CN213925807U - 抱翅形斜拉索拱桥 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种抱翅形斜拉索拱桥，解决了基于将空间异形拱桥与斜拉桥进行组合，发挥各自的优点，减少各自的不足。一个中墩设置在拱桥纵向的中央隔离带处，两个边墩分别设置在拱桥主梁的两侧，主梁搭接在中墩和边墩上，刚性连接或支座连接；中墩拱脚在中墩的上方与主梁刚性连接，另外一端叉开，为两个边墩拱脚，边墩拱脚分别与两个边墩刚性连接，拱圈向中墩方向倾斜，主拱在俯视平面形成“Λ”形；由若干拉索连接主拱与主梁，并张拉拉索至预定张拉力，构成斜拉索拱桥。

Description

抱翅形斜拉索拱桥

技术领域

本实用新型属于公路、铁路、市政道路、园林等跨越河流、沟谷、道路等的桥梁构筑物工程领域，涉及一种抱翅形斜拉索拱桥。

背景技术

桥梁工程从主受力体系分为梁式桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥几大类，近年来各种组合型式的桥型不断涌现，包括斜拉桥与梁桥组合体系桥，如广东金马大桥、斜拉桥与悬索桥组合体系桥，如贵州乌江大桥和Brooklyn桥、斜拉与反拱形上承式索桥组合体系桥，如日本miho博物馆桥、拱桥与梁桥组合体系桥，简称梁拱组合体系桥，由拱圈、系梁、吊杆、横梁及桥面系组合而成、斜拉桥与拱桥组合桥，如马来西亚Putrajaya8号桥和湖南湘潭四桥等。

马来西亚Putrajaya8号桥采用斜拉桥与提篮拱桥共存，形成一种崭新的组合体系-斜拉拱桥，其主跨300m，桥宽32m。因为斜拉桥的拉索受拉，拱桥拱圈受压，将两种看似矛盾的桥型很好的组合一起。同时通过施工过程中梁合拢前张拉拱的吊杆，使得绝大部分桥梁恒载由斜拉索承担，达到预期目标；湖南湘潭四桥为双飞燕斜拉索钢管混凝土拱桥，主跨400m,宽27m。该桥强调了拱圈的承重作用，张力可调的斜拉索作用于拱圈，架设时方便拼装,成桥后则能改善拱的受力，是一种实现大跨拱桥的新的尝试。

此种组合体系桥也存在一定不足，首先桥型组成构件众多，包括桥塔、主拱、桥面系、吊杆、系杆、斜拉索等，整体视觉效果较为凌乱繁杂；另外由于增加了桥塔，桥塔造价较高，使得桥梁整体经济性较差。

另一方面，一种空间异形拱桥-蝴蝶拱桥近年来因为其良好的景观效果、视觉张力，得到了大量的应用，尤其以天津海河大沽桥、广西南宁大桥、杭州九堡大桥出名。蝴蝶拱桥是将竖直拱圈往桥外外倾而形成的一种新型异型拱桥，通常采用中下承式拱梁组合和系杆拱等无推力体系。

蝴蝶拱桥也存在一定缺陷，首先由于其拱圈外倾，导致其面外稳定性较差，横向稳定问题突出，需要增加吊杆数量或者副拱去解决，导致构造复杂；同时由于其采用无推力拱桥体系及拱圈外倾稳定性问题，以及拱桥矢跨比较小，拱轴线不合理，材料指标较高，其适用跨径不大，一般为80～160m之间。

拱桥上拱圈截面只受轴向压力而无弯矩作用的拱轴线，满足这一条件的拱轴线称为合理拱轴线。

拱桥和斜拉桥是两种不同结构体系的桥梁，有着各自的特点和受力特性，空间异形拱由于其独特的视觉冲击效果，在城市景观桥中应用较多。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种抱翅形斜拉索拱桥，解决了基于将空间异形拱桥与斜拉桥进行组合，发挥各自的优点，减少各自的不足，对已有的斜拉-拱组合桥进行改进的技术问题，主要达到下面四个目标：

1.结构体系精简、主体构件受力明确；

2.能较好的适用于桥面宽度大、景观受限的城市桥梁，桥梁横向稳定性好；

3.拱圈拱轴线可调，尽力达到合理拱轴线；

4.桥型景观效果要简洁、大气、有视觉冲击力和张力。

本实用新型的目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种抱翅形斜拉索拱桥，它包括：主拱，拉索，主梁，中墩，边墩，一个中墩设置在拱桥纵向的中央隔离带处，两个边墩分别设置在拱桥主梁的两侧，主梁搭接在中墩和边墩上，刚性连接或支座连接；

主拱有三个拱脚，它还包括拱圈，主拱由两个形状相同的拱圈相接而成，两个拱圈的一端在中墩处相接成一体，为中墩拱脚，中墩拱脚在中墩的上方与主梁刚性连接，另外一端叉开，为两个边墩拱脚，边墩拱脚分别与两个边墩刚性连接，拱圈向中墩方向倾斜，主拱在俯视平面形成“Λ”形；

主拱的拱圈上设有若干上锚点，主梁两侧分别设置若干下锚点，由若干拉索连接主拱与主梁，并张拉拉索至预定张拉力，构成斜拉索拱桥。

主拱的两个边墩拱脚与主梁刚性连接；为桥梁提供横向约束，增加大跨度桥梁的横向稳定性，适用横向桥面更宽的桥梁。

它还包括支座，中墩顶面固定设置有支座，主梁与中墩由支座连接。

它还包括横撑，两个拱圈的中上部之间由横撑固定连接，主拱在俯视平面形成“A”形。

所述的多组拉索随拱圈的倾斜平行或扇形分布，形成抱翅形空间索面，近边墩处的拉索与拱圈锚固在拱圈的低点，向中墩方向锚固点逐渐升高。

所述的拉索的吊索区上部随拱圈空间位置变化，拉索的吊索区下部设置于主梁的外侧箱室，增加桥梁横向稳定。

所述的拱桥由中墩分成大、小两跨，主拱位于大跨，主拱的拱圈内与大跨主梁间设置斜拉索连接大跨主梁。

所述主拱的拱圈的中心线为拱轴线，拱轴线为多次抛物线。

本实用新型有以下优点和积极效果：

所述的抱翅形斜拉索拱桥使得景观效果与结构受力合理有机共存，既满足了抱翅拱的空间立体效果，丰富了拱轴力线结构的线型的外观选择，保留了拱桥结构拱轴力线受压为主的优势，又具有斜拉桥的结构优点，是一种结构合理、外形美观、新颖的斜拉拱桥组合体系桥梁。同时相对于既有的斜拉拱桥组合体系桥，其横向稳定性好，省略了桥塔设置，减少了材料用量，结构总体更为简洁，受力明确，索拱之间的巧妙布置保证了行车界限，具有很好的经济性和适用性。

本实用新型较好的解决了中大跨桥梁的景观效果与主体结构合理的矛盾，可应用于桥梁长度在80～300米范围内横向宽度大、有景观效果要求的大中小各种规模的桥梁结构。

附图说明

图1是本实用新型两跨抱翅拱斜拉桥立面图，

图2是本实用新型两跨抱翅拱斜拉桥平面图，

图3是本实用新型抱翅拱斜拉桥中墩处横断面图，

图4是本实用新型抱翅拱斜拉桥边墩处横断面图，

图5是本实用新型抱翅形斜拉索拱桥鸟瞰图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图中附图标号如下：主拱1，拉索2，主梁3，横撑4，中墩5，边墩6，拱轴线7，支座8。

参见图1、图2。

一种抱翅形斜拉索拱桥，它包括：主拱1，拉索2，主梁3，中墩5，边墩6，其特征在于：一个中墩5设置在拱桥纵向的中央隔离带处，两个边墩6分别设置在拱桥主梁3的两侧，主梁3搭接在中墩5和边墩6上，刚性连接或支座连接；

主拱1有三个拱脚，它还包括拱圈，主拱1由两个形状相同的拱圈相接而成，两个拱圈的一端在中墩5处相接成一体，为中墩拱脚101，中墩拱脚101在中墩5的上方与主梁3刚性连接，另外一端叉开，为两个边墩拱脚102，边墩拱脚102分别与两个边墩6刚性连接，拱圈向中墩5方向倾斜，主拱1在俯视平面形成“Λ”形；

主拱1的拱圈上设有若干上锚点，主梁3两侧分别设置若干下锚点，由若干拉索2连接主拱1与主梁3，并张拉拉索2至预定张拉力，构成斜拉索拱桥。

参见图4。

主拱1的两个边墩拱脚102与主梁3刚性连接；为桥梁提供横向约束，增加大跨度桥梁的横向稳定性，适用横向桥面更宽的桥梁。

参见图3。

它还包括支座8，中墩5顶面固定设置有支座8，主梁3与中墩5由支座8 连接。

参见图1至图5。

它还包括横撑4，两个拱圈的中上部之间由横撑4固定连接，主拱1在俯视平面形成“A”形。

所述的多组拉索2随拱圈的倾斜平行或扇形分布，形成抱翅形空间索面，近边墩6处的拉索2与拱圈锚固在拱圈的低点，向中墩方向锚固点逐渐升高。

所述的拉索2的吊索区上部随拱圈空间位置变化，拉索2的吊索区下部设置于主梁3的外侧箱室，增加桥梁横向稳定。

所述的拱桥由中墩5分成大、小两跨，主拱1位于大跨，主拱1的拱圈内与大跨主梁间设置斜拉索连接大跨主梁。

所述主拱1的拱圈的中心线为拱轴线7，拱轴线7为多次抛物线，也可为椭圆线与直线组合形成。

主梁3采用整体钢箱，拉索下锚点与主梁3采用钢锚箱连接，下端拉索采用可张拉式冷铸锚头；拉索上锚点与主拱圈采用耳板连接，上端拉索采用叉耳式锚固。

拱圈的内外表面设置剪力钉，内部注补偿收缩混凝土；拱脚处节段配置钢筋，伸入承台一定锚固长度，中墩拱脚与中墩5采用法兰盘锚栓连接。

图1中的两处剖面线部位是拱梁固结处，为刚性连接段，该部位内部是实心的。

本实用新型主拱1和拉索2形成如两个竖立的翅膀在桥中相抱，故名为抱翅形斜拉索拱桥。

斜拉索对主梁3产生向上的拉力有竖向分量和水平分量，通过控制拉索交角，调整竖向分量和水平分量；竖向分量由主梁自重及汽车活载进行平衡，主拱两端与主梁刚接，水平分量为内力，形成类似弓箭内力平衡；所有竖向重力由中墩5和边墩6承担。

实施例

抱翅形斜拉索拱桥是一种新型的斜拉拱桥组合体系桥，采用“Λ”字抱翅外形的空间异形主拱拱圈和拱圈内与主梁连接的斜拉索、主梁三大主体结构组合而成，充分发挥了拱圈、拉索和主梁各自的结构优势。

其结构体系要点包括：

1)全桥总体可采用大跨+小跨两跨布置形式。抱翅形主拱位于大跨主梁范围、拱圈向小跨主梁倾斜，拱圈通过拉索连接中跨主梁；

2)主拱拱圈线形由小跨主梁跨径、大跨主梁跨径以及拱内拉索布置形式决定，力求通过三者的合理设置使得拱圈线形为合理拱轴线。

3)主拱拱轴线采用椭圆线与直线组合形成，或采用多次抛物线；主拱横向为“Λ”字形，横向自稳定性好，能适用桥面宽度更大的拱型斜拉桥；

4)主拱中墩一侧位于中央隔离带，向下与主梁连为一体，主拱中墩可根据结构体系及受力需要与主梁刚性连接或者支座连接；主拱在边墩一侧成“Λ”字形对称分布于桥梁两侧，此处主梁与拱脚刚接，拱脚可为桥梁提供可靠的横向约束，增加了大跨度桥梁的横向稳定性，能适用横向桥面更宽的桥梁；”

5)拉索为空间索面，拱圈部位的拉索拉力横向水平分量自平衡，主梁部位的拉索拉力横向水平分量为主桥的横梁提供承载所需要的轴力；

6)拉索随拱圈的倾斜平行或扇形分布，拉索与拱圈锚固点位置随拱圈的弧线变高逐渐变高，近中墩处的拉索与拱圈锚固为拱圈的高点，为行车界限提供足够空间；近边墩处的拉索与拱圈锚固为拱圈的低点，但拉索随拱圈在边墩呈“Λ”字形散开，同样为行车界限提供足够空间。

抱翅形斜拉索拱桥构造设计要点：

1)主拱1拱圈平面横向成“Λ”形，主拱1中墩侧位于中央隔离带，与桥墩连接为一体，主拱1边墩成“Λ”形分布与桥梁两侧，主拱1横向稳定性好，能更好适应横向宽度大的桥梁；

2)主拱1拱圈采用矩形钢箱断面，方便施工，同时提高结构适用性。主拱 1拱轴线采用椭圆线与直线组合形成，也可采用多次抛物线。根据桥面宽度，拱圈之间依据横向稳定性需要设置横撑4。

3)主梁3采用整体钢箱，避免了常规系杆拱桥复杂的桥面体系及系杆预拉力体系。吊索区可设置于主梁最外侧箱室，顶板采用正交异性钢桥面板，箱室之间间隔一定距离设横隔板。

4)拉索2结合受力及景观需求，采用平行或扇形布置。拉索2为空间对称索面，增加了桥梁的横向稳定性；拉索2采用无粘结环氧喷涂钢绞线，缠包后挤塑外挤PE。拉索下锚点与钢箱梁采用钢锚箱连接，下端采用可张拉式冷铸锚头。拉索上锚点与主拱圈采用耳板连接，上端拉索采用叉耳式锚固。

5)拱圈与主梁3可根据体系及受力需要进行固结或者支座连接；拱梁结合段采用刚性连接时，可进行焊接并设置加劲肋加强连接，拱圈内外表面设置剪力钉，内注补偿收缩混凝土。拱脚处节段配置钢筋，伸入承台一定锚固长度，拱脚与中墩5采用法兰盘锚栓连接。

6)拉索2与拱圈1锚固点位置随拱圈的弧线变高逐渐变高，近中墩处的拉索与拱圈锚固为拱圈的高点，为行车界限提供足够空间；近边墩处的拉索与拱圈锚固为拱圈的低点，但拉索随拱圈在边墩呈“Λ”字形散开，同样为行车界限提供足够空间；

抱翅形斜拉索拱桥的主拱及主梁等主体结构均为钢结构，采用工厂预制完成钢箱节段，现场支架上焊接组拼各节段形成整体成型的施工方案，主要施工顺序：

1)施工边墩、中墩及中墩处主拱节段；

2)搭设主梁施工支架，吊装主梁节段、主梁对位、组装焊接，并完成梁拱固结；

3)搭设主拱拼装支架，运输其余主拱节段到桥位安装平台，拱段对位、组装焊接，拱圈拼装完成，施工拱圈横撑；

4)安装拉索，拆除拱圈拼装支架，依次张拉主拱拉索；

5)拆除主梁支架；

6)施工桥面系铺装、栏杆等，全桥建成。

Claims (8)

1.一种抱翅形斜拉索拱桥，它包括：主拱(1)，拉索(2)，主梁(3)，中墩(5)，边墩(6)，其特征在于：一个中墩(5)设置在拱桥纵向的中央隔离带处，两个边墩(6)分别设置在拱桥主梁(3)的两侧，主梁(3)搭接在中墩(5)和边墩(6)上，刚性连接或支座连接；

主拱(1)有三个拱脚，它还包括拱圈，主拱(1)由两个形状相同的拱圈相接而成，两个拱圈的一端在中墩(5)处相接成一体，为中墩拱脚(101)，中墩拱脚(101)在中墩(5)的上方与主梁(3)刚性连接，另外一端叉开，为两个边墩拱脚(102)，边墩拱脚(102)分别与两个边墩(6)刚性连接，拱圈向中墩(5)方向倾斜，主拱(1)在俯视平面形成“Λ”形；

主拱(1)的拱圈上设有若干上锚点，主梁(3)两侧分别设置若干下锚点，由若干拉索(2)连接主拱(1)与主梁(3)，并张拉拉索(2)至预定张拉力，构成斜拉索拱桥。

2.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：主拱(1)的两个边墩拱脚(102)与主梁(3)刚性连接。

3.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：它还包括支座(8)，中墩(5)顶面固定设置有支座(8)，主梁(3)与中墩(5)由支座(8)连接。

4.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：它还包括横撑(4)，两个拱圈的中上部之间由横撑(4)固定连接，主拱(1)在俯视平面形成“A”形。

5.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：所述的多组拉索(2)随拱圈的倾斜平行或扇形分布，形成抱翅形空间索面，近边墩(6)处的拉索(2)与拱圈锚固在拱圈的低点，向中墩方向锚固点逐渐升高。

6.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：所述的拉索(2)的吊索区上部随拱圈空间位置变化，拉索(2)的吊索区下部设置于主梁(3)的外侧箱室。

7.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：所述的拱桥由中墩(5)分成大、小两跨，主拱(1)位于大跨，主拱(1)的拱圈内与大跨主梁间设置斜拉索连接大跨主梁。

8.根据权利要求1所述的抱翅形斜拉索拱桥，其特征在于：所述主拱(1) 的拱圈的中心线为拱轴线(7)，拱轴线(7)为多次抛物线。

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