一種新型蝴蝶拱橋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種公路工程、市政工程中新的拱橋造型,尤其設(shè)及一種具有良好景 觀效果的拱橋設(shè)計(jì)的新特點(diǎn)。
【背景技術(shù)】
[0002] 拱橋作為結(jié)構(gòu)的同時(shí)也是建筑,拱橋給人們帶來(lái)美的享受同時(shí),也給結(jié)構(gòu)帶來(lái)更 多的挑戰(zhàn)。目前蝴蝶拱橋已修建多座,該種優(yōu)雅的橋型小到人行天橋,大到跨江河的幾百米 拱橋都有所應(yīng)用,然而其受力的復(fù)雜及不合理,直接帶來(lái)了工程造價(jià)的急劇上升,同時(shí)也給 結(jié)構(gòu)安全帶來(lái)隱患。所W在追求該種漂亮的橋型時(shí),也兼顧受力的合理性、簡(jiǎn)潔、明確,該無(wú) 疑直接減小工程造價(jià),擴(kuò)大橋型的修建適合范圍。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明針對(duì)追求拱橋的造型獨(dú)特建筑外形和確保結(jié)構(gòu)安全受力合理的矛盾,提供 一種新型蝴蝶拱橋設(shè)計(jì)的新橋型,有效地平衡建筑造型和結(jié)構(gòu)安全兩者的關(guān)系,提出一種 帶副拱的提籃式系桿拱新橋型。該橋梁具有提籃式系桿拱的受力優(yōu)點(diǎn),又有蝴蝶拱的美觀 造型,該結(jié)構(gòu)體系在滿足城市橋梁美觀的要求下,增大跨越能力和進(jìn)一步降低工程造價(jià)。
[0004] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案;一種帶副拱的提籃式系桿 拱,該系桿拱包括橋面系和組合拱肋,橋面系包括縱梁、橫梁和橋面板,縱梁及橫梁采用工 字型鋼梁,橋面板與縱梁、橫梁采用剪力釘結(jié)合。其特征在于;組合拱肋包括由外傾的副拱 和內(nèi)傾的主拱構(gòu)成,主拱為鋼管混凝±拱,副拱為鋼管拱,主拱和副拱之間采用橫聯(lián)連接, 系桿采用鋼箱截面的剛性系桿。
[0005] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿拱兩主拱拱肋拱腳寬27. 66m,兩主拱拱頂處拱 肋中屯、距離為16. 763m,主拱拱肋向橋面板側(cè)傾斜13°,副拱拱肋向橋面板外側(cè)傾斜10°。
[0006] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿拱采用拱梁固結(jié)、梁壞分離的結(jié)構(gòu)體系。
[0007] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿主拱拱肋矢跨比1/5。
[000引本發(fā)明與傳統(tǒng)的梁橋設(shè)計(jì)方法相比,優(yōu)點(diǎn)是;(1)相比一般的提籃式系桿拱橋,本 發(fā)明的拱肋具有副拱,在輔助主拱受力的同時(shí),形成蝴蝶拱的優(yōu)雅造型,進(jìn)行了深入的景觀 設(shè)計(jì);(2)相比一般的蝴蝶拱,本發(fā)明的受力體系具有提籃式系桿拱橋的優(yōu)點(diǎn),克服了一般 的蝴蝶拱的結(jié)構(gòu)受力極不合理、施工風(fēng)險(xiǎn)大、造價(jià)極高等缺點(diǎn);(3)本發(fā)明具有了蝴蝶拱的 優(yōu)雅造型又有提籃拱的受力優(yōu)點(diǎn),具有良好的景觀效果和經(jīng)濟(jì)性。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為本發(fā)明的拱橋造型整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為"蝴蝶拱"橋面造型圖;圖3為 主橋橋面布置。附圖標(biāo)記說(shuō)明:1、主拱;2、副拱;3、橫撐;4、橫聯(lián);5、系桿;
[0010] 6、剛性系桿;7、橋壞;8、拱腳;9、橋面系。
【具體實(shí)施方式】
[0011] W下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0012] (1)對(duì)于拱橋各個(gè)受力構(gòu)件如圖1,橋面系9承受汽車等荷載,通過(guò)系桿5傳遞到 主拱1,副拱2通過(guò)橫聯(lián)4與主拱1形成組合拱共同受力,同時(shí)形成"蝴蝶翅膀"造型,由于 主拱1在荷載作用下,產(chǎn)生水平推力,通過(guò)剛性系桿6消除水平力對(duì)橋壞7的影響,主拱1 內(nèi)傾,通過(guò)橫撐3形成穩(wěn)定體系,成為典型"提籃拱"造型。通過(guò)各個(gè)受力構(gòu)件,上部結(jié)構(gòu)自 成體系,在"蝴蝶翅膀"和"提籃拱"兩種造型效果下,形成"蝴蝶"造型。
[0013] (2)"蝶舞"的概念設(shè)計(jì)造型圖如圖2,從圖2中可W看出,遠(yuǎn)觀造型,在主拱肋1上 向兩側(cè)伸展開(kāi)兩副拱2,形成舞動(dòng)的翅膀,給人靜中有動(dòng)的視覺(jué)享受。
[0014] (3)車輛經(jīng)過(guò)橋面系9時(shí)的蝴蝶拱造型圖如圖3,從圖中可W看出,多道橫撐3和 主拱1組合形成蝴蝶身體,副拱2和橫聯(lián)4組合形成蝴蝶翅膀,從橋上經(jīng)過(guò),猶如一只蝴蝶 翩翩起舞從上空飛過(guò),繁繞你周邊,使人沉浸在清風(fēng)蝶舞的氛圍中。
[0015] 縱梁及橫梁采用工字型鋼梁,橋面板與縱梁、橫梁采用剪力釘結(jié)合。
[0016] 主拱為鋼管混凝±拱,副拱為鋼管拱,主拱和副拱之間采用橫聯(lián)連接,系桿采用鋼 箱截面的剛性系桿。
[0017] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿拱兩主拱拱肋拱腳寬27. 66m,兩主拱拱頂處拱 肋中屯、距離為16. 763m,主拱拱肋向橋面板側(cè)傾斜13°,副拱拱肋向橋面板外側(cè)傾斜10°。
[0018] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿拱采用拱梁固結(jié)、梁壞分離的結(jié)構(gòu)體系。
[0019] 優(yōu)選的,所述帶副拱的提籃式系桿主拱拱肋矢跨比采用1/5。
[0020] 由于通航條件的復(fù)雜性,采用了一跨118m跨越江口水道,橋壞設(shè)在兩岸陸地上。 主橋跨徑為118m。主橋?yàn)橄鲁惺綆Ц惫暗奶峄@式系桿拱橋,橋面系為鋼混組合結(jié)構(gòu),吊桿縱 向間距為5m,拱肋為內(nèi)填混凝±的鋼管混凝±組合結(jié)構(gòu)。主拱的矢跨比為1/5,副拱的矢跨 比為1/3. 41,拱軸系數(shù)均為m=l. 3的懸鏈線。
[0021] 兩主肋拱腳寬27. 66m,拱頂處拱肋間距16. 763m,主拱肋向內(nèi)傾斜13°,主拱構(gòu)成 提籃式拱;兩副拱向外傾斜10°,整個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)翩翩起舞的"蝴蝶"造型。
[0022] 矢跨比的選擇
[0023] 矢跨比選擇通常是從受理合理的角度考慮的,旨在尋找合理的拱軸線,使拱的受 力W壓力為主,盡量避免拱受過(guò)多的彎矩。主橋?yàn)閹Ц惫暗墓盎@式拱橋,矢跨比的選擇需要 兼顧受力和美觀。
[0024] 由于主拱為主要受力拱,副拱起福助受力作用,從主拱受力合理的角度考慮,主拱 采用1/4的矢跨比較合適,主拱的高度接近30米,具有一定的標(biāo)志性,但考慮到副拱必須與 主拱W-定的夾角向外傾,構(gòu)成"蝶"形造型,則副拱就顯得突兀,因此,主拱1/4的矢跨比 被否定。而當(dāng)主拱矢跨比采用1/5時(shí),顯然主拱承受的壓力會(huì)更大,但搭配合理的副拱矢跨 比后,整個(gè)主橋的景觀造型會(huì)更理想。經(jīng)多方案比選,最終選定主拱矢跨比為1/5,副拱矢跨 比為 1/3. 41。
[0025] 拱梁固結(jié)、梁壞分離的體系是最適合本橋的結(jié)構(gòu)體系。拱梁固結(jié)能夠可靠地將拱 傳來(lái)的力傳遞到主壞上;拱梁固結(jié)構(gòu)造尺寸小,不用增加橋梁寬度,節(jié)約空間、節(jié)省造價(jià); 拱梁固結(jié)可將拱腳和梁段一起制造,安裝方便;上部梁拱在溫度作用下能自由伸縮,不受壞 的約束,主壞構(gòu)造尺寸小,結(jié)構(gòu)顯得輕盈,景觀效果好。
[0026] 拱肋結(jié)構(gòu)形式選擇
[0027] 主拱采用鋼管混凝±拱,副拱采用鋼管拱,W主拱受力為主,副拱起輔助受力的作 用,可W使拱肋在造價(jià)、施工難度、建設(shè)工期和景觀造型等方面綜合性能最優(yōu),因此,初步設(shè) 計(jì)采用主拱為鋼管混凝±、副拱為鋼管拱的組合拱肋。
[002引橋面系形式選擇
[0029] 由于主橋橋面寬,跨度不大,橋面受力結(jié)構(gòu)采用混凝±橋面板比較適宜,從減輕主 橋恒載、減小橫梁吊重、方便與系桿連接等方面綜合考慮,橋面系橫梁及縱梁采用工字形鋼 梁。為改善橋面板的受力,橋面板與縱橫梁采用剪力釘進(jìn)行結(jié)合。
[0030] 主橋橋面全寬34. 5m,橋面布置;2. 5m (人行道)+ 2. 5m (拱肋構(gòu)造寬)+ 0. 5m (防 撞欄)+ 11. 5m 車行道寬)+ 0. 5m (中央分隔欄)+ 11. 5m (車行道寬)+ 0. 5m (防撞欄)+ 2. 5m (拱肋構(gòu)造寬)+2. 5m (人行道)。
[0031] 吊桿形式選擇
[0032] 主橋跨度為118米,吊桿間距不宜太大,采用5米的間距是比較合適的, 該樣,就決定了吊桿采用外形較小的柔性吊桿最合適。目前柔性吊桿主要有兩種: ①高強(qiáng)度鋼絲成品拉索,③鋼絞線整束擠壓拉索。
[0033] 由于鋼絞線整束擠壓拉索的索體截面更小,主拱內(nèi)錯(cuò)管占用的空間小,對(duì)鋼管內(nèi) 壓力灌注混凝±的阻礙小,有利于控制鋼管內(nèi)混凝±的灌注質(zhì)量,因此,設(shè)計(jì)采用鋼絞線整 束擠壓拉索。
[0034] 為方便吊桿的施工,對(duì)吊桿的錯(cuò)固形式進(jìn)行了優(yōu)化,張拉端設(shè)在主拱上,系桿上設(shè) 置錯(cuò)拉板,該樣避免在系桿狹窄的箱體內(nèi)穿索,改善了工作條件。
[0035] 主拱采用Q370qD鋼,副拱采用Q345qD鋼,系桿采用Q345qD鋼。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型蝴蝶拱橋,由帶副拱的提籃式系桿拱構(gòu)成,該系桿拱包括橋面系和組合拱 肋,橋面系包括縱梁、橫梁和橋面板,縱梁及橫梁采用工字型鋼梁,橋面板與縱梁、橫梁采用 剪力釘結(jié)合;其特征在于;組合拱肋包括由外傾的副拱和內(nèi)傾的主拱構(gòu)成,主拱為鋼管混 凝±拱,副拱為鋼管拱,主拱和副拱之間采用橫聯(lián)連接,系桿采用鋼箱截面的剛性系桿。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型蝴蝶拱橋,其特征在于:兩主拱拱肋拱腳寬27. 66m,兩 主拱拱頂處拱肋中屯、距離為16. 763m,主拱拱肋向橋面板側(cè)傾斜13°,副拱拱肋向橋面板 外側(cè)傾斜10°。
3. 如權(quán)利要求2所述的一種新型蝴蝶拱橋,其特征在于:該系桿拱采用采用拱梁固結(jié)、 梁壞分離的結(jié)構(gòu)體系。
4. 如權(quán)利要求3所述的一種新型蝴蝶拱橋,其特征在于;該系桿拱主拱拱肋矢跨比采 用 1/5。
【專利摘要】本實(shí)用新型針對(duì)追求拱橋的造型獨(dú)特建筑外形和確保結(jié)構(gòu)安全受力合理的矛盾,提供了一種新的拱橋橋型——帶副拱的提籃式系桿拱,該系桿拱包括橋面系和組合拱肋,橋面系包括縱梁、橫梁和橋面板,縱梁及橫梁采用工字型鋼梁,橋面板與縱梁、橫梁采用剪力釘結(jié)合;其特征在于:組合拱肋包括由外傾的副拱和內(nèi)傾的主拱構(gòu)成,主拱為鋼管混凝土拱,副拱為鋼管拱,主拱和副拱之間采用橫聯(lián)連接,系桿采用鋼箱截面的剛性系桿。通過(guò)對(duì)系桿、吊桿、橋面系等進(jìn)行合理的比選,找出合理的形式,并選擇合理的施工方案。
【IPC分類】E01D4-00
【公開(kāi)號(hào)】CN204282187
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420718366
【發(fā)明人】陳萬(wàn)里, 梁立農(nóng), 何海, 姜啟珍, 林延鵬, 鄭楷柱, 王璇
【申請(qǐng)人】廣東省公路勘察規(guī)劃設(shè)計(jì)院股份有限公司
【公開(kāi)日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月26日