一种空间异形拱桥及其修建方法技术

本发明专利技术公开了一种空间异形拱桥及其修建方法，所述空间异形拱桥包括两支撑结构、设于两支撑结构上的主梁以及设于主梁上的拱肋结构，拱肋结构包括主拱肋和两根分设于主拱肋两侧的副拱肋，主拱肋和副拱肋两端的拱脚均分设于两支撑结构的中间上方并与主梁固定，且主拱肋的矢跨比为1/5.0～1/5.5，副拱肋的矢跨比为1/4.0～1/4.5；主拱肋与两根副拱肋之间均通过斜撑连接，两根副拱肋之间在对应每根斜撑的位置处均设有横撑；主拱肋与主梁中间通过竖直吊杆连接，两根副拱肋分别与相应一侧的主梁外侧之间通过斜吊杆连接。本发明专利技术具有结构轻巧美观、跨度大、桥宽较宽、受力合理、施工便捷快速的特点，解决现有城市景观桥梁造型单一、成本高和施工困难等问题。

A Spatial Special-shaped Arch Bridge and Its Construction Method

The invention discloses a space special-shaped arch bridge and its construction method. The space special-shaped arch bridge includes two supporting structures, the main beam on two supporting structures and the arch rib structure on the main beam. The arch rib structure includes the main arch rib and two secondary arch ribs on both sides of the main arch rib. The arch feet at both ends of the main arch rib and the auxiliary arch rib are separated above the middle of the two supporting structures and with the main beam. Fixed, and the rise-span ratio of the main arch rib is 1/5.0-1/5.5, and the rise-span ratio of the auxiliary arch rib is 1/4.0-1/4.5; the main arch rib and the two auxiliary arch ribs are connected by diagonal braces, and there are transverse braces between the two auxiliary arch ribs at the corresponding position of each diagonal brace; the main arch rib and the main beam are connected by vertical suspenders, and the two auxiliary arch ribs are connected with the outer side of the main beam through diagonal suspenders respectively. Answer. The invention has the advantages of light and beautiful structure, large span, wide bridge width, reasonable stress, convenient and fast construction, and solves the problems of single shape, high cost and difficult construction of existing urban landscape bridges.

【技术实现步骤摘要】
一种空间异形拱桥及其修建方法
本专利技术涉及公路、市政桥梁工程
，尤其涉及一种适用于跨河(跨江)的空间异形拱桥及其修建方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有的技术缺陷，提供一种空间异形拱桥及其修建方法，具有结构轻巧美观、跨度大、桥宽较宽、受力合理、施工便捷快速的特点，解决现有城市景观桥梁造型单一、成本高和施工困难等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种空间异形拱桥，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拱肋结构，所述拱肋结构包括位于竖直平面内的主拱肋和两根分设于主拱肋两侧的副拱肋，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均分设于两支撑结构的中间上方并与所述主梁固定，且所述主拱肋的矢跨比为1/5.0～1/5.5，所述副拱肋的矢跨比为1/4.0～1/4.5；所述主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干根一一对称设置的斜撑连接，两根所述副拱肋之间在对应每根斜撑的位置处均设有横撑，使对应位置处的横撑和斜撑构成倒三角形；所述主拱肋与主梁中间通过若干根竖直吊杆连接，两根所述副拱肋分别与相应一侧的主梁外侧之间通过若干根斜向设置的斜吊杆连接。进一步的，拱脚处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，拱脚处的两根副拱肋之间通过若干个副连接板连接；所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均伸入到主梁中进行锚固后通过外包钢板与所述主梁固定，且所述主连接板和副连接板均位于外包钢板内，所述外包钢板与主拱肋和两根副拱肋之间设有由钢筋混凝土制成的拱座。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的锚固钢筋；所述主拱肋和两根副拱肋与拱座之间还设有若干个剪力钉。进一步的，所述主拱肋和副拱肋均由多节钢管连接组成，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，且所述副拱肋的外径小于主拱肋的外径；所述主拱肋和两根副拱肋中拱脚处的钢管相互平行。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。进一步的，两根所述副拱肋中心点之间的水平距离为所述主梁横断面宽度的0.45～0.5倍。还提供了一种用于修建上述空间异形拱桥的修建方法，包括以下步骤：S1、按预定间隔距离修建两个呈左右对称的支撑结构；S2、在两支撑结构上修建或吊装主梁；S3、在主梁的横断面中间吊装竖直设置的主拱肋，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1/5.0～1/5.5；S4、在主梁上吊装两根副拱肋，两根副拱肋由主拱肋处的竖直平面向左右两侧旋转预定的角度而成，使副拱肋的矢跨比为1/4.0～1/4.5；S5、在主拱肋与两副拱肋之间焊接若干根一一对称设置的斜撑，并在对应每根斜撑位置处的两根副拱肋之间焊接横撑；S6、在主拱肋与主梁之间锚固若干根竖直吊杆，两根副拱肋分别与相应一侧的主梁外侧之间锚固若干根斜向设置的斜吊杆。进一步的，主拱肋与两副拱肋均由多节钢管组成，步骤S3和S4中，吊装主拱肋与两副拱肋时，均采用分节段吊装架设，先用法兰螺栓对相邻节段的钢管进行临时连接，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；钢管焊接完后，拆除法兰螺栓，并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；且两根副拱肋两端拱脚处的钢管向外侧弯折，使两根副拱肋和主拱肋在拱脚处的钢管相互平行。进一步的，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之前，先在主拱肋与两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内进行锚固，而后在主拱肋与两副拱肋两端拱脚处布置矩形闭合钢筋，然后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，再在两端拱脚处的矩形闭合钢筋上浇筑混凝土后制成拱座，最后用外包钢板包覆住拱座。进一步的，在拱脚处浇筑混凝土前，位于拱座内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，在外包钢板内的两根副拱肋之间焊接若干个副连接板。进一步的，两根副拱肋中心点之间的水平距离控制在主梁横断面宽度的0.45～0.5倍。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。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术空间异形拱桥的拱圈(即拱肋)由三根钢管通过横撑和斜撑组合连接而成倒三角形，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，具有结构轻巧美观、跨度大、桥宽较宽的特点，非常适合墩台基础地质条件不良易发生沉降，但又要保证较大跨径的城市桥涵；该空间异形拱桥的结构能同时适应城市跨河(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度受到严格限制而桥下又要求保证较大的净空的城市桥涵；同时能充分发挥梁受弯、拱受压的结构特性及其组合作用，达到节省材料、节约工程造价的目的；修建时采用“先梁后拱”施工方法，且主梁采用鱼腹式的预应力混凝土简支箱梁，非常适用于城市中水深较浅的江河溪流，有条件采用搭设支架架设主梁的城市桥涵，能有效地简化施工工序和降低施工难度，与常规的钢箱主梁相比较，既能降低工程造价，又能节约后续运营阶段主梁的维护费用；鱼腹式箱梁从外观上较斜腹板箱梁更美观，除具有普通箱梁抗弯、抗扭的优势外，其腹板的流线型使得其较普通箱梁抗风性能更好。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的不当限定，在附图中：图1为实施例中空间异形拱桥的立面示意图；图2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3为实施例中主拱肋和两副拱肋横向连接的断面示意图；图4为实施例中空间异形拱桥在拱脚处的立面示意图；图5为实施例中空间异形拱桥在拱脚处的平面示意图；图6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7为实施例中定位加劲板的示意图；图8实施例中在主拱肋拱脚处布设锚固钢筋的断面示意图；图9实施例中主拱肋的断面示意图。具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空间异形拱桥，其特征在于，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拱肋结构，所述拱肋结构包括位于竖直平面内的主拱肋和两根分设于主拱肋两侧的副拱肋，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均分设于两支撑结构的中间上方并与所述主梁固定，且所述主拱肋的矢跨比为1/5.0～1/5.5，所述副拱肋的矢跨比为1/4.0～1/4.5；所述主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干根一一对称设置的斜撑连接，两根所述副拱肋之间在对应每根斜撑的位置处均设有横撑，使对应位置处的横撑和斜撑构成倒三角形；所述主拱肋与主梁中间通过若干根竖直吊杆连接，两根所述副拱肋分别与相应一侧的主梁外侧之间通过若干根斜向设置的斜吊杆连接。

【技术特征摘要】
1.一种空间异形拱桥，其特征在于，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拱肋结构，所述拱肋结构包括位于竖直平面内的主拱肋和两根分设于主拱肋两侧的副拱肋，所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均分设于两支撑结构的中间上方并与所述主梁固定，且所述主拱肋的矢跨比为1/5.0～1/5.5，所述副拱肋的矢跨比为1/4.0～1/4.5；所述主拱肋与两根副拱肋之间均通过若干根一一对称设置的斜撑连接，两根所述副拱肋之间在对应每根斜撑的位置处均设有横撑，使对应位置处的横撑和斜撑构成倒三角形；所述主拱肋与主梁中间通过若干根竖直吊杆连接，两根所述副拱肋分别与相应一侧的主梁外侧之间通过若干根斜向设置的斜吊杆连接。2.根据权利要求1所述的空间异形拱桥，其特征在于，拱脚处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，拱脚处的两根副拱肋之间通过若干个副连接板连接；所述主拱肋和副拱肋两端的拱脚均伸入到主梁中进行锚固后通过外包钢板与所述主梁固定，且所述主连接板和副连接板均位于外包钢板内，所述外包钢板与主拱肋和两根副拱肋之间设有由钢筋混凝土制成的拱座。3.根据权利要求2所述的空间异形拱桥，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的锚固钢筋；所述主拱肋和两根副拱肋与拱座之间还设有若干个剪力钉。4.根据权利要求3所述的空间异形拱桥，其特征在于，所述主拱肋和副拱肋均由多节钢管连接组成，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，且所述副拱肋的外径小于主拱肋的外径；所述主拱肋和两根副拱肋在拱脚处的钢管相互平行。5.根据权利要求1-4任一项所述的空间异形拱桥，其特征在于，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；两根所述副拱肋中心点之间的水平距离为所述主梁横断面宽度的0.45～0.5倍。6.一种空间异形拱桥的修建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按预定间隔距离修建两个呈左右对称的支撑结构；S2、在两支撑结构上修建或吊装主梁；S3、在主梁的横断面中间吊...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平华，唐明裴，欧键灵，郭钰瑜，陈水盛，粟洪，王鹏，汪荷玲，曹志光，刘杰，李新春，麦梓浩，凌晨，
申请(专利权)人：广州市市政工程设计研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44