CN210596969U - 一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，主要由顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁组成；其中：顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁的钢筋骨架互相连接形成钢桁架结构；钢桁架结构主要包括上弦、下弦、腹杆、端门架和中间门架；上弦位于顶板截面高度的中心处；下弦位于底板截面高度的中心处；腹杆位于腹板截面厚度的中心处；端门架距离拱脚横梁外侧端部的距离与上弦距离顶板外缘的距离相同；中间门架位于横隔板截面厚度的中心处。本实用新型的主拱结构具有跨越能力大、整体性能好、施工适应性强等优点，是一种新型的组合主拱结构。
Description
技术领域
本实用新型属于拱桥结构技术领域，具体涉及了一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱桥主拱结构。
背景技术
拱桥是最具我国民族特色的一种桥型，以其优美的线形、简洁的构造、很好的受力性能及优良的跨越能力，一直广泛应用于桥梁工程中。随着技术的进步，工程材料也得到了很多的突破，拱桥从最初的石拱桥，演变为钢筋混凝土板拱、钢筋混凝土箱拱、钢箱拱、钢管拱等。
近年来，随着钢结构在桥梁中不断推广，以及钢和混凝土组合结构的不断发展，已经有越来越多的钢和混凝土的组合结构的出现，如钢管混凝土拱、钢管劲性骨架拱等。新材料、新结构、新的组合形式更促进了拱桥的多元化的发展。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱桥主拱结构。本发明是一种无支架、少箱室、大断面、结构轻盈、跨越能力大的组合箱拱的主拱结构；为大跨径上承式箱拱提供了新的截面形式。
为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：
一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，主要由顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁组成；所述的顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁均分别由混凝土和钢筋骨架组合浇筑而成；其中：所述的顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁的钢筋骨架互相连接形成钢桁架结构；
所述的钢桁架结构主要包括上弦、下弦、腹杆、端门架和中间门架；所述的上弦位于顶板截面高度的中心处；所述的下弦位于底板截面高度的中心处；所述的腹杆位于腹板截面厚度的中心处；所述的端门架距离拱脚横梁外侧端部的距离与上弦距离顶板外缘的距离相同；所述的中间门架位于横隔板截面厚度的中心处；
所述的上弦和下弦均分别由横梁、纵梁和纵平联连接组成；所述的横梁和纵梁的断面形式为工字形，所述的横梁两端与纵梁相连；所述的纵平联的断面形式为槽形，纵平联与纵梁的连接形式采用X形；
所述的腹杆的断面形式为工字形，腹杆与纵梁的连接形式为三角形；
所述的端门架和中间门架均分别由横梁、腹杆和斜撑组成；所述的斜撑的断面形式为槽形，斜撑与横梁、腹杆的连接形式均采用X形。
本实用新型将钢桁架和混凝土形成组合截面，钢桁架同时作为受力结构和施工骨架，能充分发挥钢桁架和混凝土材料各自的性能，相较于传统的钢筋混凝土箱拱，具有更大的跨越能力、截面挖空率更大、自重更轻、更轻盈的结构、更大的抗弯和抗扭刚度、更便利的施工等优势。
在本实用新型中，主拱结构中的顶板、底板、腹板、拱脚横梁和横隔板中的钢筋骨架除了钢桁架结构外，还需要按构造要求配置钢筋，钢筋采用HRB400级钢筋，混凝土采用C40～C50的缓凝混凝土。主拱结构中的横隔板的设置间距根据顶板、底板和腹板的钢桁架和混凝土的材料强度和构件尺寸、主拱截面的高度、箱室的宽度、主拱的跨度及拱上立柱的位置等因素综合确定。
本实用新型中的横梁包括端横梁和中间横梁；腹杆包括端腹杆和中间腹杆；端门架中的横梁、腹杆也可以称为端横梁、端腹杆；中间门架中的横梁、腹杆也可以称为中间横梁、中间腹杆。它们均属同类型钢构件，只是安装位置有所不同。
本实用新型进一步说明，所述的主拱结构的箱室个数根据主拱的宽度确定，单个箱室的宽度为截面高度的1.2～1.5倍。
本实用新型进一步说明，所述的上弦和下弦的纵平联的连接间距均为两个腹杆三角形的距离。
本实用新型进一步说明，所述的横隔板和中间门架顺桥向的中心位置位于腹杆与上弦中的纵梁的连接处。
本实用新型进一步说明，所述的钢桁架结构中各杆件的连接采用螺栓连接。
一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：根据地形和地质条件、设计标准、计算跨径、气候条件等因素，确定主拱结构的材料强度及各构件的尺寸。
步骤二：根据主拱结构的跨度将主拱结构划分成若干各施工节段。
步骤三：拼装端横梁、端腹杆和斜撑，组成拱脚处的端门架。
步骤四：拼装第一施工节段的纵梁、中间横梁、中间腹杆、纵平联及斜撑，形成第一施工节段的上弦、下弦、腹杆、端门架和中间门架。
步骤五：两拱脚处对称吊装第一施工节段。
步骤六：按照步骤三和步骤四，依次拼装其余的施工节段，直至钢桁架合拢。
步骤七：在钢桁架上安装模板，绑扎混凝土内的钢筋，浇筑混凝土，待混凝土的龄期和强度达到要求后拆除模板，形成主拱结构。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
1.本实用新型提供了一种钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，为新建上承式大跨度箱梁提供了一种新的主拱结构形式，该主拱结构具有主拱断面箱室个数少，单个箱室的宽度大，结构尺寸薄，无需施工支架等优点。
2.本实用新型的钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构的钢桁架施工简洁，钢桁架拼装合拢后可以作为主拱混凝土施工的劲性骨架，混凝土施工不需要施工支架，能在跨越深切河谷、河面宽度较大的河流等无法搭设支架的的情况，大大增加了该主拱结构地形的适应性。
3.本实用新型的钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构的横隔板中设有钢桁架结构的中间门架，大大增加了横隔板的稳定性、从而可以减小横隔板的布置间距，使主拱结构更简洁、施工更快速、结构的整体性也更好。
附图说明
图1是本实用新型一实施例的横断面示意图。
图2是本实用新型一实施例的纵断面示意图。
图3是本实用新型一实施例中钢桁架的上弦（或者下弦）的结构示意图。
图4是本实用新型一实施例中钢桁架的端门架（或者中间门架）的结构示意图。
图5是本实用新型一实施例中钢桁架的腹杆结构示意图。
附图标记：1-钢桁架结构，2-顶板，3-底板，4-腹板，5-横隔板，6-拱脚横梁，7-纵梁，8-横梁，9-纵平联，10-斜撑，11-腹杆。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步说明。
实施例：
一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，主要由顶板2、底板3、腹板4、横隔板5和拱脚横梁6组成；所述的顶板2、底板3、腹板4、横隔板5和拱脚横梁6均分别由混凝土和钢筋骨架组合浇筑而成；其中：所述的顶板2、底板3、腹板4、横隔板5和拱脚横梁6的钢筋骨架互相连接形成钢桁架结构；
所述的钢桁架结构主要包括上弦、下弦、腹杆11、端门架和中间门架；所述的上弦位于顶板2截面高度的中心处；所述的下弦位于底板截面高度的中心处；所述的腹杆11位于腹板4截面厚度的中心处；所述的端门架距离拱脚横梁6外侧端部的距离与上弦距离顶板外缘的距离相同；所述的中间门架位于横隔板5截面厚度的中心处；
所述的上弦和下弦均分别由横梁8、纵梁7和纵平联9连接组成；所述的横梁8和纵梁7的断面形式为工字形，所述的横梁8两端与纵梁7相连；所述的纵平联9的断面形式为槽形，纵平联9与纵梁7的连接形式采用X形；
所述的腹杆11的断面形式为工字形，腹杆11与纵梁14的连接形式为三角形；
所述的端门架和中间门架均分别由横梁8、腹杆11和斜撑10组成；所述的斜撑10的断面形式为槽形，斜撑10与横梁8、腹杆11的连接形式均采用X形。
所述的上弦和下弦的纵平联9的连接间距均为两个腹杆三角形的距离。所述的横隔板5和中间门架顺桥向的中心位置位于腹杆11与上弦中的纵梁7的连接处。所述的钢桁架结构2中各杆件的连接采用螺栓连接。
本实施例的主拱结构的箱室个数根据主拱的宽度确定，单个箱室的宽度为截面高度的1.2～1.5倍。
具体实例：
一座位于深切河谷位置的桥梁，桥面距离河底高约200m，经综合比选选定主桥桥型为1—195m钢桁架混凝土组合箱拱桥，跨比1/5，拱轴线为悬链线，按拱顶、1/4及拱脚截面5点重合为条件，拱轴系数为m=1.543，桥梁宽度为15m，主拱结构的宽度为12m。拱上建筑为9×20m装配式后张法预应力混凝土简支T梁。在拱上立柱对应位置设置拱肋横隔板，全桥共2道拱脚横梁，8道横隔板。
步骤一：确定主拱结构的材料强度及各构件的尺寸。
拱圈采用15×3.5m混凝土箱形截面，矢高为39.539m。拱圈高度为360cm（等高），单箱三室横断面，成桥后的拱圈尺寸为：顶板、底板、边腹板和中腹板厚均为30cm。端横隔板为100cm，中横隔板为40cm。
钢桁架上弦和下弦中的纵梁为I32c的工字梁，端横梁为I32c的工字梁，中间横梁为I28b的工字梁，端腹杆为I32c的工字梁，中间腹板为I28b的工字梁，上弦和下弦的纵平联杆件为[20a槽钢，斜撑为[20a槽钢。
施工拱脚拱座混凝土基础，缆索吊装系统。
步骤二：根据吊装重量，将钢桁架划分为20个拼装节段。
步骤三：拼装端横梁、端腹杆和斜撑，组成拱脚处的端门架。
步骤四：拼装第一施工节段的纵梁、中间横梁、中间腹杆、纵平联及斜撑，形成第一施工节段的上弦、下弦、腹杆、端门架和中间门架。
步骤五：两拱脚处对称吊装第一施工节段。
步骤六：按照步骤三和步骤四，依次拼装其余的施工节段，直至钢桁架合拢。
步骤七：在钢桁架上安装模板，绑扎混凝土内的钢筋，浇筑混凝土，待混凝土的龄期和强度达到要求后拆除模板，形成主拱结构。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语:“前”、“后”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，主要由顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁组成；所述的顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁均分别由混凝土和钢筋骨架组合浇筑而成；其特征在于：所述的顶板、底板、腹板、横隔板和拱脚横梁的钢筋骨架互相连接形成钢桁架结构；
所述的钢桁架结构主要包括上弦、下弦、腹杆、端门架和中间门架；所述的上弦位于顶板截面高度的中心处；所述的下弦位于底板截面高度的中心处；所述的腹杆位于腹板截面厚度的中心处；所述的端门架距离拱脚横梁外侧端部的距离与上弦距离顶板外缘的距离相同；所述的中间门架位于横隔板截面厚度的中心处；
所述的上弦和下弦均分别由横梁、纵梁和纵平联连接组成；所述的横梁和纵梁的断面形式为工字形，所述的横梁两端与纵梁相连；所述的纵平联的断面形式为槽形，纵平联与纵梁的连接形式采用X形；
所述的腹杆的断面形式为工字形，腹杆与纵梁的连接形式为三角形；
所述的端门架和中间门架均分别由横梁、腹杆和斜撑组成；所述的斜撑的断面形式为槽形，斜撑与横梁、腹杆的连接形式均采用X形。
2.根据权利要求1所述的上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，其特征在于：所述的主拱结构的箱室个数根据主拱的宽度确定，单个箱室的宽度为截面高度的1.2～1.5倍。
3.根据权利要求1所述的上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，其特征在于：所述的上弦和下弦的纵平联的连接间距均为两个腹杆三角形的距离。
4.根据权利要求1所述的上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，其特征在于：所述的横隔板和中间门架顺桥向的中心位置位于腹杆与上弦中的纵梁的连接处。
5.根据权利要求1所述的上承式钢桁架混凝土组合箱拱的主拱结构，其特征在于：所述的钢桁架结构中各杆件的连接采用螺栓连接。
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| CN112482189A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-12 | 四川交通职业技术学院 | 一种钢管混凝土桁式主拱的腹杆结构及桥梁 |
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