大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁制造技术

本实用新型专利技术涉及一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，包括上下弦杆，所述上下弦杆之间连接有若干个腹杆，拱肋的两个拱脚区域内设置至少一个交叉型腹杆单元，两个所述拱脚区域之间的拱上区域内设置若干个N型腹杆单元，每个所述交叉型腹杆单元包括两个竖向腹杆，两个所述竖向腹杆与所述上下弦杆的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆。运用本实用新型专利技术所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小拱肋和拱座基础的设计难度及建造成本。

【技术实现步骤摘要】
大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁
本技术涉及桥梁领域，特别是一种大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁。
技术介绍
拱桥是一种古老的桥梁形式，中国的拱桥始建于东汉中后期，已有一千八百余年的历史。拱桥也是一种常用的桥梁形式，随着桥梁建设技术的进步，越来越多的大跨度拱桥得到设计建造，如波士登长江大桥、美国新河谷大桥、澳大利亚悉尼港大桥、大瑞铁路怒江大桥、巫山长江大桥、成贵铁路鸭池河大桥等等；设计大跨度拱桥时，为了减轻结构自重，提高材料的利用效率，其主拱圈一般采用桁架结构，俗称桁架拱桥。桁架拱桥的上下弦拱肋仅通过一定间距的腹杆直接进行连接，上、下弦拱肋的中间是漏空的，腹杆的作用是使上、下弦拱肋变形协调一致，共同承受荷载，同时为主拱圈提供足够的面内和面外刚度，使其能够满足拱肋面内和面外的稳定性要求；由于拱桥拱顶受力小、拱脚受力大的特点，桁架拱桥一般采用变高度拱肋结构，即自拱顶至拱脚，上、下弦拱肋间距逐渐增大，以适应拱肋受力要求。目前，大跨度桁架拱桥的拱肋均采用了N型腹杆结构，每根腹杆通过焊接或节点板方式与上、下弦拱肋直接连接，但是，随着桁架拱桥跨度的增大，拱脚区段上、下弦拱肋间距和对应腹杆长度相应增大，腹杆提供的刚度大幅下降，其协调上、下弦拱肋变形和受力的能力亦大幅下降，导致在静、动力荷载作用下，上、下弦拱肋变形和受力的不均匀性加剧，增加了拱肋结构的设计难度和建设成本，同时也会引起了拱座基础的受力不均，增加了工作基础的设计难度和建设成本。
技术实现思路
本技术的专利技术目的在于：针对现有技术存在的现有大跨度桁架拱桥的拱肋采用N型腹杆结构，随着桁架拱桥跨度的增大，拱脚区段上、下弦拱肋间距和对应腹杆长度相应增大，腹杆提供的刚度大幅下降，其协调上、下弦拱肋变形和受力的能力亦大幅下降，导致在静、动力荷载作用下，上、下弦拱肋变形和受力的不均匀性加剧，增加了拱肋结构的设计难度和建设成本，同时也会引起了拱座基础的受力不均，增加了工作基础的设计难度和建设成本的问题，提供一种大跨度桁架拱桥拱肋结构及桥梁。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，包括上下弦杆，所述上下弦杆之间连接有若干个腹杆，拱肋的两个拱脚区域内设置至少一个交叉型腹杆单元，两个所述拱脚区域之间的拱上区域内设置若干个N型腹杆单元，每个所述交叉型腹杆单元包括两个竖向腹杆，两个所述竖向腹杆与所述上下弦杆的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆。其中，所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元均是由所述上下弦杆及其间的所述腹杆构成。所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，相同长度拱肋内的斜向连接的所述腹杆数量增加了一倍，所述腹杆协调所述上下弦杆的刚度增大了一倍；所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，一个所述腹杆间距内的所述上下弦杆约束点由两个增加到四个，所述腹杆对所述上下弦杆的约束能力大幅加强；所述交叉型腹杆单元相对于所述N型腹杆单元，交叉的所述腹杆的自由长度缩减接近一半，根据压杆刚度公式：临界荷载l为所述腹杆长度，所述腹杆长度减小一半后，受压所述腹杆承受的临界荷载将增加至原来的四倍，所述腹杆的截面面积和材料用量可以减小至原来的四分之一。采用本技术所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小拱肋和拱座基础的设计难度及建造成本。优选地，该拱肋结构由拱顶到拱脚的所述上下弦杆之间的间距逐渐增大。优选地，相邻两个所述交叉型腹杆单元之间共用一个所述竖向腹杆。优选地，每个所述竖向腹杆垂直于所述下弦杆。优选地，所述上下弦杆为钢结构件或者钢混结构件。优选地，所有所述腹杆为钢结构件。优选地，每个所述交叉型腹杆单元中的两个所述斜向腹杆之间采用焊接或者节点板连接。优选地，每个所述交叉型腹杆单元包括的所述腹杆的截面面积小于每个所述N型腹杆单元包括的所述腹杆的截面面积。本技术还提供了一种桥梁，包括如以上任一项所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，所述上下弦杆的两端分别设置在一个拱座上。采用本技术所述的桥梁，其上的拱肋结构通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小桥梁的设计难度及建造成本。优选地，该桥梁为上承式拱桥、中承式拱桥或者下承式拱桥。综上所述，由于采用了上述技术方案，本技术的有益效果是：1、运用本技术所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小拱肋和拱座基础的设计难度及建造成本；2、运用本技术所述的桥梁，其上的拱肋结构通过所述交叉型腹杆单元和所述N型腹杆单元组合的方式，相对现有拱肋结构，可以大幅提高所述腹杆对所述上下弦杆的约束刚度，减小所述腹杆的截面面积和材料用量，更加有效地协调拱肋和拱座基础结构的均匀受力，减小桥梁的设计难度及建造成本。附图说明图1为本技术所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构的结构示意图；图2为本技术所述的桥梁的结构示意图。图中标记：1-上弦杆，2-下弦杆，3-腹杆，31-竖向腹杆，32-斜向腹杆，4-拱座，n1-拱脚区域，n2-拱上区域，L1-交叉型腹杆单元，L2-N型腹杆单元。具体实施方式下面结合附图，对本技术作详细的说明。为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。实施例1如图1所示，本技术所述的一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，包括上下弦杆1、2。所述上下弦杆1、2之间连接有若干个腹杆3，拱肋的两个拱脚区域n1内设置至少一个交叉型腹杆单元L1，两个所述拱脚区域n1之间的拱上区域n2内设置若干个N型腹杆单元L2，每个所述交叉型腹杆单元L1包括两个竖向腹杆31，两个所述竖向腹杆31与所述上下弦杆1、2的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆32。其中，所述交叉型腹杆单元L1和所述N型腹杆单元L2均是由所述上下弦杆1、2及其间的所述腹杆3构成。所述交叉型腹杆单元L1相对于所述N型腹杆单元L2，相同长度拱肋内的斜向连接的所述腹杆3数量增加了一倍，所述腹杆3协调所述上下弦杆1、2的刚度增大了一倍；所述交叉型腹杆单元L1相对于所述N型腹杆单元L2，一个所述腹杆3间距内的所述上下弦杆1、2约束点由两个增加到四个，所述腹杆3对所述上下弦杆1、2的约束能力大幅加强；所述交叉型腹杆单元L1相对于所述N型腹杆单元L2，交叉的所述腹杆3的自由长度缩减接近一半，根据压杆刚度公式：临界荷载l为所述腹杆3长度，所述腹杆3长度减小一半后，受压所述腹杆3承受的临界荷载将增加至原来的四倍，所述腹杆3的截面面积和材料用量可以减小至原来的四分之一。作为本实施例的一个优选方案，该拱肋结构由拱顶到拱脚的所述上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，其特征在于，包括上下弦杆(1、2)，所述上下弦杆(1、2)之间连接有若干个腹杆(3)，拱肋的两个拱脚区域(n1)内设置至少一个交叉型腹杆单元(L1)，两个所述拱脚区域(n1)之间的拱上区域(n2)内设置若干个N型腹杆单元(L2)，每个所述交叉型腹杆单元(L1)包括两个竖向腹杆(31)，两个所述竖向腹杆(31)与所述上下弦杆(1、2)的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆(32)。

【技术特征摘要】
1.一种大跨度桁架拱桥拱肋结构，其特征在于，包括上下弦杆(1、2)，所述上下弦杆(1、2)之间连接有若干个腹杆(3)，拱肋的两个拱脚区域(n1)内设置至少一个交叉型腹杆单元(L1)，两个所述拱脚区域(n1)之间的拱上区域(n2)内设置若干个N型腹杆单元(L2)，每个所述交叉型腹杆单元(L1)包括两个竖向腹杆(31)，两个所述竖向腹杆(31)与所述上下弦杆(1、2)的四个连接点之间交叉设置两个斜向腹杆(32)。2.根据权利要求1所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，其特征在于，由拱顶到拱脚的所述上下弦杆(1、2)之间的间距逐渐增大。3.根据权利要求1所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，其特征在于，相邻两个所述交叉型腹杆单元(L1)之间共用一个所述竖向腹杆(31)。4.根据权利要求1所述的大跨度桁架拱桥拱肋结构，其特征在于，每个所述竖向腹杆(31)垂直于所述下弦杆(2)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘忠平，陈克坚，陈国栋，袁明，戴胜勇，陈建峰，胡华万，刘甜甜，
申请(专利权)人：中铁二院成都勘察设计研究院有限责任公司，
类型：新型
国别省市：四川,51