CN214459538U - 采用uhpc预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系 - Google Patents

Abstract

采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，包括设置在地基土上的条形混凝土基础、设有配筋超高性能混凝土(RUHPC)系杆的两个拱座、设置在拱座上的节段拼装UHPC波纹板拱圈、侧墙基础、混凝土预制块所砌筑的侧墙、拱上填料和混凝土侧墙压顶；所述UHPC波纹板拱圈采用UHPC分段预制，各预制节段间通过精轧螺纹钢筋及环氧树脂砂浆拼接形成整体；UHPC波纹板主拱圈先进行预拼装，预拼装合格后采用吊装施工，主拱圈吊装到位后在满堂支架上进行主拱圈合拢及拱上建筑施工；本实用新型采用预制RUHPC系杆及条形混凝土基础，可平衡拱脚推力并显著降低下部结构的工程量，减小开挖对环境的破坏，增强了对脆弱生态环境地区的适应性。

Description

采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系

技术领域

本实用新型涉及一种拱桥技术领域，特别涉及一种采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系。

背景技术

目前的中小跨径拱桥主要是钢筋混凝土拱桥或者圬工拱桥，在公路运输网中使用广泛，可随着时间的推移和技术的发展，这类结构也都发生了不同程度的病害，传统实腹式拱桥的不足之处也逐渐的显现出来：主拱圈采用整体现浇工艺施工工期较长，施工过程较为繁琐且受地质条件影响较大，尤其在我国青海，西藏等高海拔、高寒地区，由于地质条件复杂，生态环境脆弱，工程建设对生态环境影响较大，施工对地表覆盖层的开挖也导致工程稳定性较差，从而影响结构的正常使用和交通运输安全。

随着我国交通事业的不断发展，预制装配式桥梁建造技术以其施工工期短、对交通影响小、预制构件工厂批量化生产、质量易于控制等优点，在近几年逐渐被推广应用。但预制装配式混凝土拱桥由于自重大，具有较大的水平推力，对地基基础仍然有较高的要求。因此寻找一种施工简单、承载力强、高耐久性并且适应于脆弱生态环境地区的结构成为工程技术人员的重要任务。

发明内容

为解决施工周期长、工艺复杂、结构耐久性低以及对地基基础要求高等问题，本实用新型提供一种采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，将UHPC波纹板拱圈和RUHPC系杆运用到拱桥结构中，综合考虑强度和刚度因素，具有抗压强度高、刚度大、自重小、施工便捷的优点，同时减小了工程建设对地表覆盖层的开挖，增强了结构的稳定性以及对脆弱生态环境地区的适应性，在中小跨径桥梁中用以替代传统的实腹式拱桥。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，包括设置在地基土上的两个条形混凝土基础1，条形混凝土基础1上设置拱座2，UHPC波纹板拱圈5设置在两个拱座2上，两个拱座2之间水平设置有预制RUHPC系杆8，拱座2外接侧墙基础3，侧墙基础3和UHPC波纹板拱圈5上砌筑侧墙4，侧墙4顶面施工侧墙压顶6，侧墙压顶6上设置护栏7。

所述UHPC波纹板拱圈5为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，内部配置有纵向钢筋22和横向箍筋23。

所述UHPC波纹板拱圈5由拱脚段波纹板10、次边段波纹板11、拱顶段波纹板12组成，截面为波纹形式，拱脚段波纹板10与拱座2采用预埋钢板通过焊接相互连接，相邻两个波纹板的预制节段通过精轧螺纹钢筋24及环氧树脂砂浆29进行连接，精轧螺纹钢筋24通过螺栓紧固在端横隔板9上，端横隔板9采用铁皮波纹管21且设置精轧螺纹钢筋预留孔道20。

所述UHPC波纹板拱圈5为等厚度截面，拱轴线采用悬链线型，其中所用UHPC材料抗压强度不小于130Mpa，UHPC波纹板拱圈5最小厚度d按下列公式计算确定：

式中：

d为UHPC波纹板最小厚度，cm；

f为拱圈失高，m；

l为拱圈跨径，m；

UHPC波纹板拱圈5最小厚度d<3cm时，取d＝3cm作为UHPC波纹板拱圈5最小厚度，波纹板波高h取30cm-60cm，拱顶填料高度应大于1m。

所述RUHPC系杆8为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，配置有纵向钢筋和横向箍筋，截面为实心矩形，RUHPC系杆8端部设有预埋钢板18，通过高强螺栓19与拱座2相连。

所述拱座2为普通钢筋混凝土材料浇筑而成，拱座2分拱座先浇部分14和拱座后浇部分15，在拱座先浇部分14与拱脚段波纹板10对接处设置拱座预埋钢板16，拱座后浇部分15待主拱合拢后浇筑。

本实用新型将UHPC材料应用于实腹式拱桥结构中，结构强度高、刚度大，可减小截面尺寸，降低拱圈自重，充分发挥UHPC的高强抗拉压性能；相比较传统实腹式拱桥，本结构对基础沉降和温度变化的适应能力都有较明显的提高，采用波纹截面可以有效的提高截面惯性矩和结构的稳定性，同时由于土体围压和分散荷载的作用，结构的受力较均匀，变形也有所降低；采用预制RUHPC系杆及条形混凝土基础，可平衡拱脚推力并显著降低下部结构的工程量，减小开挖对环境的破坏，增强了对脆弱生态环境地区的适应性；利用预制拼装的施工方法，极大的提高了施工效率，缩短了施工周期，经济效益好，在很大程度上节省了人力物力；同时，主拱圈采用UHPC波纹板，相较于波纹钢结构，跨越能力得以提高，还具有较好的抗腐蚀性和耐火性，后期养护成本大大降低。因此，该实用新型具有重大的实用价值和良好的经济效益，尤其是在拱桥施工技术领域具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型采用UHPC波纹板预制节段的装配式拱桥体系的结构示意图。

图2为本实用新型UHPC波纹板各预制节段示意图。

图3为本实用新型采用UHPC波纹板预制节段的装配式拱桥的横截面示意图。

图4为本实用新型拱座拼装连接示意图。

图5为本实用新型拱座处预埋钢板构造示意图

图6为本实用新型UHPC波纹板拱圈横截面示意图。

图7为本实用新型UHPC拱圈相邻预制节段的纵向连接构造示意图。

图8a、8b、8c、8d为本实用新型一种采用UHPC波纹板预制节段的装配式拱桥体系施工工序示意图。

其中：1、条形混凝土基础；2、拱座；3、侧墙基础；4、侧墙；5、UHPC波纹板拱圈；6、侧墙压顶；7、护栏；8、预制RUHPC系杆；9、端横隔板；10、拱脚段波纹板；11、次边段波纹板；12、拱顶段波纹板；13、拱腹填料；14、拱座先浇部分；15、拱座后浇部分；16、拱座预埋钢板；17、波纹板段预埋钢板；18、RUHPC系杆端部预埋钢板；19、高强螺栓；20、精轧螺纹钢筋预留孔道；21、铁皮波纹管；22、纵向钢筋；23、横向箍筋；24、精轧螺纹钢筋；25、螺母；26、压浆嘴；27、排气孔；28、螺母垫片；29、环氧树脂砂浆。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细叙述。

如图1所示，一种采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，包括设置在地基土上的两个条形混凝土基础1，条形混凝土基础1上设置拱座2，UHPC波纹板拱圈5设置在两个拱座2上，两个拱座2之间水平设置有预制RUHPC系杆8，拱座2外接侧墙基础3，侧墙基础3和UHPC波纹板拱圈5上砌筑侧墙4，侧墙4顶面施工侧墙压顶6，侧墙压顶6上设置护栏7。

所述UHPC波纹板拱圈5为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，内部配置有纵向钢筋22和横向箍筋23。

如图2、图3所示，所述UHPC波纹板拱圈5由拱脚段波纹板10、次边段波纹板11、拱顶段波纹板12组成，截面为波纹形式，拱脚段波纹板10与拱座2采用预埋钢板通过焊接相互连接，相邻两个波纹板的预制节段通过精轧螺纹钢筋24、及环氧树脂砂浆29进行连接，如图6所示，精轧螺纹钢筋24通过螺栓紧固在端横隔板9上，端横隔板9采用铁皮波纹管21且设置精轧螺纹钢筋预留孔道20。

所述UHPC波纹板拱圈5为等厚度截面，拱轴线采用悬链线型，其中所用UHPC材料抗压强度不小于130Mpa，为保证主拱圈满足承载力和耐久性要求，UHPC波纹板拱圈5最小厚度d按下列公式计算确定：

式中：

d为UHPC波纹板最小厚度(cm)见图6所示；

f为拱圈失高(m)；

l为拱圈跨径(m)；

为保证UHPC波纹板拱圈5满足构造要求及预制条件，当按上述公式计算所得UHPC波纹板拱圈5最小厚度d<3cm时，取d＝3cm作为UHPC波纹板拱圈5最小厚度，波纹板波高h取30cm-60cm。

所述RUHPC系杆8为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，配置有纵向钢筋和横向箍筋，截面为实心矩形，RUHPC系杆8端部设有预埋钢板18，通过高强螺栓19与拱座2相连。

如图4、图5所示，拱座结构分为拱座先浇部分14和拱座后浇部分15，在拱座先浇部分14和拱脚段波纹板均设置预埋钢板16，两者通过焊接相互连接，拱座后浇部分15待拱圈合拢后浇筑；预制RUHPC系杆8与拱座2采用预埋钢板通过高强螺栓19完成拼接。

如图7所示，UHPC波纹板拱圈5为超高性能混凝土(UHPC)材料预制而成，内部配置有纵向钢筋22和横向箍筋23，相邻预制节段通过紧固在端横隔板9上的精轧螺纹钢筋24及环氧树脂砂浆29进行连接。

如图8a、8b、8c、8d所示，工厂预制UHPC波纹板节段及RUHPC系杆，采用预制吊装施工，在满堂支架上进行拱圈合拢及拱上建筑施工。

上述UHPC波纹板拱桥的施工步骤为：

步骤一：施工前进行场地平整，清除建造桥址周围的障碍物，腾出工作面以便施工。进行基坑开挖，条形混凝土基础1施工，完成拱座2钢筋绑扎后，浇筑拱座先浇部分14，并设置拱座预埋钢板16。

步骤二：搭设脚手架并进行预压，依次吊装UHPC波纹板拱圈5节段的拱脚段波纹板10、次边段波纹板11、拱顶段波纹板12，其中拱脚段波纹板10端设置波纹板预埋钢板17与拱座预埋钢板16焊接，相邻两个预制节段对接面同时采用环氧树脂砂浆29，将待拼节段与已拼节段正式定位对拼，螺栓紧固穿过端横隔板9的精轧螺纹钢筋24，使端横隔板9收拢、压紧，保证拼缝溢浆、粘贴密实；刮尽拼缝溢浆，待环氧树脂砂浆29完全固化后完成合拢；浇筑拱座后浇部分15，完成封铰。

步骤三：拆除支架，进行拱上建筑施工。拱圈上部采用分层填土施工，其中拱顶覆土厚度应大于1m。波纹板拱侧和拱上保持对称，均衡，拱腹填料13按照200mm厚度分层摊铺压实，逐层向上回填，在回填夯实过程中，回填土分层倾倒在波纹板拱两侧1.5m以外，采用小型机具向拱上分层上料。

步骤四：桥面系施工，进行桥面和护栏7施工，完成拱上建筑的施工。桥面系施工完毕后，将预制RUHPC系杆8与拱座2采用预埋钢板通过高强螺栓19进行拼接，最后回填土层，使系杆8置于地面线下。

Claims (6)

1.采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：包括放置在地基土上的两个条形混凝土基础(1)，条形混凝土基础(1)上设置拱座(2)，UHPC波纹板拱圈(5)设置在两个拱座(2)上，两个拱座(2)之间水平设置有预制RUHPC系杆(8)，拱座(2)外接侧墙基础(3)，侧墙基础(3)和UHPC波纹板拱圈(5)上砌筑侧墙(4)，侧墙(4)顶面施工侧墙压顶(6)，侧墙压顶(6)上设置护栏(7)。

2.根据权利要求1所述的采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：所述UHPC波纹板拱圈(5)为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，内部配置有构造钢筋纵向钢筋(22)和横向箍筋(23)。

3.根据权利要求1所述的采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：所述UHPC波纹板拱圈(5)预制节段由拱脚段波纹板(10)、次边段波纹板(11)、拱顶段波纹板(12)组成，截面为波纹形式，拱脚段波纹板(10)与拱座(2)采用预埋钢板通过焊接相互连接，相邻两个波纹板的预制节段通过精轧螺纹钢筋(24)及环氧树脂砂浆(29)进行连接，精轧螺纹钢筋(24)通过螺栓紧固在端横隔板(9)上，端横隔板(9)采用铁皮波纹管(21)且设置精轧螺纹钢筋预留孔道(20)。

4.根据权利要求1所述的采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：所述UHPC波纹板拱圈(5)为等厚度截面，拱轴线采用悬链线型，UHPC材料抗压强度不小于130MPa，UHPC波纹板拱圈(5)最小厚度d按下列公式计算确定：

式中：

d为UHPC波纹板最小厚度，cm；

f为拱圈失高，m；

l为拱圈跨径，m；

UHPC波纹板拱圈(5)最小厚度d<3cm时，取d＝3cm作为UHPC波纹板拱圈(5)最小厚度，波纹板波高h取30cm-60cm，拱顶填料高度应大于1m。

5.根据权利要求1所述的采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：所述预制RUHPC系杆(8)为超高性能混凝土UHPC材料预制而成，配置有纵向钢筋和横向箍筋，截面为实心矩形，系杆(8)端部设有预埋钢板(18)，通过高强螺栓(19)与拱座(2)相连。

6.根据权利要求1所述的一种采用UHPC预制波纹板节段拼装的实腹式拱桥体系，其特征在于：所述拱座(2)为普通混凝土材料浇筑而成；拱座(2)分拱座先浇部分(14)和拱座后浇部分(15)，在拱座先浇部分(14)与拱脚段波纹板(10)对接处设置拱座预埋钢板(16)，拱座后浇部分(15)待拱圈合拢后浇筑。

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