一种竖转钢混凝土组合拱桥.pdf

本发明属于建筑结构技术领域，公开了一种竖转钢-混凝土组合拱桥，其主要实施步骤是：在拱座处沿竖向拼装钢箱拱节段，填灌拱脚区段钢箱内混凝土，形成直立的半跨钢箱拱排架；使钢箱拱排架绕其下端转动铰缓慢转动至跨中合拢联结成拱；完成拱肋间混凝土横系梁和跨中区段钢箱拱肋顶部混凝土的施工，形成整体的钢-混凝土组合拱结构；完成桥台、拱上立柱和桥面系施工形成全桥。主拱结构的构造特征在于：拱脚区段为钢箱内满填混凝土的拱肋，跨中区段为在钢箱顶部浇筑混凝土的钢-混凝土组合拱结构；除拱脚区段以外的钢箱底板和腹板的加劲肋板均设于钢箱内侧，顶板的加劲板采用开孔加劲肋板设于钢箱顶面上，兼作混凝土与钢箱顶板联结的PBL剪力键。

1、  一种竖转钢-混凝土组合拱桥，其特征在于：A、在工厂按设计要求分节段制作包含钢箱顶板的开孔加劲肋板(3)、箱内加劲肋板(4)和钢横隔板(5)的钢箱拱肋(2)，并运输至桥梁现场；B、在两岸拱座(1)处分别沿竖向安装拱脚区段钢箱拱肋(2)，其下端与拱座(1)通过转动铰(9)连接后再作临时固结处置；C、在拱脚区段钢箱(2)内填灌混凝土(6)，再沿竖向逐段拼装钢箱拱肋(2)的其余上部节段，并同步完成相应钢横向联系(7)的安装，形成直立的半跨钢箱拱排架；D、用钢缆绳(8)系住钢箱拱排架，拆除钢箱拱肋(2)下端与拱座(1)的临时固结还原为转动铰(9)连接，控制钢缆绳(8)的放松速度，使两岸的钢箱拱排架绕转动铰(9)缓慢转动至跨中合拢联结成拱；E、现浇封铰混凝土(10)使合拢后的钢箱拱肋(2)成为两端固结的无铰钢箱拱结构；F、必要时浇筑钢箱内底板混凝土(11)，完成拱肋间混凝土横系梁(12)的施工，浇筑钢箱拱肋顶层混凝土(13或15)形成整体的钢-混凝土组合拱结构；G、完成桥台(17)、拱上立柱(16)和桥面系(18)的施工形成全桥。

2、  根据权利要求1所述的竖转钢-混凝土组合拱桥，主拱结构的构造特征在于：A、主拱结构的拱脚区段L1为矩形截面钢箱拱肋(2)内满填混凝土(6)的钢-混凝土组合结构；B、主拱结构的跨中区段L3根据受力或构造要求有三种断面型式供选择：1)分别在钢箱拱肋(2)顶面浇筑混凝土(13)形成钢-混凝土组合肋拱结构；2)在钢箱拱肋(2)顶面整体浇筑混凝土板(15)形成钢箱-混凝土板组合拱结构；3)在钢箱拱肋(2)内浇筑底板混凝土(11)，再在钢箱拱肋(2)顶面整体浇筑混凝土板(15)形成整体的钢-混凝土组合拱结构；C、拱脚区段L1与跨中区段L3之间为过渡区段L2，钢箱拱肋(2)内由满填混凝土逐渐变化为空箱或仅有底板混凝土(11)，钢箱顶部混凝土(13)的宽度由与钢箱(2)同宽逐渐变化为设定宽度。

3、  根据权利要求1和权利要求2所述的竖转钢-混凝土组合拱桥，主拱结构的构造特征在于：D、除拱脚区段外的钢箱底板和腹板的加劲肋板(4)设于钢箱(2)内侧，钢箱顶板的加劲肋板(3)设于钢箱(2)顶面上，该加劲肋板(3)为开孔加劲钢板，以便后浇顶部混凝土(13或15)内的钢筋穿过开孔加劲肋板(3)成为混凝土与钢箱顶板联结的PBL剪力键，钢箱内底板若需浇筑混凝土，则钢箱底板的加劲肋板也应采用开孔加劲钢板；E、钢箱拱肋(2)内隔适当间距设置钢横隔板(5)；F、在立柱(16)下方的拱肋(2)处设置钢筋混凝土横系梁(12)；G、立柱(16)下方的拱肋局部钢箱内满填混凝土(14)，以便混凝土横系梁(12)的钢筋伸入钢箱混凝土(14)内锚固，同时作为钢箱(2)的劲性横隔板。

一种竖转钢-混凝土组合拱桥
本发明属于建筑结构技术领域，尤其涉及一种竖转钢-混凝土组合拱桥。
现有技术中，常用的大跨度拱桥主要有混凝土拱桥和钢管混凝土拱桥。混凝土拱桥对山区地形具有经济实用、美观耐久的优点，其传统的施工方法多采用分节段预制、天线吊运就位、逐段悬臂拼装合拢来形成其主拱结构，需要庞大预制吊运场地、大型的机具设备及复杂的主缆、扣索、浪风体系，施工过程中悬拼结构存在诸多不安全因素，工艺复杂，工序繁多、技术难度大、措施费用高、建设工期长；上世纪末发展起来的钢管混凝土拱桥在一定程度上克服了上述缺点，但由于构造、受力及技术原因，对跨度在200米以内的上承式拱桥不具有经济优势。
本发明的目的在于提供一种结构简单，质量易保，施工安全、方便、快捷，所需施工场地和机具设备要求较低，对山区条件下兴建跨度在200米以内的拱桥具有明显综合技术经济优势的竖转钢-混凝土组合拱桥。
本发明的目的以如下技术步骤实现：A、在工厂按设计要求分节段制作包含钢箱顶板的开孔加劲肋板、箱内加劲肋板和钢横隔板的钢箱拱肋，并运输至桥梁现场；B、在两岸拱座处分别沿竖向安装拱脚区段钢箱拱肋，其下端与拱座通过转动铰连接后再作临时固结处置；C、在拱脚区段钢箱内填灌混凝土，再沿竖向逐段拼装钢箱拱肋的其余上部节段，并同步完成相应钢横向联系的安装，形成直立的半跨钢箱拱排架；D、用钢缆绳系住钢箱拱排架，拆除钢箱拱肋下端与拱座的临时固结还原为转动铰连接，控制钢缆绳的放松速度，使两岸的钢箱拱排架绕转动铰缓慢转动至跨中合拢联结成拱；E、现浇封铰混凝土使合拢后的钢箱拱肋成为两端固结的无铰钢箱拱结构；F、必要时浇筑钢箱内底板混凝土，完成拱肋间混凝土横系梁的施工，浇筑钢箱拱肋顶层混凝土形成整体的钢-混凝土组合拱结构；G、完成桥台、拱上立柱和桥面系的施工形成全桥。
本发明的主拱结构的构造特征在于：A、主拱结构的拱脚区段为矩形截面钢箱拱肋内满填混凝土的钢-混凝土组合结构；B、主拱结构的跨中区段根据受力或构造要求有三种断面型式供选择：1)分别在钢箱拱肋顶面浇筑混凝土形成钢-混凝土组合肋拱结构；2)在钢箱拱肋顶面整体浇筑混凝土板形成钢箱-混凝土板组合拱结构；3)在钢箱拱肋内浇筑底板混凝土，再在钢箱拱肋顶面整体浇筑混凝土板形成整体的钢-混凝土组合拱结构；C、拱脚区段与跨中区段之间为过渡区段，钢箱拱肋内由满填混凝土逐渐变化为空箱或仅有底板混凝土，钢箱顶部混凝土的宽度由与钢箱同宽逐渐变化为设定宽度；D、除拱脚区段外的钢箱底板和腹板的加劲肋板设于钢箱内侧，钢箱顶板的加劲肋板设于钢箱顶面上，该加劲肋板为开孔加劲钢板，以便后浇顶部混凝土内的钢筋穿过开孔加劲肋板成为混凝土与钢箱顶板联结的PBL剪力键，钢箱内底板若需浇筑混凝土，则钢箱底板的加劲肋板也应采用开孔加劲钢板；E、钢箱拱肋内隔适当间距设置钢横隔板；F、在立柱下方的拱肋处设置钢筋混凝土横系梁；G、立柱下方的拱肋局部钢箱内满填混凝土，以便混凝土横系梁的钢筋伸入钢箱混凝土内锚固，同时作为钢箱的劲性横隔板。
本发明具有的积极效果是：工厂化段制作钢箱拱节段，易于保证制作质量；在拱座处竖向拼装钢箱半拱排架，节省施工场地；竖转钢箱半拱排架合拢，无需重型缆索吊装、扣索及浪风系统，成拱安全、快捷；以成拱后的钢箱拱肋作为底模或支架浇筑主拱结构的顶板(和钢箱内底板)混凝土，可节省大量的支架和模板；与钢拱桥相比，可节省大量钢材，降低造价；后浇主拱混凝土有利于增强主拱结构的整体刚度，提高桥梁的使用性和耐久性。对山区条件下的拱桥建设具有明显的综合技术经济优势。
下面结合附图对本发明的实施作进一步的详述：
图7是本发明的结构示意图；
图1是本发明实施的第一道主要工序；
图2是图1的I-I剖视图；
图3是本发明实施的第二道主要工序；
图4是图2的II-II剖视图；
图5是本发明实施的第三道主要工序；
图6是图5的III-III剖视图；
图7是本发明实施的第四道主要工序；
图8是图7的IV-IV剖视图；
图9是主拱结构构造图；
图10是图9的V-V剖视图；
图11是图9的VI-VI剖视图的A类断面；
图12是图9的VI-VI剖视图的B类断面；
图13是图9的VI-VI剖视图的C类断面；
图14是图9的VIII-VIII剖视图；
件1是拱座，件2是钢箱拱肋，件3是开孔加劲肋板，件4是箱内加劲肋板，件5是钢横隔板，件6是拱脚区段钢箱拱肋内混凝土，件7是钢横向联系，件8是钢缆绳，件9是转动铰，件10是封铰混凝土，件11是钢箱内底板混凝土，件12是混凝土横系梁，件13是钢箱拱肋顶部混凝土，件14是立柱座下的钢箱内满填混凝土，件15是整体浇筑的钢箱拱肋顶板混凝土，件16是拱上立柱，件17是桥台，件18是桥面系。
本发明以如下技术步骤按四道主要工序实现：
第一道主要工序：A、在工厂按设计要求分节段制作包含钢箱顶板的开孔加劲肋板3、箱内加劲肋板4和钢横隔板5的钢箱拱肋2，并运输至桥梁现场；B、在两岸拱座1处分别沿竖向安装拱脚区段钢箱拱肋2，其下端与拱座1通过转动铰9连接后再作临时固结处置；C、在拱脚区段钢箱2内填灌混凝土6，再沿竖向逐段拼装钢箱拱肋2的其余上部节段，并同步完成相应钢横向联系7的安装，形成直立的半跨钢箱拱排架；
第二道主要工序：D、用钢缆绳8系住钢箱拱排架，拆除钢箱拱肋2下端与拱座1的临时固结还原为转动铰9连接，控制钢缆绳8的放松速度，使两岸的钢箱拱排架绕转动铰9缓慢转动至跨中合拢联结成拱；E、现浇封铰混凝土10使合拢后的钢箱拱肋2成为两端固结的无铰钢箱拱结构；
第三道主要工序：F、必要时浇筑钢箱内底板混凝土11，完成拱肋间混凝土横系梁12的施工，浇筑钢箱拱肋顶层混凝土13形成整体的钢-混凝土组合拱结构；
第四道主要工序：G、完成桥台17、拱上立柱16和桥面系18的施工形成全桥。
本发明的主拱结构的构造特征在于：A、主拱结构的拱脚区段L1为矩形截面钢箱拱肋2内满填混凝土6的钢-混凝土组合结构(图14)；B、主拱结构的跨中区段L3根据受力或构造要求有三种断面型式供选择：1)分别在钢箱拱肋2顶面浇筑混凝土13形成钢-混凝土组合肋拱结构(图11)；2)在钢箱拱肋2顶面整体浇筑混凝土板15形成钢箱-混凝土板组合拱结构(图12)；3)在钢箱拱肋2内浇筑底板混凝土11，再在钢箱拱肋2顶面整体浇筑混凝土板15形成整体的钢-混凝土组合拱结构(图13)；C、拱脚区段L1与跨中区段L3之间为过渡区段L2，钢箱拱肋2内由满填混凝土逐渐变化为空箱或仅有底板混凝土11，钢箱顶部混凝土13的宽度由与钢箱2同宽逐渐变化为设定宽度(图9和图10)；D、除拱脚区段外的钢箱底板和腹板的加劲肋板4设于钢箱2内侧，钢箱顶板的加劲肋板3设于钢箱2顶面上(图11～图13)，该加劲肋板3为开孔加劲钢板，以便后浇顶部混凝土13(或15)内的钢筋穿过开孔加劲肋板3成为混凝土与钢箱顶板联结的PBL剪力键，钢箱内底板若需浇筑混凝土，则钢箱底板的加劲肋板也应采用开孔加劲钢板；E、钢箱拱肋2内隔适当间距设置钢横隔板5；F、在立柱16下方的拱肋2处设置钢筋混凝土横系梁12；G、立柱16下方的拱肋局部钢箱内满填混凝土14，以便混凝土横系梁12的钢筋伸入钢箱混凝土14内锚固，同时作为钢箱2的劲性横隔板。