CN214194088U - 一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，主拱结构包括主弦杆，主弦杆包括上弦杆和下弦杆，上弦杆和下弦杆之间连接有腹杆结构，腹杆结构包括第一腹杆组件和第二腹杆组件；第一腹杆组件位于拱脚段，第二腹杆组件位于拱身段；第一腹杆组件包括相连接的第一斜腹杆和第一横腹杆，第一斜腹杆和第一横腹杆与对应的主弦杆围成三角空间，三角空间内设置有加劲拼接板，加劲拼接板内设置有连接孔，连接孔内设置有与连接孔形状相适配的加劲板，第二腹杆组件呈三角形结构。该腹杆结构能够提高钢管混凝土主拱的整体横向面外刚度，还可以提高腹杆稳定性和抗剪刚度，确保了全桥局部和整体的稳定性。

Description

一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构

技术领域

本实用新型涉及桥梁工程领域，特别是一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构。

背景技术

随着钢管混凝土拱桥的跨径不断增大，主拱宽度跨比减小，导致主拱的横向稳定问题突出，如何提高大跨径钢管混凝土拱桥的稳定性，成为制约其跨径发展的技术瓶颈之一。

如图1所示，拱桥主拱包括拱脚段和拱身段。

现有钢管混凝土拱桥的最大跨径为575m，若要建造700m跨径级别钢管混凝土拱桥，主拱的宽跨比进一步减小，导致主拱的横向稳定性突出，而主拱拱脚区域的横向面外刚度对于全桥的横向稳定性影响显著。现有500m级钢管混凝土拱桥的主拱腹杆一般采用桁式钢管“N型”布置，而当钢管混凝土拱桥的跨径到达700m后，如此的主拱腹杆布置难以满足全桥的整体和局部稳定性的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：针对现有技术存在的当钢管混凝土拱桥的跨径到达700m后，主拱的横向稳定性突出且主拱腹杆采用桁式钢管“N型”布置难以满足全桥的整体和局部稳定性的要求的问题，提供一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，包括主弦杆，所述主弦杆包括上弦杆和下弦杆，所述上弦杆和所述下弦杆之间连接有腹杆结构，所述腹杆结构包括第一腹杆组件和第二腹杆组件；所述第一腹杆组件位于拱脚段，所述第二腹杆组件位于拱身段；

所述第一腹杆组件包括相连接的第一斜腹杆和第一横腹杆，所述第一斜腹杆和所述第一横腹杆组成V形结构，并与所述V形结构开口侧对应的所述主弦杆围成三角空间，所述三角空间内设置有加劲拼接板，所述加劲拼接板与对应的所述第一斜腹杆、所述第一横腹杆和所述主弦杆相连接，所述加劲拼接板内设置有连接孔，所述连接孔内设置有与所述连接孔形状相适配的加劲板，且所述加劲板外侧的一周与所述连接孔的侧壁相连接；

所述第二腹杆组件呈三角形结构。

本实用新型所述的大跨径是指主跨大于700m的钢管混凝土拱桥。

一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，通过上述结构，主拱的拱脚区域的横向面外刚度对于全桥横向稳定性的影响显著，在主拱拱脚区域设置第一腹杆组件，并且在相邻的第一横腹杆和第一斜腹杆之间设置加劲拼接板和加劲板形成管板组合结构，用以提高钢管混凝土主拱的整体横向面外刚度，显著提高了全桥的稳定性；

同时在拱身段设置呈三角形结构的第二腹杆组件，用以提高腹杆稳定性和抗剪刚度；

由第一腹杆组件和第二腹杆组件形成的腹杆结构能够提高钢管混凝土主拱的整体横向面外刚度，还可以提高腹杆稳定性和抗剪刚度，确保了全桥局部和整体的稳定性，降低了施工难度和施工风险。

作为本实用新型的优选方案，所述第一腹杆组件的数量为至少两个，所有所述第一腹杆组件沿所述主弦杆的长度方向同向排列。

作为本实用新型的优选方案，所述第二腹杆组件的数量为至少两个，所有所述第二腹杆组件沿所述主弦杆的长度方向同向排列。

作为本实用新型的优选方案，所述第二腹杆组件包括第二横腹杆和两根第二斜腹杆，所述第二横腹杆和两根所述第二斜腹杆围成三角单元；

所述第二横腹杆的一端与所述上弦杆相连接，所述第二横腹杆的另一端与所述下弦杆相连接；

所述第二斜腹杆的一端与对应侧的所述主弦杆相连接，所述第二斜腹杆的另一端与相邻所述第二腹杆组件中的所述第二横腹杆的中点相连接。通过上述结构，第二横腹杆和两根第二斜腹杆围成的三角单元有效减小腹杆的自由长度，提高了腹杆的抗压刚度和抗剪刚度，确保了受压腹杆局部稳定性。

作为本实用新型的优选方案，同一所述第二腹杆组件中的两根所述第二斜腹杆长度相同。

作为本实用新型的优选方案，相邻所述第一横腹杆与其之间的所述第一斜腹杆共同形成N形结构。

作为本实用新型的优选方案，所述主拱结构的外侧设有T型刚构。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，通过上述结构，主拱的拱脚区域的横向面外刚度对于全桥横向稳定性的影响显著，在主拱拱脚区域设置第一腹杆组件，并且在相邻的第一横腹杆和第一斜腹杆之间设置加劲拼接板和加劲板形成管板组合结构，用以提高钢管混凝土主拱的整体横向面外刚度，显著提高了全桥的稳定性；

同时在拱身段设置呈三角形结构的第二腹杆组件，用以提高腹杆稳定性和抗剪刚度；

由第一腹杆组件和第二腹杆组件形成的腹杆结构能够提高钢管混凝土主拱的整体横向面外刚度，还可以提高腹杆稳定性和抗剪刚度，确保了全桥局部和整体的稳定性，降低了施工难度和施工风险。

附图说明

图1是现有技术中的主拱结构的拱脚段和拱身段的示意图。

图2是本实用新型所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构的结构示意图。

图3是本实用新型所述的第二腹杆组件的结构示意图。

图4是本实用新型所述的第一腹杆组件与加劲拼接板拼接在一起的结构示意图。

图5是本实用新型所述的加劲拼接板和加劲板拼接在一起的结构示意图。

图6是本实用新型所述的T型刚构设置在主拱结构外侧的结构示意图。

图标：1-主拱；11-拱脚段；12-拱身段；2-第一腹杆组件；21-第一斜腹杆；22-加劲拼接板；221-连接孔；23-第一横腹杆；24-加劲板；3-第二腹杆组件；31-第二横腹杆；32-第二斜腹杆；4-上弦杆；5-下弦杆；6-T型刚构。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1

如图1-图6所示，本实施例提供了一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，包括主弦杆，主弦杆包括上弦杆4和下弦杆5，上弦杆4和下弦杆5之间连接有腹杆结构；

腹杆结构包括第一腹杆组件2和第二腹杆组件3，第一腹杆组件2位于主拱1的拱脚段11，第二腹杆组件3位于主拱1的拱身段12；

第一腹杆组件2和第二腹杆组件3的数量均为至少两个，至少两个第一腹杆组件2沿主弦杆的长度方向同向排列，至少两个第二腹杆组件3沿主弦杆的长度方向同向排列；

第一腹杆组件2包括第一横腹杆23和第一斜腹杆21，第一横腹杆23的两端分别与上弦杆4和下弦杆5相焊接，第一斜腹杆21的一端与第一横腹杆23的端部相焊接，第一斜腹杆21的另一端与对应的主弦杆相焊接；

第一横腹杆23和第一斜腹杆21组成V形结构，第一横腹杆23、第一斜腹杆21和V形结构开口侧对应的主弦杆围成三角空间，三角空间内设置有加劲拼接板22，加劲拼接板22与对应的第一横腹杆23、第一斜腹杆21和主弦杆相焊接；

本申请中的V形结构，并不是指代严格意义上的两边长度一样的V形结构，只要两根长杆件的一个同侧端相连接，且两根长杆件之间具有夹角，都在本申请的V形结构的保护范围之内；

加劲拼接板22内设有连接孔221，连接孔221内设有与连接孔221形状相适配的加劲板24，加劲板24外侧的一周与连接孔221的侧壁相焊接；

相邻第一横腹杆23与其之间的第一斜腹杆21共同形成N形结构；

第二腹杆组件3包括第二横腹杆31和两根第二斜腹杆32，第二横腹杆31和两根第二斜腹杆32围成三角单元，第二横腹杆31的两端分别与上弦杆4和下弦杆5相焊接，第二斜腹杆32的一端与对应侧的主弦杆相焊接，第二斜腹杆32的另一端与相邻第二腹杆组件3中的第二横腹杆31的中点相焊接；

同一第二腹杆组件3中的两根第二斜腹杆32的长度相同。

主拱结构外侧设有T型刚构6；具体的，T型刚构6采用预应力钢筋混凝土结构，拱脚段11外侧的T型刚构6支承于桥台上，拱身段12外侧的T型刚构6支承于拱上立柱上。

T型刚构6的悬臂长度有效减小了主拱所受荷载，能够避免在主拱1拱脚段11设置较高的拱上立柱，减重效果明显，并且T型刚构6的施工与钢管混凝土拱桥的施工不冲突，干扰小，施工工期快，降低了施工难度。

本实施例还提供了一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构的施工方法，用于施工上述大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构中的第一腹杆组件2，包括以下步骤：

S1：在工厂内将第一横腹杆23和第一斜腹杆21焊接在主拱1节段上，对钢管混凝土的桁式主拱1节段进行加工制造；

S2：在工厂内将加劲拼接板22焊接至对应的第一腹杆组件2上；

S3：将焊接有加劲拼接板22的钢管混凝土的桁式主拱1节段运输至施工现场整体起吊安装，直至主拱1合龙；

S4：将加劲板24焊接在对应的加劲拼接板22上。

本实施例提供的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构及施工方法的有益效果在于：

主拱1的拱脚区域的横向面外刚度对于全桥横向稳定性的影响显著，在主拱1拱脚11区域设置第一腹杆组件2，并且在相邻的第一横腹杆23和第一斜腹杆21之间设置加劲拼接板22和加劲板24形成管板组合结构，用以提高钢管混凝土主拱1的整体横向面外刚度，显著提高了全桥的稳定性；

同时在拱身段12设置呈三角形结构的第二腹杆组件3，用以提高腹杆稳定性和抗剪刚度；

由第一腹杆组件2和第二腹杆组件3形成的腹杆结构能够提高钢管混凝土主拱1的整体横向面外刚度，还可以提高腹杆稳定性和抗剪刚度，确保了全桥局部和整体的稳定性，降低了施工难度和施工风险；

T型刚构6的悬臂长度有效减小了主拱所受荷载，能够避免在主拱1拱脚段11设置较高的拱上立柱，减重效果明显，并且T型刚构6的施工与钢管混凝土拱桥的施工不冲突，干扰小，施工工期快，降低了施工难度；

该施工方法将加劲板22分为两个阶段进行安装，大大降低了主拱1节段吊装重量和施工风险，节省了临时扣挂体系的规模和造价，且能够同时满足全桥施工阶段稳定性和成桥运营阶段稳定性的要求。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，包括主弦杆，所述主弦杆包括上弦杆(4)和下弦杆(5)，所述上弦杆(4)和所述下弦杆(5)之间连接有腹杆结构，其特征在于，所述腹杆结构包括第一腹杆组件(2)和第二腹杆组件(3)；所述第一腹杆组件(2)位于拱脚段(11)，所述第二腹杆组件(3)位于拱身段(12)；

所述第一腹杆组件包括相连接的第一斜腹杆(21)和第一横腹杆(23)，所述第一斜腹杆(21)和所述第一横腹杆(23)组成V形结构，并与所述V形结构开口侧对应的所述主弦杆围成三角空间，所述三角空间内设置有加劲拼接板(22)，所述加劲拼接板(22)与对应的所述第一斜腹杆(21)、所述第一横腹杆(23)和所述主弦杆相连接，所述加劲拼接板(22)内设置有连接孔(221)，所述连接孔(221)内设置有与所述连接孔(221)形状相适配的加劲板(24)，且所述加劲板(24)外侧的一周与所述连接孔(221)的侧壁相连接；

所述第二腹杆组件(3)呈三角形结构。

2.根据权利要求1所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，所述第一腹杆组件(2)的数量为至少两个，所有所述第一腹杆组件(2)沿所述主弦杆的长度方向同向排列。

3.根据权利要求2所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，所述第二腹杆组件(3)的数量为至少两个，所有所述第二腹杆组件(3)沿所述主弦杆的长度方向同向排列。

4.根据权利要求3所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，所述第二腹杆组件(3)包括第二横腹杆(31)和两根第二斜腹杆(32)，所述第二横腹杆(31)和两根所述第二斜腹杆(32)围成三角单元；

所述第二横腹杆(31)的一端与所述上弦杆(4)相连接，所述第二横腹杆(31)的另一端与所述下弦杆(5)相连接；

所述第二斜腹杆(32)的一端与对应侧的所述主弦杆相连接，所述第二斜腹杆(32)的另一端与相邻所述第二腹杆组件(3)中的所述第二横腹杆(31)的中点相连接。

5.根据权利要求4所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，同一所述第二腹杆组件(3)中的两根所述第二斜腹杆(32)长度相同。

6.根据权利要求5所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，相邻所述第一横腹杆(23)与其之间的所述第一斜腹杆(21)共同形成N形结构。

7.根据权利要求1所述的一种大跨径钢管混凝土拱桥主拱结构，其特征在于，所述主拱结构的外侧设有T型刚构(6)。

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