大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥及其施工方法技术

本发明专利技术公开一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，包括空心桥墩、上弦箱梁、上支承上弦箱梁的下弦箱拱、位于空心桥墩和上弦箱梁正上方的索塔以及沿索塔分布于上弦箱梁和下弦箱拱汇合相交形成的梁拱结合段区域的斜拉索，所述上弦箱梁、下弦箱拱和空心桥墩相交成梁拱三角区，所述上弦箱梁在梁拱三角区由空心桥墩和拱上立柱支承，所述空心桥墩与边跨和中跨的下弦箱拱的拱脚相交，所述拱上立柱在立面上垂直于下弦箱拱均布；从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服常规混凝土刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力，具有结构受力性能优异、性价比高、养护方便等优点。养护方便等优点。养护方便等优点。

【技术实现步骤摘要】
大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥及其施工方法


[0001]本专利技术涉及桥梁工程领域，具体涉及一种将上承式拱和连续刚构桥和部分斜拉桥进行组合，充分发挥组合结构体系的优点的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥。

技术介绍

[0002]上承式钢筋混凝土拱桥是一种有推力的桥梁结构体系，凭借造价经济、造型优美、跨越能力大等优势而得到广泛应用。大跨径上承式钢筋混凝土拱桥主要适用于山区或者山地城市建设环境，其产生的巨大推力需要比较坚硬完整、抗压强度较高的岩石作为拱脚基础的持力层，当桥位地质情况较差时，往往无法采用大跨度有推力拱桥。
[0003]传统的预应力混凝土连续刚构桥也是一种适用于山区或者山地城市建设环境的主要桥型，但该桥型往往适用于主跨跨度不超过200m的情况。当预应力混凝土连续刚构桥向更大跨径发展时，因自重过大，混凝土强度将基本被其自重消耗殆尽，在服役中非常容易出现跨中下挠及主梁开裂等缺陷，从而限制了这种桥型跨越能力的发展。
[0004]传统的预应力混凝土矮塔斜拉桥合理的桥跨适用范围在150m～280m之间。在结构受力上，矮塔斜拉桥以梁为主，索为辅，主梁自身承受大部分荷载作用，约70％斜拉索只承受总体荷载的约30％帮扶作用。矮塔斜拉桥的斜拉索的倾角相对较小，使斜拉索对于桥梁主体的分力不大，提供的竖向分力有限，由于斜拉索产生竖向分力较密索体系斜拉桥而言很小，会使主梁根部的轴向压力和负弯矩增大，从而导致主梁墩塔梁固结处附近截面需要加大，在这种情况下，如进一步加大跨径，则不利于节省建设成本，经济性较差。
[0005]由于传统的上承式钢筋混凝土拱桥、预应力混凝土连续刚构桥、矮塔斜拉桥这类单一结构体系在力学性能方面存在一定的局限性，因此向更大跨径发展的前景就受到限制。相较于传统单一的桥梁结构体系，组合结构体系可以充分发挥各自的优点。
[0006]因此，基于结构体系组合的设计理念，开发一种具有更大的跨越能力、受力更高效、经济性更佳、施工更快速的新型上承式梁拱组合刚构桥。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力，具有结构受力性能优异、性价比高、养护方便等优点。
[0008]本专利技术的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，包括空心桥墩(3)、上弦箱梁(1)、支承上弦箱梁(1)的下弦箱拱(2)、位于空心桥墩(3)和上弦箱梁(1)正上方的索塔(4)以及沿索塔分布于上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)汇合相交形成的梁拱结合段(13)区域的斜拉索(8)，所述上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)相交形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由空心桥墩(3)和拱上立柱(5)支承，所述空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦箱拱(2)的拱脚相交，所述拱上立柱(5)在立面上垂直于下弦箱拱(2)均布；
[0009]进一步，所述拱上立柱(5)为外包钢筋混凝土的埋置式型钢强劲骨架，所述型钢强劲骨架伸入梁拱结合段(13)、空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦拱拱脚相交形成的墩拱结合段(34)中；
[0010]进一步，所述空心桥墩(3)为上小下大的变截面结构；
[0011]进一步，所述上弦箱梁(1)包括箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)，所述箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)中均设置有纵向预应力钢束(113)；
[0012]进一步，所述箱梁顶板(111)底缘沿纵桥向的中央均设置箱梁顶板加强横肋(112)，所述箱梁底板(121)顶缘沿纵桥向的中央设置箱梁底板加强横肋(122)，沿横桥向的箱梁腹板(302)之间连接形成腹板横联(305)；
[0013]进一步，在箱梁顶板(111)距悬臂端约1/3的悬臂长度位置处设置悬臂顶板加强纵梁(115)，在悬臂顶板加强纵梁(115)与箱梁顶板加强横肋(112)相交位置处设置UHPC预制斜撑杆(131)，所述UHPC预制斜撑杆(131)通过预制斜撑杆UHPC现浇连接接头(132)与箱梁顶板加强横肋(112)和箱梁底板(121)连接，且在纵桥向与箱梁顶板加强横肋(112)和箱梁底板加强横肋(122)位置对齐，间距一致；
[0014]进一步，所述下弦箱拱(2)的埋置式钢管混凝土强劲骨架为桁架结构，包括预埋劲性骨架上弦钢管(201)、预埋劲性骨架下弦钢管(202)、预埋劲性骨架竖向腹杆(203)、预埋劲性骨架斜腹杆(204)，所述预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)沿纵桥向两侧平行设置，沿纵桥向平行的预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接有预埋劲性骨架竖向腹杆(203)和预埋劲性骨架斜腹杆(204)，沿横桥向的预埋劲性骨架上弦钢管(201)之间固定连接形成预埋劲性骨架上平联(205)，沿横桥向的预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接形成预埋劲性骨架下平联(206)，所述预埋劲性骨架上平联(205)和预埋劲性骨架下平联(206)之间连接有预埋劲性骨架横联(208)；
[0015]进一步，所述UHPC预制斜撑杆(131)与箱梁顶板加强横肋(112)和箱梁底板(121)之间的现浇连接接头、梁柱结合段(15)、下弦拱与拱上立柱结合段(25)均采用UHPC作为连接节点的材料。
[0016]本专利技术公开一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥的施工方法，包括以下步骤：
[0017]步骤a、施工桩基础(7)和承台(6)；
[0018]步骤b、爬模施工空心桥墩(3)，墩拱结合段(34)通过下弦拱墩拱结合段现浇托架(801)和下弦拱墩拱结合段现浇托架弧形段模板支撑系统(802)施工；
[0019]步骤c、继续爬模施工墩拱结合段(34)以上部分的空心桥墩(3)，安装下弦箱拱(2)强劲骨架节段，利用下弦拱倒三角悬浇挂篮(804)对称、同步悬臂现场浇筑施工下弦箱拱(2)节段混凝土，待下弦箱拱(2)首个悬浇节段混凝土达到强度后，前移下弦拱倒三角悬浇挂篮(804)至下一个悬浇节段；
[0020]步骤d、在空心桥墩(3)墩顶安装墩梁索塔结合段(14)现浇托架和模板系统，现场浇筑墩梁索塔结合段(14)；待下弦箱拱(2)第3个悬浇节段混凝土达到强度后，张拉首对下弦拱临时扣索(805)；
[0021]步骤e、待空心桥墩(3)墩顶上方的墩梁索塔结合段(14)施工完成后，安装上弦箱梁三角悬浇挂篮(803)标准节段，对称、同步逐节段悬臂施工上悬梁节段；
[0022]步骤f、继续对称、同步施工上弦梁节段和下弦箱拱(2)悬浇节段，下弦拱临时扣索(805)滞后下弦箱拱(2)悬浇节段1个节段进行挂索和张拉；爬模施工索塔(4)；
[0023]步骤g、当下弦箱拱(2)悬浇节段和上弦梁标准节段施工至拱上立柱(5)处时，安装拱上立柱(5)，浇筑梁柱结合段(15)和下弦拱与拱上立柱结合段(25)的UHPC现本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：包括空心桥墩(3)、上弦箱梁(1)、支承上弦箱梁(1)的下弦箱拱(2)、位于空心桥墩(3)和上弦箱梁(1)正上方的索塔(4)以及沿索塔分布于上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)汇合相交形成的梁拱结合段(13)区域的斜拉索(8)，所述上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)相交形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由空心桥墩(3)和拱上立柱(5)支承，所述空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦箱拱(2)的拱脚相交，所述拱上立柱(5)在立面上垂直于下弦箱拱(2)均布。2.根据权利要求1所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述拱上立柱(5)为外包钢筋混凝土的埋置式型钢强劲骨架，所述型钢强劲骨架伸入梁拱结合段(13)、空心桥墩(3)与边跨和中跨的下弦拱拱脚相交形成的墩拱结合段(34)中。3.根据权利要求2所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述空心桥墩(3)为上小下大的变截面结构。4.根据权利要求3所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述上弦箱梁(1)包括箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)，所述箱梁顶板(111)、箱梁底板(121)和箱梁腹板(302)中均设置有纵向预应力钢束(113)。5.根据权利要求4所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述箱梁顶板(111)底缘沿纵桥向的中央均设置箱梁顶板加强横肋(112)，所述箱梁底板(121)顶缘沿纵桥向的中央设置箱梁底板加强横肋(122)，沿横桥向的箱梁腹板(302)之间连接形成腹板横联(305)。6.根据权利要求5所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：在箱梁顶板(111)距悬臂端约1/3的悬臂长度位置处设置悬臂顶板加强纵梁(115)，在悬臂顶板加强纵梁(115)与箱梁顶板加强横肋(112)相交位置处设置UHPC预制斜撑杆(131)，所述UHPC预制斜撑杆(131)通过预制斜撑杆UHPC现浇连接接头(132)与箱梁顶板加强横肋(112)和箱梁底板(121)连接，且在纵桥向与箱梁顶板加强横肋(112)和箱梁底板加强横肋(122)位置对齐，间距一致。7.根据权利要求6所述的大跨度上承式索辅梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述下弦箱拱(2)的埋置式钢管混凝土强劲骨架为桁架结构，包括预埋劲性骨架上弦钢管(201)、预埋劲性骨架下弦钢管(202)、预埋劲性骨架竖向腹杆(203)、预埋劲性骨架斜腹杆(204)，所述预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)沿纵桥向两侧平行设置，沿纵桥向平行的预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接有预埋劲性骨架竖向腹杆(203)和预埋劲性骨架斜腹杆(204)，沿横桥向的预埋劲性骨架上弦钢管(201)之间固定连接形成预埋劲性骨架上平联(205)，沿横桥向的预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接形成预埋劲性骨架下平联(206)，所述预埋劲性骨架上平联(205)和预埋劲性骨架下平联(206)之间连接有预埋劲性骨架横联(208)。8.根据权利要求7所述的大跨度上承式索辅梁拱...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖亚平，陈晓虎，闫福成，向中富，刘安双，乔云强，李亚勇，周学勇，雷军，谭芝文，周帅，
申请(专利权)人：中建隧道建设有限公司，
类型：发明
国别省市：