梁拱固结三角形拱桥制造技术

本实用新型专利技术公开了一种梁拱固结三角形拱桥，主要由拱肋（1）、主梁（2）、柔性吊杆（5）和拱肋横撑（6）组成；所述的柔性吊杆（5）布置在拱肋（1）和主梁（2）之间；其中：在拱肋（1）和主梁（2）之间还设有刚性斜杆组件，所述的刚性斜杆组件主要由两根刚性斜杆（3）呈倒V形组成，即这两根刚性斜杆（3）与主梁（2）形成三角形结构；在这两根刚性斜杆之间还设有斜杆横联（4）。本实用新型专利技术中采用三角形对拱肋及主梁进行约束，同时提高主梁的线刚度，使得结构的整体刚度大幅度提高，并可大大减小拱桥在受半跨荷载作用时“跷跷板”效应明显的问题。

Beam-arch Consolidated Triangular Arch Bridge

The utility model discloses a beam-arch consolidated triangular arch bridge, which is mainly composed of arch ribs (1), main girders (2), flexible suspenders (5) and arch rib transverse braces (6); the flexible suspenders (5) are arranged between arch ribs (1) and main girders (2); among them, there are rigid oblique bar components between arch ribs (1) and main girders (2), and the rigid oblique bar components are mainly composed of two rigid ones. The sex inclined bar (3) is composed of inverted V-shaped members, that is, the two rigid inclined bars (3) form a triangular structure with the main beam (2), and there is also a cross connection between the two rigid inclined bars (4). In the utility model, the triangle is used to restrain the arch rib and the main beam, and at the same time, the linear stiffness of the main beam is improved, so that the overall stiffness of the structure is greatly improved, and the obvious problem of seesaw effect of the arch bridge under half-span load is greatly reduced.

【技术实现步骤摘要】
梁拱固结三角形拱桥
本技术属于一种拱桥体系，具体涉及了一种梁拱固结三角形拱桥。
技术介绍
拱桥历史悠久，早在公元前1300年左右希腊迈锡尼地区就出现了石拱桥雏形，在中国古代，以赵州桥为代表的石拱桥更是世界桥梁宝库中的精品。如今，拱桥早已成为我国公路上使用十分广泛的一种桥型，也正因为如此对拱式结构的研究具有极大的现实意义。拱桥和梁桥的区别不仅在于外形，更重要的是在受力性能方面。由力学知识可知，在竖向荷载作用下，梁在支承处将仅受到竖向反力作用，而拱在竖向荷载作用下，支承处将同时受到水平和竖向反力的共同作用。这个水平反力的反作用力，被称为水平推力。由于水平反力的作用，拱承受的弯矩将比相同跨径的梁小很多，从而主要处于承受轴向压力的状态。这样，拱桥不仅可以利用钢、钢筋混凝土等材料来修建，而且还能依其受力特点，利用适合承压而抗拉性能较差的圬工材料来修建。拱桥是最能经受时间考验的桥型，也是经济跨度适用范围广的桥型，还是结构造型最为丰富的桥型。拱桥形式多种多样、构造各有差异。按照建桥材料可分为圬工拱桥、钢筋混凝土拱桥、钢管混凝土拱桥和钢拱桥等；按照结构体系类型可分为简单体系拱桥与组合体系拱桥；按照拱圈轴线采用的线形可分为圆弧拱桥、抛物线拱桥和悬链线拱桥等；按照拱圈截面形式可分为板拱、肋拱、双曲拱和箱型拱；按照桥面系在上部结构立面中的位置可以分为上承式拱桥、中承式拱桥和下承式拱桥；按照是否对下部结构作用水平推力可分为有推力拱桥和无推力拱桥。拱桥是我国最常用的一种桥梁型式，其式样之多，数量之大，为各种桥型之冠，特别是公路桥梁，据不完全统计，我国的公路桥中7％为拱桥。中国当代的各类拱桥目前在跨度上保持着世界纪录，如目前世界上跨度最大的石拱桥，是我国于1990年建成的山西晋城丹河大桥，跨径达146米；目前世界上第一跨径的钢筋混凝土拱桥是我国于1997年建成的重庆万县长江大桥，跨径达420米；目前世界上第一跨钢拱桥为我国于2003年建成的上海卢浦大桥，跨径达550米；2009年4月29日，重庆朝天门长江大桥通车，一举成为世界第一大跨径拱桥，跨径达552米。目前，拱桥的应用已取得长足的技术进步，但是，随着工程实践的不断增多和科学研究的逐渐深入，拱桥由于其结构和受力上的特点也存在诸多问题有待解决。首先，随着拱桥跨度的不断突破，拱肋作为压弯构件其稳定性成为了拱桥设计中的关键问题，通常需要通过设置强大的拱肋横撑、增大矢跨比等措施来保证特大跨度拱桥的稳定性。其次，近年来我国高速铁路的建设对铁路拱桥的刚度提出了严格的要求，而拱桥在受半荷载作用时“跷跷板”效应十分明显，极大地制约了列车行驶速度的提高，如何使拱桥获得更高的刚度是提高高速列车行驶速度和行车舒适性的重要课题。最后，当拱桥跨径增大时，其横向及竖向基频下降很快，特别是下承式柔性吊杆拱。如何按照桥梁工程新的设计理念如何基于持续设计方法来使拱结构获得刚好的力学性能以顺应时代发展的需要，使拱桥在激烈竞争中继续保持优势并获得长足发展，是桥梁工作者面临的挑战。
技术实现思路
本技术的目的在于解决现有拱桥存在的突出问题，提出一种新的拱桥---梁拱固结三角形拱桥，其完全保留了拱桥良好的受力特性，在增加材料不多的情况下，使结构强度承载力、动力特性、稳定性均有大幅提高，同时也有一定的美学价值。为了实现上述目的，本技术采用了以下技术方案：一种梁拱固结三角形拱桥，主要由拱肋、主梁、柔性吊杆和拱肋横撑组成；所述的柔性吊杆布置在拱肋和主梁之间；其中：在拱肋和主梁之间还设有刚性斜杆组件，所述的刚性斜杆组件主要由两根刚性斜杆呈倒V形组成，即这两根刚性斜杆与主梁形成三角形结构；在这两根刚性斜杆之间还设有斜杆横联。本技术中采用三角形对拱肋及主梁进行约束，同时提高主梁的线刚度，使得结构的整体刚度大幅度提高，有效地解决了拱桥在受半跨荷载作用时“跷跷板”效应明显的问题；并且作用于主梁上的荷载遵循以下传力路径：主梁→柔性吊杆/刚性斜杆→拱肋→基础。作为本技术的优选方案说明，在主梁的两侧均分别设有五个刚性斜杆组件，并且这五个刚性斜杆组件的顶部分别固结在拱肋的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处。即在拱肋与主梁之间增加了若干个刚性斜杆作为三角形的腰边，并以主梁作为底边，形成五个三角形，且三角形的五个顶点将拱肋平均分成六份。作为本技术的另一个优选方案说明，在主梁的两侧均分别设有三个刚性斜杆组件，并且这三个刚性斜杆组件的顶部分别固结在拱肋的1/4附近、2/4、3/4附近处。作为本技术的进一步说明，所述的斜杆横联的形状为一字型、横置K型或者米字型。在三角形结构的腰边通过斜杆横联连接以提高其线刚度。作为本技术的进一步说明，所述的拱肋采用钢结构或者钢混组合结构；所述的刚性斜杆和斜杆横联均采用钢结构。所述的拱肋不倾斜时，为普通拱；所述的拱肋向内倾斜时，为提篮拱。在本技术中柔性吊杆的布置方式与其在传统拱桥的布置方法相同；拱肋可根据实际需要在拱脚处包混凝土。本技术的优点：1.结构刚度大。在拱肋与主梁之间增加了若干个刚性斜杆作为三角形的腰边，并以主梁作为底边，形成五个三角形；所述三角形的腰边通过横联连接以提高其线刚度，同时提高主梁的线刚度，使得结构的整体刚度大幅度提高。2.稳定性好。本技术的梁拱固结三角形拱桥的面内、面外稳定性均有所提高，特别是面内稳定性。3.动力特性得到改善。本技术的梁拱固结三角形拱桥动力特性得到很大的改善，可高速行车并保证舒适性。4.结构强度高。在移动荷载作用下，结构的变形大大减小，故其应力远小于普通拱桥。5.本技术的梁拱固结三角形拱桥矢跨比可尽量做小，从而大大减小了矢高，降低了施工难度，同时又有利于结构抗震。6.本技术的梁拱固结三角形拱桥在受半荷载作用时可大大减小“跷跷板”效应。附图说明图1是本技术中一实施例(柔性吊杆竖直布置)的结构示意图。图2是本技术中另一实施例(柔性吊杆倾斜布置)的结构示意图。图3是图1、图2的俯视结构示意图。图4是拱轴线与压力线的关系示意图。图5是拱轴线的偏移量示意图。图6是拱肋在恒载作用下的受力示意图。图7是拱肋在恒载作用下的变形图。图8是拱肋在移动荷载作用下的位移包络图。图9是非保向力系对拱稳定的影响的示意图。图10是拱肋横向变形示意图。图11是主梁横向变形示意图。附图标记：1-拱肋，2-主梁，3-刚性斜杆，4-斜杆横联，5-柔性吊杆，6-拱肋横撑。具体实施方式现结合图1-图11，对本技术的力学原理及其结构进行说明：1.梁拱固结三角形拱桥的成桥说明按普通柔性吊杆拱桥成桥后，再安装刚性斜杆和斜杆横联，因此本结构并未增加施工难度。2.刚性斜杆的设置2.1拱肋弯矩图分析拱桥的主要优点在于采用拱轴线来减小弯矩，使其成为小偏心受压的结构。其受力特征为：拱顶受正弯矩作用，拱脚受负弯矩作用，1/4和3/4处为反弯点，一般情况下，拱轴线采用悬链线时，其与三铰拱结构自重压力线之间的关系如图4所示。根据“五点重合法”可确定m值，由拱顶弯矩为零及结构自重的对称条件知，拱顶仅有通过截面重心的结构自重推力Hg，相应弯矩Md＝0，剪力Qd＝0。在图4中，由∑MA＝0，得由∑MB＝0，得Hgy1/4-∑M1/4＝0将式(1-1)之Hg代入上式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梁拱固结三角形拱桥，主要由拱肋（1）、主梁（2）、柔性吊杆（5）和拱肋横撑（6）组成；所述的柔性吊杆（5）布置在拱肋（1）和主梁（2）之间；其特征在于：在拱肋（1）和主梁之间还设有刚性斜杆组件，所述的刚性斜杆组件主要由两根刚性斜杆（3）呈倒V形组成，即这两根刚性斜杆（3）与主梁（2）形成三角形结构；在这两根刚性斜杆之间还设有横联（4）。

【技术特征摘要】
1.一种梁拱固结三角形拱桥，主要由拱肋（1）、主梁（2）、柔性吊杆（5）和拱肋横撑（6）组成；所述的柔性吊杆（5）布置在拱肋（1）和主梁（2）之间；其特征在于：在拱肋（1）和主梁之间还设有刚性斜杆组件，所述的刚性斜杆组件主要由两根刚性斜杆（3）呈倒V形组成，即这两根刚性斜杆（3）与主梁（2）形成三角形结构；在这两根刚性斜杆之间还设有横联（4）。2.根据权利要求1所述的梁拱固结三角形拱桥，其特征在于：在主梁（2）的两侧均分别设有五个刚性斜杆组件，并且这五个刚性斜杆组件的顶部分别固结在拱肋（1）的1/6、2/6、3/6、4/6、5/6处。3.根据权利要求1所述的梁拱固...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢肖礼，邱辰，覃霞，庞木林，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：新型
国别省市：广西,45