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干个一一对称设置的主连接板连接，两根副拱肋之间通过若干个副连接板连接。

进一步的，所述主拱肋与两根副拱肋的两端拱脚端部处均设有插入至所述主梁内进行锚固的锚固钢筋。

进一步的，所述主拱肋和两根副拱肋与拱座之间均设有若干个剪力钉。

进一步的，位于所述拱座内的两根副拱肋上设有一弯折部，并在所述弯折部处设有套装在两根副拱肋上的定位加劲板。

进一步的，所述拱座内部设有矩形闭合钢筋，所述矩形闭合钢筋的上端箍住主拱肋和两根副拱肋，下端插入所述主梁内并箍住主梁内的纵向钢筋。

进一步的，所述拱座外包覆有外包钢板，所述外包钢板与所述主梁固定。

进一步的，所述支撑结构由上至下包括桥墩、桥梁承台及桩柱；所述主梁采用断面为鱼腹式的预应力混凝土简支箱梁。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型中使主拱肋和副拱肋两端的拱脚相互平行并均固定于相应侧的拱座中，并在主拱肋与两根副拱肋之间分别设置主连接板，两根副拱肋之间设置副连接板，从而将三根拱肋的拱脚连成整体，使三根拱肋拱脚处的受力汇聚于一点，从而使拱脚处的受力结构更稳固和更合理，并利用单独的一个拱座将三根拱肋的拱脚与主梁固定，可确保主梁与三根拱肋的结合良好；且将主拱肋和副拱肋两端的拱脚插入到主梁中进行锚固，使拱脚与主梁连成一整体，进一步提高两者结构的可靠性；并通过设置的剪力钉，可增强拱肋与拱座之间的黏合度和牢固度，提高拱脚结构的可靠性，还在拱座外包覆有固定于主梁上的外包钢板，可进一步加固和美化拱肋。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为实施例中空间异形拱桥在拱脚处的立面示意图；

图2为实施例中空间异形拱桥在拱脚处的平面示意图；

图3为实施例中主拱肋和两副拱肋位于拱脚处的断面示意图；

图4为实施例中定位加劲板的示意图；

图5实施例中在主拱肋拱脚处布设锚固钢筋的断面示意图；

图6为实施例中空间异形拱桥结构的立面示意图；

图7为实施例中空间异形拱桥支撑结构以上部分的横断面示意图；

图8为实施例中主拱肋和两副拱肋横向连接的断面示意图；

图9实施例中主拱肋的断面示意图。

具体实施方式

为了更充分的理解本实用新型的技术内容，下面将结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步介绍和说明。

实施例1

如图1-5所示，本实施例所示的一种用于空间异形拱桥的拱脚结构，空间异形拱桥包括左右对称设置的支撑结构、设于两支撑结构上的主梁1以及设于主梁1上的主拱肋21和两根副拱肋22，主拱肋21位于竖直平面内，两根副拱肋22分设于主拱肋的两侧，两根副拱肋由竖直平面向两侧旋转一定角度而成，该旋转角度根据副拱肋22所需的矢跨比进行确定；主梁1的两端中间均设有拱座236，主拱肋21和副拱肋22两端的拱脚分别固定于相应侧的拱座236中；位于拱座236内的主拱肋21和副拱肋22的拱脚相互平行，因两根副拱肋是由竖直平面向两侧旋转一定角度而成的，为保证拱肋21和副拱肋22的拱脚相互平行，位于拱座236内的两根副拱肋需向外弯折一定的角度，从而形成一弯折部，并在弯折部处设有套装在两根副拱肋上的定位加劲板234；且拱座内的主拱肋21与两根副拱肋22之间均通过若干个左右一一对称设置的主连接板233连接，两根副拱肋22之间通过若干个副连接板232连接。

主拱肋21和副拱肋22两端的拱脚穿过拱座236后均伸入到主梁1中进行锚固；具体的，主拱肋21与两根副拱肋22的两端拱脚端部处均设有两排插入至主梁1内进行锚固的锚固钢筋235。

主拱肋21和两根副拱肋22与拱座236之间均设有若干个等间距布设的剪力钉237，以增强拱肋与混凝土拱座之间的黏合度；具体的，在主拱肋21和两根副拱肋22的拱脚处均设有若干个等间距布设并前后贯穿拱肋管壁的剪力钉。

拱座236由钢筋混凝土制成；具体的，拱座236内部设置的钢筋为矩形闭合钢筋238，且矩形闭合钢筋的上端箍住主拱肋和两根副拱肋，下端插入主梁内并箍住主梁内的纵向钢筋。

拱座236外包覆有外包钢板231，外包钢板231与主梁1固定。

本实用新型的其它实施例中，如图6和图7所示，支撑结构由上至下包括桥墩、桥梁承台及桩柱；主梁采用断面为多箱室鱼腹式的预应力混凝土简支箱梁。

实施例2

如图1-9所示，本实施例所示的一种单跨136m下承式空间异形拱桥，包括左右对称设置的支撑结构、设于两支撑结构上的主梁1以及设于主梁1上的拱肋结构，其中主梁采用断面为多室鱼腹式的预应力混凝土简支箱梁，箱梁顶板全宽40m，宽跨比为1:3.4，梁高3.5m，高宽比为1:11.4；箱梁底部的平直段底板宽17.432m，平直段底板与顶板两端的边腹板由一条圆弧板连成一体，圆弧板半径为20m，平直段底板厚度0.22m；顶板中间的中腹板为系杆布置区及拱肋锚固区，故中腹板厚度取0.9m，边腹板厚度取0.6m；箱梁按纵、横双向预应力设计，纵向采用规格为22φ^s15.2的预应力钢绞线，横向采用规格为5φ^s15.2的预应力钢绞线，横向的预应力钢绞线为在桥面板内每间隔0.5m配置一根；采用上述设计的预应力混凝土结构制成的箱梁可承受较大的轴向推力，从而更加适应于基础地质条件不良易发生沉降的情况。

拱肋结构包括位于竖直平面内且外径为1.8m的主拱肋21和两根分设于主拱肋21两侧且外径为1.5m的副拱肋22，两根副拱肋由竖直平面向两侧旋转一定角度而成，该旋转角度根据副拱肋22所需的矢跨比进行确定，主拱肋21和副拱肋22两端的拱脚均分设于两支撑结构的中间上方并与主梁1固定，即主拱肋21和两副拱肋22两端的拱脚汇聚于一点，且主拱肋21矢高为26.2m，矢跨比为1/5.2，副拱肋22的矢高为31.7m，矢跨比为1：4.3；主拱肋21与两根副拱肋22之间对称设置有间距为3m的斜撑52连接，主拱肋21与两根副拱肋22之间的斜撑52均有37根，共37对；两根副拱肋22之间在对应每根斜撑52的位置处均设有横撑51，即横撑共有37根，使对应位置处的横撑51和斜撑52构成倒三角形，下角点为主拱肋，两个上角点为副拱肋，且主、副拱肋在拱脚处汇聚于一点，作为引桥边跨的支承端，用于加载引桥自重，使简支箱梁在中间支点位置承受负弯矩，从而减小跨中最大正弯矩，使得桥梁结构的受力更为合理，且具有结构造型新颖美观的特点；主拱肋21与主梁1中间通过顺桥的方向等间距布置的19根竖直吊杆31连接，两根副拱肋22分别与相应一侧的主梁1外侧之间通过13根顺桥的方向等间距斜向布置的斜吊杆32连接，即两侧的斜吊杆共13对并一一对称设置；竖直吊杆31和斜吊杆32之间的间距均为6～8m；竖直吊杆和斜吊杆均采用PES(FD)系列新型低应力防腐拉索；上述中，通过主拱肋与两根副拱肋组成的倒三角形，并结合三向吊杆的布置形式，其造型新颖美观，同时该拱肋结构还能有效地提高拱肋的横向刚度及空间整体稳定性。

拱脚处的主拱肋21与两根副拱肋22之间均通过若干个一一对称设置的主连接板233连接，拱脚处的两根副拱肋22之间通过若干个副连接板232连接，从而将三根拱肋的拱脚连成整体，使拱脚处的受力汇聚于一点；主拱肋21和副拱肋22两端的拱脚均伸入到主梁1中进行锚固后再通过外包钢板231与主梁1固定，通过外包钢板加固和美化拱肋，且主连接板233和副连接板232均位于外包钢板231内；外包钢板231与主拱肋21和两根副拱肋22之间设有由钢筋混凝土制成的拱座236，用于拱肋与主梁之间的连接固定，且拱座236内部设置的钢筋为矩形闭合钢筋238，矩形闭合钢筋的上端箍住主拱肋和两根副拱肋，下端插入主梁内并箍住主梁内的纵向钢筋。

在主拱肋与两根副拱肋的两端拱脚端部处均设有两排插入至主梁1内的锚固钢筋235，这样在浇筑拱座后，使拱脚与主梁连成一个整体，确保拱肋的稳固性；且在主拱肋和两根副拱肋与拱座236之间还设有若干个等间距布设的剪力钉237，以增强拱肋与混凝土拱座之间的黏合度。

具体的，主拱肋21和副拱肋22均由七节钢管焊接而成，并在钢管内灌注有早强缓凝型的C50自密实无收缩微膨胀混凝土23，且主拱肋和两根副拱肋中拱脚处的钢管相互平行，即将两根副拱肋中拱脚处的钢管向外弯折一定的角度使其与主拱肋平行；在靠近两根副拱肋的弯折点处设置有套装在两根副拱肋上的定位加劲板234，用于加强两根副拱肋之间的结构连接。

为满足行车净空要求，拱肋在满足上述矢跨比的前提下，两根副拱肋22中心点(即圆心)之间的水平距离为主梁1横断面宽度的0.45～0.5倍为宜，避免与副拱肋连接的斜吊杆32影响行车高度，且使受力结构更合理。

具体的，支撑结构由上至下包括桥墩61、桥梁承台62及桩柱63，其中桥梁承台62及桩柱63均位于河床线以下，且桩柱伸入地面以下。

本实用新型的其它实施例中，还可根据实际情况(即其它实际尺寸的桥长跨度和桥宽)，将主拱肋的矢跨比设计为1/5.0～1/5.5，副拱肋的矢跨比设计为1/4.0～1/4.5。

实施例3

本实施例所示的一种用于空间异形拱桥的修建方法，用于修建实施例2所述的空间异形拱桥，具体包括以下步骤：

a、按136m的间隔距离修建两个呈左右对称的支撑结构，支撑结构由上至下包括桥墩、桥梁承台及桩柱。

b、在两支撑结构上修建或吊装主梁，该主梁采用断面为多箱室鱼腹式的预应力混凝土简支箱梁；而对于水深较浅且不具备使用大型浮吊设备的条件的江河溪流，采用搭设支架现浇砼主梁的方式在两支撑结构上修建主梁，搭设支架现浇砼主梁的方式与拱桥常规采用的节段悬拼施工方法相比较，能有效地简化施工工序和节约施工成本。

其中修建好的箱梁顶板全宽40m，宽跨比为1:3.4，梁高3.5m，高宽比为1:11.4；箱梁底部的平直段底板宽17.432m，平直段底板与顶板两端的边腹板由一条圆弧板连成一体，圆弧板半径为20m，平直段底板厚度0.22m；顶板中间的中腹板为系杆布置区及拱肋锚固区，故中腹板厚度取0.9m，边腹板厚度取0.6m；箱梁按纵、横双向预应力设计，纵向采用规格为22φ^s15.2的预应力钢绞线，横向采用规格为5φ^s15.2的预应力钢绞线，横向的预应力钢绞线为在桥面板内每间隔0.5m配置一根；采用上述设计的预应力钢绞线结构制成的箱梁可承受较大的轴向推力，从而更加适应于基础地质条件不良易发生沉降的情况。

c、在主梁的横断面中间吊装竖直设置且外径为1.8m的主拱肋，主拱肋的两端分别位于两支撑结构的上方，且主拱肋的矢跨比为1/5.2。

对于城市中的江河溪流，往往水深较浅，不具备使用大型浮吊设备的条件，从而将主拱肋设计为由七节外径为1.8m的钢管组成，方便中型或小型的浮吊设备进行吊装；吊装时，由两端拱脚处向拱顶逐步吊装架设，且在吊装架设过程中在相邻两节钢管之间先用法兰螺栓进行临时连接，待全部钢管拱肋全部吊装架设就位后进行对位焊接，焊接顺序为由拱顶向两端拱脚同时对称进行；主拱肋两端拱脚端部处的钢管内周均布设两排锚固钢筋，并将锚固钢筋插入到主梁的中腹板进行锚固。

d、在主梁上吊装两根外径为1.5m的副拱肋，两根副拱肋由主拱肋处的竖直平面向左右两侧旋转16.8°而成，使副拱肋的矢跨比为1/4.1；为满足行车净空要求，副拱肋在满足上述矢跨比的前提下，两根副拱肋中心点(即圆心)之间的水平距离控制在主梁横断面宽度的0.45～0.5倍为宜，避免与副拱肋连接的斜吊杆影响行车高度，且使受力结构更合理。

副拱肋的结构跟主拱肋结构相同，具体为由七节外径为1.5m的钢管组成，方便中型或小型的浮吊设备进行吊装；吊装时，由两端拱脚处向拱顶逐步吊装架设，且在吊装架设过程中在相邻两节钢管之间先用法兰螺栓进行临时连接，待全部钢管拱肋全部吊装架设就位后进行对位焊接，焊接顺序为由拱顶向两端拱脚同时对称进行；副拱肋两端拱脚端部处的钢管内周均布设两排锚固钢筋，并将锚固钢筋插入到主梁的中腹板进行锚固，且两根副拱肋两端拱脚处的钢管由竖直平面向外侧弯折一定的角度，使两根副拱肋和主拱肋中拱脚处的钢管相互平行；还在靠近弯折点处设置一个套装在两根副拱肋上的定位加劲板，在两根副拱肋和主拱肋中拱脚处的钢管上均设置若干个等间距布设并前后贯穿管壁的剪力钉。

e、在主拱肋与两副拱肋之间焊接37根一一对称设置的斜撑，相邻斜撑之间的间距为3m，并在对应每根斜撑位置处的两根副拱肋之间焊接横撑,即横撑一样有37根且间距为3m；使对应位置处的横撑和斜撑构成倒三角形，倒三角形的下角点为主拱肋，两个上角点为副拱肋。

在拱脚处的主拱肋与两根副拱肋之间均焊接若干个一一对称设置的主连接板，在拱脚处的两根副拱肋之间焊接若干个副连接板，从而将三根拱肋的拱脚连成整体，使拱脚处的受力汇聚于一点；而后在主拱肋与两副拱肋两端拱脚处均布置矩形闭合钢筋，矩形闭合钢筋的上部箍住三根钢管拱肋，下部箍住主梁内的纵向钢筋。

上述结构布置好后，采用泵送顶升浇筑法在钢管内部灌注早强缓凝型的C50自密实无收缩微膨胀混凝土；该方法是在拱脚处的钢管底部打孔，待安装就位后，将混凝土从其底部打入向上逆顶升，无需搭设高空脚手架，减少高空作业及劳动强度，操作更为简便安全，且混凝土浇筑速度快，施工无须振捣，依靠顶升挤压自然密实；而后在两端拱脚处的矩形闭合钢筋上浇筑混凝土后制成拱座，最后用与主梁固定的外包钢板包覆住拱座。

f、在主拱肋与主梁之间以等间距6～8m的间隔锚固19根竖直吊杆，其中主拱肋处为固定端，主梁处为张拉端；两根副拱肋分别与相应一侧的主梁最外侧之间以等间距6～8m的间隔锚固13根斜向设置的斜吊杆，两侧的斜吊杆共13对并一一对称设置，其中副拱肋处为固定端，主梁处为张拉端；竖直吊杆和斜吊杆均采用PES(FD)系列新型低应力防腐拉索。

本实用新型的其它实施例中，还可根据实际情况(即其它实际尺寸的桥长跨度和桥宽)，将主拱肋的矢跨比设计为1/5.0～1/5.5，副拱肋的矢跨比设计为1/4.0～1/4.5，而后根据副拱肋的实际矢跨比来确定副拱肋与主拱肋处的竖直平面之间的旋转角度。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种用于空间异形拱桥的拱脚结构，所述空间异形拱桥包括左右对称设置的支撑结构、设于两支撑结构上的主梁以及设于主梁上的主拱肋和两根副拱肋，所述主拱肋位于竖直平面内，两根所述副拱肋分设于主拱肋的两侧；其特征在于，所述主梁的两端中间均设有拱座，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均固定于相应侧的所述拱座中；位于所述拱座内的主拱肋和副拱肋的拱脚相互平行，且拱座内的主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干个一一对称设置的主连接板连接，两根副拱肋之间通过若干个副连接板连接。

2.根据权利要求1所述的用于空间异形拱桥的拱脚结构，其特征在于，所述主拱肋与两根副拱肋的两端拱脚端部处均设有插入至所述主梁内进行锚固的锚固钢筋。

3.根据权利要求2所述的用于空间异形拱桥的拱脚结构，其特征在于，所述主拱肋和两根副拱肋与拱座之间均设有若干个剪力钉。

4.根据权利要求3所述的用于空间异形拱桥的拱脚结构，其特征在于，位于所述拱座内的两根副拱肋上设有一弯折部，并在所述弯折部处设有套装在两根副拱肋上的定位加劲板。

5.根据权利要求4所述的用于空间异形拱桥的拱脚结构，其特征在于，所述拱座内部设有矩形闭合钢筋，所述矩形闭合钢筋的上端箍住主拱肋和两根副拱肋，下端插入所述主梁内并箍住主梁内的纵向钢筋。

6.根据权利要求1-5任一项所述的用于空间异形拱桥的拱脚结构，其特征在于，所述拱座外包覆有外包钢板，所述外包钢板与所述主梁固定。