大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥及其施工方法技术

本发明专利技术公开一种大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，包括上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)，所述上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)在空心桥墩(3)的正上方形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由设置于下弦箱拱(2)上的拱上立柱(5)和设置于空心桥墩(3)上与上弦梁(1)形成稳定三角框架结构的V形分支墩(4)支承，所述上弦箱梁包括预制NC顶板(111)、预制NC底板(121)和预制UHPC变截面直腹板(131)，所述预制UHPC变截面直腹板(131)为腹板竖向两端板面面积大于中部板面面积设置；从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服常规混凝土刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力。进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力。进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力。

【技术实现步骤摘要】
大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥及其施工方法


[0001]本专利技术涉及桥梁工程领域，具体涉及一种大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥及其施工方法。

技术介绍

[0002]上承式钢筋混凝土拱桥是一种有推力的桥梁结构体系，凭借造价经济、造型优美、跨越能力大等优势而得到广泛应用。大跨径上承式钢筋混凝土拱桥主要适用于山区或者山地城市建设环境，其产生的巨大推力需要比较坚硬完整、抗压强度较高的岩石作为拱脚基础的持力层，当桥位地质情况较差时，往往无法采用大跨度有推力拱桥。传统的预应力混凝土连续刚构桥也是一种适用于山区或者山地城市建设环境的主要桥型，但该桥型往往适用于主跨跨度不超过200m的情况。当预应力混凝土连续刚构桥向更大跨径发展时，因自重过大，混凝土强度将基本被其自重消耗殆尽，在服役中非常容易出现跨中下挠及主梁开裂等缺陷，从而限制了这种桥型跨越能力的发展。
[0003]由于传统的上承式钢筋混凝土拱桥、预应力混凝土连续刚构桥这类单一结构体系在力学性能方面存在一定的局限性，因此向更大跨径发展的前景就受到限制。相较于传统单一的桥梁结构体系，组合结构体系可以充分发挥各自的优点。当前，我国正在大力推广预制装配式桥梁和组合结构桥梁。相对于现浇混凝土箱梁，预制装配式箱梁和组合结构箱梁具有施工质量和绿色建造效益显著提升、有效降低施工风险和施工对交通及环境的不利影响、提高生产效率等优势。传统装配式预制节段预应力混凝土箱梁施工精度要求高，预制工期相对较长、对存梁和运梁要求高，无论采用架桥机整孔节段拼装或悬臂法节段拼装，对现场施工设备的要求都很高。传统混凝土箱梁采用由于普通混凝土自身抗拉、抗剪强度低，存在腹板易开裂、自重大等缺点。针对该问题，可以通过使用波型钢腹板混凝土箱梁和钢桁腹混凝土组合梁来解决传统混凝土箱梁的弊端，但同时也存在后期维护工作量大、钢混连接节点应力集中、受力复杂等问题。超高性能混凝土(Ultra
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High Performance Concrete，简称UHPC)，是一种是根据最大堆积密度原理(减小孔隙率和大孔)和低水胶比制备形成的高致密水泥基复合工程材料，具有高强度、高弹模、高耐久性、高韧性、高密实度、低徐变等突出优点。诸多工程实践表明：UHPC能够在保证同等强度和耐久性的条件下能显著减小构件尺寸、减轻结构自重、增大跨越能力。
[0004]在桥梁工程中，UHPC虽然已经被广泛的应用于组合桥面铺装结构以及旧桥加固等诸多方面，但从当前的使用情况来看，制约UHPC桥梁结构发展的主要因素之一是其高昂的造价和较高的自收缩特性。在桥梁结构工程
中，如果将主体结构材料全部采用UHPC会很不经济，并且由于桥梁结构需要满足强度、刚度、稳定性等多个性能目标，其超高的力学性能也无法被全部利用，使得UHPC材料具有的优点会被闲置浪费。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥及
其施工方法，从结构体系、受力机理方面提高桥梁结构的承载效率，克服刚构桥通常出现的开裂及下挠问题，进一步拓展混凝土刚构桥的跨越能力。通过将NC
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UHPC材料进行组合使用，充分利用NC抗压强度高、价格便宜的优点，充分发挥UHPC高强度、高弹模、高耐久性、高韧性、高密实度、低徐变等突出优点，具有结构受力性能优异、性价比高、施工吊装重量轻、施工工期短、养护方便、节能环保等优点。
[0006]本专利技术的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，包括上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)，所述上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)在空心桥墩(3)的正上方形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由设置于下弦箱拱(2)上的拱上立柱(5)和设置于空心桥墩(3)上与上弦梁(1)形成稳定三角框架结构的V形分支墩(4)支承，所述上弦箱梁包括预制NC顶板(111)、预制NC底板(121)和预制UHPC变截面直腹板(131)，所述预制UHPC变截面直腹板(131)为腹板竖向两端板面面积大于中部板面面积设置；
[0007]进一步，所述下弦箱拱(2)、V形分支墩(4)、拱上立柱(5)沿空心桥墩(3)中心线对称布置，所述空心桥墩(3)为上小下大的变截面结构；
[0008]进一步，所述拱上立柱(5)为埋置式型钢强劲骨架并插入梁拱结合段(13)和墩拱结合段(34)之中，所述下弦箱拱(2)为埋置式钢管混凝土强劲骨架并插入梁拱结合段(13)和墩拱结合段(34)之中，所述强劲骨架钢管外侧设置剪力钉；
[0009]进一步，所述下弦箱拱(2)的埋置式钢管混凝土强劲骨架为桁架结构，包括预埋劲性骨架上弦钢管(201)、预埋劲性骨架下弦钢管(202)、预埋劲性骨架竖向腹杆(203)、预埋劲性骨架斜腹杆(204)，所述预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)沿纵桥向两侧平行设置，沿纵桥向平性的预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接有预埋劲性骨架竖向腹杆(203)和预埋劲性骨架斜腹杆(204)，沿横桥向的预埋劲性骨架上弦钢管(201)之间固定连接形成预埋劲性骨架上平联(205)，沿横桥向的预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接形成预埋劲性骨架下平联(206)，所述预埋劲性骨架上平联(205)和预埋劲性骨架下平联(206)之间连接有预埋劲性骨架横联(208)；
[0010]进一步，所述预制UHPC变截面直腹板(131)为竖向两端板面分别向中部逐渐减小呈沙漏形结构；
[0011]进一步，所述预制UHPC变截面直腹板(131)内预埋有腹板竖向预应力钢筋(135)并沿主拉应力方向设置有斜向预应力钢筋(136)，所述预制NC顶板(111)预埋有顶板接头钢筋(118)，所述预制NC底板(121)预埋有底板接头钢筋(127)，所述腹板竖向预应力钢筋(135)的两端均设置有腹板连接接头(107)，所述顶板接头钢筋(118)和底板接头钢筋(127)分别与腹板竖向预应力钢筋(135)竖向搭接并通过腹板连接接头(107)横向固定连接；
[0012]进一步，所述预制UHPC变截面直腹板(131)顶缘和底缘中央设置有腹板预埋开孔钢板(133)，所述腹板预埋开孔钢板(133)上的开孔采用腹板剪力键预埋钢管(134)横穿并焊接牢固，腹板预埋开孔钢板(133)的开孔和腹板预埋钢管(134)的钢管中均贯穿设置有剪力键钢筋(108，109)；
[0013]进一步，所述预制UHPC变截面直腹板(131)板面相对两侧沿纵桥向的中央设置腹板加强竖肋(132)，所述预制NC顶板(111)底缘沿纵桥向的中央设置顶板加强横肋(112)，所述预制NC底板(121)顶缘沿纵桥向的中央设置底板加强横肋(122)，所述顶板加强横肋
(112)、底板加强横肋(122)、腹板加强竖肋(132)之间对应设置；
[0014]进一步，所述预制NC顶板(111)之间和预制NC底板(121)之间拼装后现浇UHPC分别形成顶板连接带(106)和底板连接带(105)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：包括上弦箱梁(1)、下弦箱拱(2)和空心桥墩(3)，所述上弦箱梁(1)和下弦箱拱(2)在空心桥墩(3)的正上方形成梁拱三角区，所述上弦箱梁(1)在梁拱三角区由设置于下弦箱拱(2)上的拱上立柱(5)和设置于空心桥墩(3)上与上弦梁(1)形成稳定三角框架结构的V形分支墩(4)支承，所述上弦箱梁包括预制NC顶板(111)、预制NC底板(121)和预制UHPC变截面直腹板(131)，所述预制UHPC变截面直腹板(131)为腹板竖向两端板面面积大于中部板面面积设置。2.根据权利要求1所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述下弦箱拱(2)、V形分支墩(4)、拱上立柱(5)沿空心桥墩(3)中心线对称布置，所述空心桥墩(3)为上小下大的变截面结构。3.根据权利要求2所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述拱上立柱(5)为埋置式型钢强劲骨架并插入梁拱结合段(13)和墩拱结合段(34)之中，所述下弦箱拱(2)为埋置式钢管混凝土强劲骨架并插入梁拱结合段(13)和墩拱结合段(34)之中，所述强劲骨架钢管外侧设置剪力钉。4.根据权利要求2所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述下弦箱拱(2)的埋置式钢管混凝土强劲骨架为桁架结构，包括预埋劲性骨架上弦钢管(201)、预埋劲性骨架下弦钢管(202)、预埋劲性骨架竖向腹杆(203)、预埋劲性骨架斜腹杆(204)，所述预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)沿纵桥向两侧平行设置，沿纵桥向平性的预埋劲性骨架上弦钢管(201)和预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接有预埋劲性骨架竖向腹杆(203)和预埋劲性骨架斜腹杆(204)，沿横桥向的预埋劲性骨架上弦钢管(201)之间固定连接形成预埋劲性骨架上平联(205)，沿横桥向的预埋劲性骨架下弦钢管(202)之间固定连接形成预埋劲性骨架下平联(206)，所述预埋劲性骨架上平联(205)和预埋劲性骨架下平联(206)之间连接有预埋劲性骨架横联(208)。5.根据权利要求1所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述预制UHPC变截面直腹板(131)为竖向两端板面分别向中部逐渐减小呈沙漏形结构。6.根据权利要求5所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述预制UHPC变截面直腹板(131)内预埋有腹板竖向预应力钢筋(135)并沿主拉应力方向设置有斜向预应力钢筋(136)，所述预制NC顶板(111)预埋有顶板接头钢筋(118)，所述预制NC底板(121)预埋有底板接头钢筋(127)，所述腹板竖向预应力钢筋(135)的两端均设置有腹板连接接头(107)，所述顶板接头钢筋(118)和底板接头钢筋(127)分别与腹板竖向预应力钢筋(135)竖向搭接并通过腹板连接接头(107)横向固定连接。7.根据权利要求6所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述预制UHPC变截面直腹板(131)顶缘和底缘中央设置有腹板预埋开孔钢板(133)，所述腹板预埋开孔钢板(133)上的开孔采用腹板剪力键预埋钢管(134)横穿并焊接牢固，腹板预埋开孔钢板(133)的开孔和腹板预埋钢管(134)的钢管中均贯穿设置有剪力键钢筋(108，109)。8.根据权利要求7所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述预制UHPC变截面直腹板(131)板面相对两侧沿纵桥向的中央设置腹板加强竖肋(132)，所述预制NC顶板(111)底缘沿纵桥向的中央设置顶板加强横肋(112)，所述预制NC底板(121)顶缘沿纵桥向的中央设置底板加强横肋(122)，所述顶板加强横肋(112)、底板加强横肋(122)、腹板加强竖肋(132)之间对应设置。
9.根据权利要求8所述的大跨度上承式开孔腹板梁拱组合刚构桥，其特征在于：所述预制NC顶板(111)之间和预制NC底板(121)之间拼装后现浇UHPC分别形成顶板连接带(106)和底板连接带(105)，所述腹板预埋开孔钢板(133)沿纵桥向的两端均设置拼接板(137)，通过高强度螺栓(138)将拼接板(137)连接成整体并埋置于底板连接带(105)和顶板连接带(106)之间，所述NC预制顶板(111)和预制NC底板(12...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖亚平，陈晓虎，陈家勇，闫福成，刘安双，乔云强，杨丁，
申请(专利权)人：林同棪国际工程咨询中国有限公司，
类型：发明
国别省市：