一种拱斜拉组合体系桥梁及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种拱斜拉组合体系桥梁及施工方法，包括至少三跨跨径，分别是两个边跨和至少一个中跨，中跨采用中承式拱肋及吊杆支承，桥面位于拱肋高程的中部位置，拱肋位于桥面外，与桥面不连接，拱肋下方桥面由连接拱肋的吊杆支承，两边跨和中跨拱肋上方的桥面采用斜拉索支承，桥梁的承重结构为中跨的中承式拱肋和边跨的斜拉索塔柱，斜拉索塔柱与拱肋的拱脚在顺桥向位于同一竖向平面内，斜拉索塔柱在竖向平面内由柱底到柱顶向桥梁边跨外侧倾斜布置，塔柱柱底与拱肋拱脚相接。

【技术实现步骤摘要】
一种拱斜拉组合体系桥梁及其施工方法
本专利技术属于桥梁工程领域，具体地说，涉及到一种拱斜拉组合体系桥梁及其施工方法。
技术介绍
目前人们所见到的桥梁类型，种类繁多。它们都是在人类长期的生产生活过程中，通过长期的工程实践和不断的科技创新逐步发展起来的。根据桥梁结构受力特点的不同，现有桥梁可划分为五类基本类型，分别是：(1)梁式桥，以主梁受弯为主承受荷载的桥梁；(2)拱式桥，以主拱受压为主承受荷载的桥梁；(3)刚架桥，梁和柱刚性连接，在竖向荷载作用下，梁主要受弯，而在柱脚处也具有水平反力，其受力状态介于梁桥与拱桥之间；(4)悬索桥，以主缆受拉承受外荷载的桥梁；(5)斜拉桥，通过斜拉索支承主梁，将主梁的恒载和活载传至塔柱，再通过塔柱基础传至地基。拱式桥的主要承重结构是拱圈或拱肋，又称为主拱，拱圈是具有连续横向截面的结构，拱肋是条状的结构，其横截面尺寸相对于结构长度很小，按照桥面和主拱相对位置的不同，拱式桥分为上承式拱桥，中承式拱桥和下承式拱桥，上承式拱桥中，桥面位于主拱的上方，下承式拱桥中，桥面位于主拱的下方，中承式拱桥中，桥面位于主拱高度的中间位置。拱式桥的优点在于与同跨径的梁式桥相比，拱式桥的弯矩和变形要小得多，拱式桥的承重结构以受压为主，可以充分发挥圬工材料以及钢筋混凝土材料抗压能力强的优点，同时拱式桥的跨越能力大，外形也较美观；拱式桥的缺点在于，拱式桥在竖向荷载作用下，在拱脚位置处有较大的水平推力，正是由于水平推力的存在，才抵消了荷载在拱式桥主拱中所引起的弯矩效应，然而，由于水平推力作用，对拱脚、下部结构和地基基础带来了不利的荷载效应，拱脚处桥墩及下部结构要承受很大的水平推力，对施工和构造带来很大的难度和挑战。为了消除拱式桥强大水平推力的不利影响，出现了拱梁组合体系桥，在拱梁组合体系桥中，梁和拱都是主要承重结构，两者相互配合共同受力，由于拱和梁连接在一起，拱的水平推力就传给梁来承受，消除了拱脚不利的水平推力效应，但是这样一来，主梁不仅承担恒载和活载，还要承担水平拉力，主梁处于弯拉受力状态，受力状态复杂，对设计和施工都带来较大的挑战，施工技术难度较大。因此，拱式桥在拱脚处产生的水平推力是拱式桥推广应用的不利因素，而现有的拱梁组合体系桥在技术方案上还不够理想，如何合理的消除拱式桥的水平推力效应，获得受力性能良好的拱组合体系桥梁结构，需要不断深入研究和进一步的完善。
技术实现思路
针对现有技术中存在不足，本专利技术提供了一种拱斜拉组合体系桥梁及其施工方法。本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。一种拱斜拉组合体系桥梁，包括桥面1与拱肋2，所述拱肋2分别设于所述桥面1的两侧，所述桥面1固定在位于拱肋2的拱顶2.1与拱脚2.2之间的中间位置；所述拱肋2处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有吊杆3，所述吊杆3沿垂直于桥面的方向朝向桥面1延伸，并且固定连接于桥面1的中跨1.1；所述拱肋2固定安装于承台7，所述承台7的底面设置有桩8，所述桩8从承台7的底面向基底延伸并且通过基地固定，其特征在于，还包括斜拉索4、塔柱5与墩柱6，所述拱肋2的拱脚2.2固定于墩柱6，所述墩柱6固定设置于所述承台7的顶面；墩柱6上与拱脚安装侧所对称的另一侧固定连接塔柱5的柱底5.1，所述塔柱5从柱底5.1朝向桥面1并且远离拱肋2的方向延伸；所述塔柱处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有桥斜拉索4，所述斜拉索4以相对于所述桥面倾斜的方向桥面向延伸，并且与固定在桥面的边跨1.2上。进一步的，拱肋2的拱脚2-2与墩柱中心线cx的夹角α，塔柱的柱底5.1与墩柱中心线cx的夹角为β，所述夹角α等于所述夹角β。进一步的，所述拱肋2与所述桥面1的相交的连接部2-3固定设置有支座9；所述支座9一端固定在拱肋的连接部2-3上，其另一端固定在所述桥面1上。进一步的，所述塔柱与所述桥面1的相交的连接部固定设置有支座9；所述支座9一端固定在塔柱的本体，其另一端固定在所述桥面1上。进一步的，所述塔柱5与桥面所夹的锐角θ的选取范围为30°至60°内。进一步的，所述相邻的拱肋2的拱脚与柱中心线cx的夹角均相等。进一步的，位于相邻拱肋2的连接部2-3之间的桥面1部分为过渡段1-3，所述桥面的过渡段1-3上固定设置有立柱10，所述立柱10从过渡段1-3的朝向地基的表面以出至于桥面1的方向向拱肋本体延伸，并且立柱10朝向拱肋2的一端固定连接在拱肋2上靠近拱脚2-2的位置。一种建设拱斜拉组合体系桥梁的施工方法，包括以下步骤，S1.完成桥梁桩基础、承台，桥墩和桥台的施工；S2.采用满堂式支架分段整体现浇桥面主梁、横梁和桥面系结构，预留桥面上的吊杆及斜拉索锚固孔洞及其施工操作空间；S3.采用满布式支架浇筑中承式拱肋结构，采用滑模或提升式模板浇筑斜拉索锚固塔柱；拱肋结构和锚固塔柱按养护条件和要求进行混凝土养护，养护结束后拆除模板；S4.桥面系混凝土养护结束，进行吊杆、斜拉索和立柱的安装，中跨拱肋吊杆从跨中开始安装，由跨中向两端对称安装吊杆，采用由上至下的顺序安装斜拉索；S5.拆除桥面系浇筑模板和支架；S6.吊杆和斜拉索的内力调整，按照结构设计要求，对吊杆和斜拉索的内力进行监控和检测，在施工过程中进行相应的内力调整，以达到最终成桥状态要求的吊杆内力和斜拉索索力。进一步的，所述桥面施工由桥墩上方的桥面开始浇筑，采用平衡对称现浇方式浇筑桥面，桥面在跨中浇筑合龙。进一步的，拱肋和塔柱从拱脚和柱脚同时开始施工，拱肋由两拱脚开始分段对称整体现浇，拱肋在跨中浇筑合龙，两侧塔柱从柱脚开始对称分段整体现浇。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1.有效消除拱桥的拱脚水平推力及其不利影响，由于拱肋的拱脚和斜拉索的塔柱柱底相接，拱脚的水平推力与塔柱柱底的水平分力方向相反，拱脚的水平推力和斜拉索塔柱柱底的水平分力相互抵消，形成无水平推力作用的拱斜拉组合体系桥梁，无拱脚水平推力可显著减小拱脚下部结构的工程量，并且扩大桥梁的应用范围，以往由于存在较大的拱脚水平推力，拱桥只能应用于地质条件较好的区域，本专利技术提供的一种拱斜拉组合体系桥梁由于有效消除了拱脚水平推力，在地质条件不良的区域也可以进行建设。2.相比于现有的拱梁组合体系桥，本专利技术提供的一种拱斜拉组合体系桥梁，桥面系主梁两端与主拱没有进行刚性连接，优化了主梁的受力状态，简化了主梁的设计和施工，显著降低了主梁的设计和施工难度，并且桥面系得到了拱吊杆和斜拉索的连续支承，主梁变成了多点弹性支承的连续梁，显著降低了桥面系在恒载和活载作用下的内力效应，显著减小了桥面系主梁截面尺寸和材料用量，结构自重明显减轻，显著增大桥梁的跨越能力。3.相比于现有的中承式拱桥的结构构造，本专利技术提供的一种拱斜拉组合体系桥梁，在边跨及拱肋上方的中跨桥面采用斜拉索支承桥面，优化了结构的布局，简化了桥梁施工工艺，显著降低了边跨及中跨施工难度。4.相比于现有的拱桥和拱梁组合桥，本专利技术提供的拱斜拉组合体系桥梁，应用跨径得到显著的提升，可应用于比现有拱桥和现有拱梁组合桥更大跨径的桥梁。5.本专利技术提供的一种拱斜拉组合体系桥梁，主梁在两端有支座支承，其余部位由拉索和吊杆支承，形成在纵向可自由漂移的多点弹性支承体系，地震发生时，纵向可发生摆动效应的主梁及桥面系可起到消能减震的作用，是一种对桥梁抗震有利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拱斜拉组合体系桥梁，包括桥面(1)与拱肋(2)，所述拱肋(2)分别设于所述桥面(1)的两侧，所述桥面(1)固定在位于拱肋(2)的拱顶(2.1)与拱脚(2.2)之间的中间位置；所述拱肋(2)处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有吊杆(3)，所述吊杆(3)沿垂直于桥面的方向朝向桥面(1)延伸，并且固定连接于桥面(1)的中跨(1.1)；所述拱肋(2)固定安装于承台(7)，所述承台(7)的底面设置有桩(8)，所述桩(8)从承台(7)的底面向基底延伸并且通过基地固定，其特征在于，还包括斜拉索(4)、塔柱(5)与墩柱(6)，所述拱肋(2)的拱脚(2.2)固定于墩柱(6)，所述墩柱(6)固定设置于所述承台(7)的顶面；墩柱(6)上与拱脚安装侧所对称的另一侧固定连接塔柱(5)的柱底(5.1)，所述塔柱(5)从柱底(5.1)朝向桥面(1)并且远离拱肋(2)的方向延伸；所述塔柱处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有桥斜拉索(4)，所述斜拉索(4)以相对于所述桥面倾斜的方向桥面向延伸，并且与固定在桥面的边跨(1.2)上。

【技术特征摘要】
1.一种拱斜拉组合体系桥梁，包括桥面(1)与拱肋(2)，所述拱肋(2)分别设于所述桥面(1)的两侧，所述桥面(1)固定在位于拱肋(2)的拱顶(2.1)与拱脚(2.2)之间的中间位置；所述拱肋(2)处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有吊杆(3)，所述吊杆(3)沿垂直于桥面的方向朝向桥面(1)延伸，并且固定连接于桥面(1)的中跨(1.1)；所述拱肋(2)固定安装于承台(7)，所述承台(7)的底面设置有桩(8)，所述桩(8)从承台(7)的底面向基底延伸并且通过基地固定，其特征在于，还包括斜拉索(4)、塔柱(5)与墩柱(6)，所述拱肋(2)的拱脚(2.2)固定于墩柱(6)，所述墩柱(6)固定设置于所述承台(7)的顶面；墩柱(6)上与拱脚安装侧所对称的另一侧固定连接塔柱(5)的柱底(5.1)，所述塔柱(5)从柱底(5.1)朝向桥面(1)并且远离拱肋(2)的方向延伸；所述塔柱处于桥面通行面以上的本体部分固定连接有桥斜拉索(4)，所述斜拉索(4)以相对于所述桥面倾斜的方向桥面向延伸，并且与固定在桥面的边跨(1.2)上。2.根据权利要求1所述的一种拱斜拉组合体系桥梁，其特征在于，所述拱肋(2)的拱脚(2.2)与墩柱中心线cx的夹角α，塔柱的柱底(5.1)与墩柱中心线cx的夹角为β，所述夹角α等于所述夹角β。3.根据权利要求1或2所述的一种拱斜拉组合体系桥梁，其特征在于，所述拱肋(2)与所述桥面(1)的相交的连接部(2.3)固定设置有支座(9)；所述支座(9)一端固定在拱肋的连接部(2.3)上，其另一端固定在所述桥面(1)上。4.根据权利要求1或2所述的一种拱斜拉组合体系桥梁，其特征在于，所述塔柱与所述桥面(1)的相交的连接部固定设置有支座(9)；所述支座(9)一端固定在塔柱的本体，其另一端固定在所述桥面(1)上。5.根据权利要求1所述的一种拱斜拉组合体系桥梁，其特征在于，所述塔柱(5)与桥面所夹的锐角θ的选取范围为30°至60°...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔺满强，周道传，娄晓阳，张祖国，巩可，陆科成，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32